精餾操作型計(jì)算演示文稿

精餾操作型計(jì)算演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)精餾操作型計(jì)算目前二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)D,xDW,xWF,xF§6.3二元連續(xù)精餾的分析與計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目：塔頂（或塔底）產(chǎn)量和濃度塔內(nèi)物流量回流量塔板數(shù)或填料層高度進(jìn)料位置塔徑目前三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)D,xDW,xWF,xF------若組分A、B的汽化潛熱接近，則NA=NB目前四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)理論板

離開(kāi)這種板的氣液兩相互成平衡，而且塔板上的液相組成也可視為均勻的。恒摩爾流假設(shè)的條件（1）各組分的摩爾汽化潛熱相等；（2）氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可以忽略；（3）塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略。目前五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)恒摩爾溢流

恒摩爾汽化目前六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)D,xDW,xWF,xF1、全塔物料衡算二、物料衡算和操作線目前七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)當(dāng)塔頂、塔底產(chǎn)品組成xD、xW及產(chǎn)品質(zhì)量已規(guī)定，產(chǎn)品的采出率D/F和W/F也隨之確定，不能再自由選擇；當(dāng)規(guī)定塔頂產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量xD，則塔底產(chǎn)品的質(zhì)量xW及產(chǎn)率也隨之確定而不能自由選擇；在規(guī)定分離要求時(shí)，應(yīng)使塔頂產(chǎn)品的組成應(yīng)滿足目前八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)例每小時(shí)將15000kg含苯40%（質(zhì)量%，下同）和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，要求釜?dú)堃褐泻讲桓哂?%，塔頂餾出液中苯的回收率為97.1%。試求餾出液和釜?dú)堃旱牧髁考敖M成，以摩爾流量和摩爾分率表示。目前九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)解：苯的分子量為78；甲苯的分子量為92。進(jìn)料組成：釜?dú)堃航M成：原料液流量：依題意知：所以：全塔物料衡算（b）或聯(lián)立式a、b、c，解得：原料液的平均分子量：（a）（c）目前十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)D,xDW,xWF,xFn1目前十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)nxn

yn+1

說(shuō)明：該方程表示了精餾段相鄰兩塔板下降液體組成（第n塊板）和上升蒸汽組成（第n+1塊板）之間的關(guān)系，即任一塔截面汽、液兩相組成之間的關(guān)系。目前十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

操作線斜率大，意味著經(jīng)過(guò)一塊理論板后，汽相的增濃程度變大，液相的減濃程度變大。故操作線斜率大對(duì)精餾段的分離是有利的。汽相增濃程度液相減濃濃程度思考：操作線斜率大，對(duì)精餾是否有利？目前十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)3．提餾段操作線方程目前十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)斜率小，提餾段內(nèi)塔板的分離能力高。

目前十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)三、進(jìn)料熱狀況的影響及加料線方程

目前十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)對(duì)加料板作總物料衡算和熱量衡算：目前十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)思考題1、已知原料為氣液混合進(jìn)料，氣液量之比為3：4，則q=()2、已知q=1.1,則加料中液體量與總加料量之比為（）A、1.1:1B1:1.1C1:1D0.1:1目前二十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)q線方程目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)-----q線方程目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

圖示：（1）精餾段操作線（2）q

線（3）提餾段操作線

精餾段操作線，提餾段操作線，q線三線必交于一點(diǎn)三線的特點(diǎn)是都必通過(guò)對(duì)角線一點(diǎn)由兩條直線可以得到另一條直線注意：目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)可見(jiàn)：

q

的值不影響精餾段操作線，但對(duì)提餾段操作線有影響。

(3)進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)對(duì)操作線的影響精餾段操作線方程:提餾段操作線方程:q線方程：目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)不同進(jìn)料熱狀態(tài)時(shí)的q線和對(duì)提餾段操作線的影響說(shuō)明：①q↓，提餾段操作線斜率增大。②提餾段操作線方程經(jīng)變換，與xD，xW，xF，q，R有關(guān)。注意q的兩個(gè)特殊值：飽和液體進(jìn)料：q=1飽和蒸汽進(jìn)料：q=0q=1q>10<q<1q=0q<0zFxDxW目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)q線的作法：(1)在對(duì)角線上作e點(diǎn)(y=x=xF)；(2)過(guò)e點(diǎn)作斜率q/(q-1)的直線。進(jìn)料焓值(溫度)增加，q值減小，

