化工原理下1-3-精餾的物料衡算(課堂PPT)課件

1、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(jì)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(shè)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(shè)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F xF = D xD+ W xW

2、塔頂易揮發(fā)組分回收率= D xD / (F xF)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(duì)重組分進(jìn)行物料衡算？答：由于xB=1-xA，并不是獨(dú)立的， 對(duì)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 F xF = D xD+ W xW 相減得出課本例4P18質(zhì)量分率化為摩爾分率摩爾分率化為質(zhì)量分率XG表示輕組分的質(zhì)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(nèi)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

3、的回收率。解：正戊烷 M = 72 正己烷 M = 86MF=( 0.472+0.686) = 80.4 g/molF = (5000 / 80.4) = 62.2 kmol/h D =24.6 2 kmol / hW=37.62 kmol / h2.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V yn+1=Lxn + D xDV=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y n+1之間的關(guān)系。 L = R D V = L+ D =（R + 1）D思考1）精餾線 的推導(dǎo)所

4、用到的前提條件是什么？答：恒摩爾流假設(shè)；穩(wěn)態(tài)操作；無化學(xué)反應(yīng)；（與氣液是否達(dá)到平衡無關(guān)！）思考2）精餾線 的推導(dǎo)進(jìn)一步用到的前提條件是什么？答：泡點(diǎn)回流（使塔內(nèi)的回流L內(nèi)與塔外液相回流相等，即L內(nèi)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(yīng)按內(nèi)回流算。）補(bǔ)充：冷液回流時(shí)的精餾線 L內(nèi)L外 V外V L外RD rm=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/h rm:回流液在泡點(diǎn)溫度下的氣化 潛熱，kJ/kmol Cpm:回流液的平均比熱，kJ/(kmolK) tb:回流液的泡點(diǎn)溫度，OC tR:冷回流液的溫度，OC 例: 氯

5、仿和四氯化碳的混合液在連續(xù)精餾塔內(nèi)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(duì)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(zhì)）= ( R + 1 ) D(質(zhì)） = ( 2 + 1 )50 kg / h = 150 kg / h M氯訪= 119.35 kg / kmol M四氯化碳 = 153.8kg / kmol Mm= (0.95119.35 + 0.05153

6、.8) kg / kmol =121.1 kg / kmol V = (150kg/h) /( 121.1kg/kmol) = 1.24 kmol / h L（質(zhì)）= RD = 2 50 kg / h = 100 kg / h L = 100 / 121.1 kmol / h = 0.826 kmol / h 問題:下面說法是否正確?根據(jù)恒摩爾流假設(shè),每塊塔板回流液的量應(yīng)皆為100 kg/h;根據(jù)恒摩爾流假設(shè),每塊塔板回流液的量應(yīng)皆為0.826 kmol/h;3、提餾段物料衡算及操作線方程 L = V + W V = L - W V ym+1 = Lxm WxWabcdetx(y)1.5.3

7、進(jìn)料熱狀況的影響1.五種熱狀況1）冷液進(jìn)料;2）泡點(diǎn)進(jìn)料（飽和液體進(jìn)料）;3）氣液混合物進(jìn)料;4）露點(diǎn)進(jìn)料（飽和氣體進(jìn)料）;5）過熱蒸氣進(jìn)料;LILLILVIVVIVFIF 進(jìn)料板物料衡算 進(jìn)料板熱量衡算2.進(jìn)料熱狀況參數(shù)q定義和計(jì)算LILLILVIVVIVFIF 進(jìn)料熱狀況參數(shù)q的意義 進(jìn)料熱狀況參數(shù)q的應(yīng)用LILLILVIVVIVFIF1）溫度低于泡點(diǎn)的冷液體abcdetx(y)abcdetx(y)2）飽和液體3）氣液混合液abcdetx(y)4）飽和蒸氣abcdetx(y)5）過熱蒸氣abcdetx(y)進(jìn)料熱狀況對(duì)塔內(nèi)氣、液流量的影響q 值對(duì)V與V、L與L之間關(guān)系的影響1）冷液進(jìn)料q1 VV LL+F2）泡點(diǎn)進(jìn)料q = 1 V = V L = L +F3）氣液混合物進(jìn)料（為液化率）1q0 V V LL +F 4）露點(diǎn)進(jìn)料q = 0 V =V +F L = L5）過熱蒸氣進(jìn)料 q0 V V LLL = L