化工原理下1-3 精餾的物料衡算ppt課件

1.全塔物料衡算2.精餾段物料衡算3.提餾段物料衡算4.加料板物料衡算,雙組分連續(xù)精餾塔的物料衡算,1.5雙組分連續(xù)精餾計算,1.理論板的概念,理論板：離開塔板的蒸氣和液體呈平衡的塔板。,1.5.1理論板的概念及恒摩爾流假定,2.恒摩爾流假設,1）恒摩爾氣化V1=V2=V3=VV1=V2=V3=V2）恒摩爾溢流L1=L2=L3=LL1=L2=L3=L,加料板,1、各組分的摩爾潛熱相同;2、因溫度不同,氣液接觸交換的顯熱可忽略;3、保溫良好。,恒摩爾流假設的條件,1.全塔物料衡算,全塔物料衡算:F=D+W全塔輕組分物料衡算FxF=DxD+WxW塔頂易揮發(fā)組分回收率=DxD/(FxF)塔釜難揮發(fā)組分回收率,1.5.2物料衡算和操作線方程,思考,為什么不再對重組分進行物料衡算？答：由于xB=1-xA，并不是獨立的，對重組分物料衡算所得的方程：F(1-xF)=D(1-xD)+W(1-xW)可由F=D+W與FxF=DxD+WxW相減得出,課本例4P18,質量分率化為摩爾分率摩爾分率化為質量分率XG表示輕組分的質量分率,例題1:將5000kg/h含正戊烷0.4(摩爾分率)的正戊烷正己烷混合液在連續(xù)精餾塔內分離,餾出液含正戊烷0.98,釜液含正戊烷不高于0.03,求餾出液、釜液的流量及塔頂易揮發(fā)組分的回收率。,解：正戊烷M=72正己烷M=86MF=(0.472+0.686)=80.4g/molF=(5000/80.4)=62.2kmol/h,D=24.62kmol/hW=37.62kmol/h,2.精餾段物料衡算及操作線方程,精餾段總物料衡算V=L+D精餾段輕組分物料衡算Vyn+1=Lxn+DxDV=L+D,*精餾段操作線方程的意義：在一定的操作條件下，從任一塔板（n）向下流的液體組成xn與相鄰的下一塊塔板（n+1）上升蒸汽組成yn+1之間的關系。L=RDV=L+D=（R+1）D,思考,1）精餾線的推導所用到的前提條件是什么？答：恒摩爾流假設；穩(wěn)態(tài)操作；無化學反應；（與氣液是否達到平衡無關！）,思考,2）精餾線的推導進一步用到的前提條件是什么？答：泡點回流（使塔內的回流L內與塔外液相回流相等，即L內L外，如果沒有特別說明，L一般指的是外回流，而精餾線方程中的L應按內回流算。）,補充：冷液回流時的精餾線,L內L外V外VL外RDrm=L外Cpm(tb-tR)L外:塔外的液相回流量,kmol/h:被冷凝下來的流量,kmol/hrm:回流液在泡點溫度下的氣化潛熱，kJ/kmolCpm:回流液的平均比熱，kJ/(kmolK)tb:回流液的泡點溫度，OCtR:冷回流液的溫度，OC,例:氯仿和四氯化碳的混合液在連續(xù)精餾塔內分離，要求餾出液氯仿濃度為0.95(摩爾分率)，流量為50kg/h，頂為全凝器，平均相對揮發(fā)度為1.6，回流比為2。求:(1)由上向下數(shù)第一塊理論塔板下降的液體組成;(2)第二塊理論塔板上升蒸氣組成。(3)精餾段各板上升蒸氣量及下降的液體量;,例題2,解：,(2),(1)y1=xD=0.95,（3）V（質）=(R+1)D(質）=(2+1)50kg/h=150kg/hM氯訪=119.35kg/kmolM四氯化碳=153.8kg/kmolMm=(0.95119.35+0.05153.8)kg/kmol=121.1kg/kmolV=(150kg/h)/(121.1kg/kmol)=1.24kmol/hL（質）=RD=250kg/h=100kg/hL=100/121.1kmol/h=0.826kmol/h,問題:下面說法是否正確?根據(jù)恒摩爾流假設,每塊塔板回流液的量應皆為100kg/h;根據(jù)恒摩爾流假設,每塊塔板回流液的量應皆為0.826kmol/h;,3、提餾段物料衡算及操作線方程,L=V+WV=L-WVym+1=LxmWxW,1.5.3進料熱狀況的影響,1.五種熱狀況,1）冷液進料;2）泡點進料（飽和液體進料）;3）氣液混合物進料;4）露點進料（飽和氣體進料）;5）過熱蒸氣進料;,進料板物料衡算,進料板熱量衡算,2.進料熱狀況參數(shù)q定義和計算,進料熱狀況參數(shù)q的意義,進料熱狀況參數(shù)q的應用,1）溫度低于泡點的冷液體,2）飽和液體,3）氣液混合液,4）飽和蒸氣,5）過熱蒸氣,進料熱狀況對塔內氣、液流量的影響,q值對V與V、L與L之間關系的影響,1）冷液進料q1VVLL+F2）泡點進料q=1V=VL=L+F3）氣液混合物進料（為液化率）1q0VVLL+F4）露點進料q=0V=V+FL=L5）過熱蒸氣進料q0VVLL,L=L+qFV=V