化工原理第六章5-2

1、1. 精餾精餾 塔頂液體回流和塔塔頂液體回流和塔底上升蒸汽流底上升蒸汽流是保證精是保證精餾過程能連續(xù)穩(wěn)定操作餾過程能連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件。的必不可少的條件。 精餾精餾：利用混合液中：利用混合液中各組分揮發(fā)度的不同，在各組分揮發(fā)度的不同，在塔中同時多次進(jìn)行部分氣塔中同時多次進(jìn)行部分氣化和部分冷凝使其分離成化和部分冷凝使其分離成幾乎純態(tài)組分的過程。幾乎純態(tài)組分的過程。多次部分汽化和部分冷凝的t-x-y圖xFx3y1y2y3123x1x2t1t2t3x2x3tX(y)P=定值)(液相)(y氣相料液11F氣液相分開)()()(221xyy液相氣相氣相部分冷凝)()()(332xyy液相氣相氣相

2、部分冷凝)()()(221xyx液相氣相液相部分汽化)()()(332xyx液相氣相液相部分汽化y3y2y1，氣相中可獲得高純度的易揮發(fā)組分。x3x2V， L L V =V， L L V L V V ， L =L V V ， L 1, 01qq，ef1 （ ）飽和液體： q=1, 1qq，ef2 （）汽液混合物 ：0q1, 01qq，ef3 （ ）飽和蒸汽：q=0, 01qq，ef4 （）過熱蒸汽：q0, 01qq，ef5 （ ）2022-2-19 例：例：用一連續(xù)精餾裝置在常壓下，分離含苯41%（質(zhì)量%，下同）的苯-甲苯溶液。要求塔頂產(chǎn)品中含苯不低于97.5%，塔底產(chǎn)品中含甲苯不低于98.2

3、%，每小時處理的原料量為8570kg。操作回流比為3，試計算：（1）塔頂及塔底的產(chǎn)品量；（2）精餾段上升蒸汽量及回流液量；（3）當(dāng)原料飽和液體進(jìn)塔時， V和L？ 。（4）當(dāng)原料為飽和蒸汽進(jìn)料時，V和L。2022-2-19分析：分析：求W、D全塔物料衡算xF、xW、xD求V、L已知R精餾段物料衡算求LV、qFLLFqVV) 1( 求q解：解： （1）產(chǎn)品量 2022-2-1992/5978/4178/41Fx4504. 092/5 . 278/5 .9778/5 .97Dx9787. 092/2 .9878/8 . 178/8 . 1wx0212. 092)4504. 01 (784504. 0

4、FMkmolkg /69.8569.858570Fhkmol /0 .1002022-2-19WDFwDFWxDxFxWD0 .1000212. 09787. 04504. 00 .100WDhkmolD/3 .44hkmolW/7 .55(2)上升蒸汽量及回流量 精餾段： RDL 8 .443hkmol/5 .134DLV83.445 .134hkmol /3 .1792022-2-19(3)飽和液體進(jìn)料時 LV、飽和液體進(jìn)料，q=1： qFLL10015 .134hkmol/5 .234FqVV1kmol/h3 .179V飽和蒸汽進(jìn)料時 0LVFViiiiqhkmolLL/5 .134FV

5、V1003 .179hkmol /3 .792022-2-196.5.5 6.5.5 理論塔板的確定理論塔板的確定 1逐板計算法逐板計算法 Dxy 1（已知） 1x平衡關(guān)系2y操作關(guān)系1112RxxRRyD1）精餾段）精餾段2022-2-192x平衡關(guān)系3y操作關(guān)系Fnxx 泡點進(jìn)料精餾段n-1層2）提餾段）提餾段nxx 1（已知）提餾段操作線WxWqFLWxWqFLqFLy122ywmxx提餾段m-1層2x平衡關(guān)系3y操作關(guān)系2022-2-192 2、圖解法圖解法1 1）操作線作法）操作線作法 a）精餾段操作線精餾段操作線11RxxRRyDxy Dxy Dxx b）提餾段操作線的作法提餾段操

6、作線的作法 wxWqFLWxWqFLqFLyxy Wxx Wxy 2022-2-19c）q線方程線方程11qxxqqyFxy Fxx Fxy 由以上3個方程聯(lián)立，可作圖得：2022-2-19abyxxDxWcxFefd2022-2-192 2）圖解方法）圖解方法 xDabefdxFxWc11234562022-2-19 1 y a b d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 理理論論板板數(shù)數(shù)的的圖圖解解 (1)(1) 作出精、提作出精、提操作線、操作線、q q線；線； (2)(2) 從點從點a a開始在開始在平衡線和精餾段操作平衡線和精餾段操作線之間畫

7、階梯，當(dāng)梯線之間畫階梯，當(dāng)梯級跨過點級跨過點d d時，就改在時，就改在平衡線和提餾段操作平衡線和提餾段操作線之間畫階梯，直至線之間畫階梯，直至梯級跨過點梯級跨過點b b為止；為止；麥卡勃麥卡勃- -蒂列（蒂列（Mccabe-ThieleMccabe-Thiele）法，簡稱）法，簡稱M-TM-T法法2022-2-19 1 y a b d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 理理論論板板數(shù)數(shù)的的圖圖解解 (3)(3) 所畫的所畫的總階梯數(shù)就是全總階梯數(shù)就是全塔所需的理論塔塔所需的理論塔板數(shù)（包含再沸板數(shù)（包含再沸器），跨過點器），跨過點d d的那塊板就是加

8、的那塊板就是加料板，其上的階料板，其上的階梯數(shù)為精餾段的梯數(shù)為精餾段的理論塔板數(shù)。理論塔板數(shù)。理論板理論板13塊（包括再沸器），塊（包括再沸器），其中精餾段其中精餾段5塊，塊，提餾段板數(shù)提餾段板數(shù)=13-6=7塊，塊，加料板在第加料板在第6塊。塊。2022-2-19 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 x y a b c d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 理理論論板板數(shù)數(shù)的的圖圖解解 y1x1y2思考：為什么一個梯級代表一個理論板？思考：為什么一個梯級代表一個理論板？ 精 餾 塔 的 逐 板 計 算 y

9、N -1 D , xD y1 y2 L, xD x1 xn yn+1 V L 1 2 n x2 yn V , y1 xN -1 xm +1 L, xN -1 V ,yW ym V L xm -1 W , xW m +1 m ym +1 N -1 N xm F , xF N1+1 N1 xN 1 梯級的物理意義2022-2-19 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 x y a b c d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 理理論論板板數(shù)數(shù)的的圖圖解解 D, xDW, xWF, xF3 3、最宜的進(jìn)料位置、最宜

10、的進(jìn)料位置 2022-2-19 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 y 1 a b c d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 14 D, xDW, xWF, xF非最佳位置進(jìn)料與最佳進(jìn)料的比較：進(jìn)料口下移兩塊板非最佳位置進(jìn)料與最佳進(jìn)料的比較：進(jìn)料口下移兩塊板非最佳位置進(jìn)料非最佳位置進(jìn)料比最佳位置進(jìn)料比最佳位置進(jìn)料所需的理論板數(shù)所需的理論板數(shù)多。多。2022-2-19 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 y a b c d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 14 D, xDW, xWF, xF非最佳位置進(jìn)料與最