則q線與精餾操作線的交點(diǎn)(相應(yīng)加料熱狀態(tài)下兩操作線的交點(diǎn))沿著精餾操作線朝x、y減小的方向移動(dòng)。從塔設(shè)備的角度，這意味著加料板位置下移。q線與精餾段操作線的交點(diǎn)即為兩操作線的交點(diǎn)，僅需將此點(diǎn)與對(duì)角線上的x=xW，y=xW點(diǎn)聯(lián)結(jié)，即得提餾段操作線。實(shí)際應(yīng)用中，常用此法作提餾段操作線。eacbdq<0q=00<q<1q=1q>101.0xWxy1.0xDxF不同加料熱狀態(tài)下的q線加料熱狀態(tài)對(duì)操作線交點(diǎn)的影響目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)例題一連續(xù)精餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料。已知操作線方程如下：精餾段y=0.8x+0.172提餾段y=1.3x–0.018求原料液、餾出液、釜液組成及回流比。目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

解：由精餾段操作線方程，得R=4；，得xD=0.86將提餾段操作線方程與對(duì)角線方程y=x聯(lián)立解得x=0.06，即xw=0.06將兩操作線方程聯(lián)立解得x=0.38因是泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1，q線垂直，兩操作線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即是進(jìn)料濃度，∴xF=0.38目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

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%，每小時(shí)處理的原料量為8570kg。操作回流比為3，試計(jì)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)原料于47℃進(jìn)塔和蒸汽進(jìn)塔時(shí)，提餾段上升蒸汽量及回流液量。（苯的汽化潛熱rA=93kcal/kg，甲苯的汽化潛熱rB=87.5目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)kcal/kg，苯和甲苯的平均比熱Cp,l=0.45kcal/kg℃，蒸汽的平均比熱Cp,v=0.30kcal/kg℃，泡點(diǎn)溫度93℃，露點(diǎn)溫度99.5

℃)。分析：求W、D全塔物料衡算求xF、xW、xD求V、L已知R精餾段物料衡算求求q解：

（1）產(chǎn)品量

目前三十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)(2)上升蒸汽量及回流量

精餾段：

目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)(3)47℃進(jìn)料時(shí)

將料液由47℃升溫到93℃所需的熱量為：

繼續(xù)加熱

目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)

目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)已知:確定完成分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)。計(jì)算方法：（1）逐板計(jì)算法；（2）圖解法?！?.

1．

逐板法三、理論塔板層數(shù)的求法目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)(1)逐板計(jì)算法條件：①塔頂蒸氣在冷凝器中全部冷凝；②泡點(diǎn)回流?！?.

目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)操作線方程改為提餾段操作線方程。直到則n為所需的理論板數(shù)。xD=y1x1

y2→x2

y3→x3

平衡操作………..目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)①塔底再沸器相當(dāng)于一塊理論板，故塔內(nèi)理論板數(shù)為N－1。應(yīng)注明N＝？（包括或不包括釜）；②應(yīng)該清楚每一步計(jì)算和塔板情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系；注意：（2）圖解法①作平衡曲線；

③由D(xD,xD)和b=xD/(R+1)作精餾段操作線；④由F(xF,xF)點(diǎn)和K=q/(q-1)作q線；②由xD、xF、xW作垂線與對(duì)角線交于D、F、W點(diǎn);⑤由交點(diǎn)Q(xq,yq)和W(xW,xW)作提餾段操作線；⑥由D點(diǎn)開(kāi)始,在平衡線與操作線之間畫(huà)梯級(jí)求N。目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)所畫(huà)的總階梯數(shù)就是全塔所需的理論塔板數(shù)（包含再沸器），跨過(guò)點(diǎn)d的那塊板就是加料板，其上的階梯數(shù)為精餾段的理論塔板數(shù)。理論板12.8塊（包括再沸器），其中精餾段5.7塊，提餾段板數(shù)=11.8-5.7=6.1塊，加料板在第6塊。目前四十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)思考：為什么一個(gè)梯級(jí)代表一個(gè)理論板？目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)①汽、液通過(guò)任一理論塔板時(shí)組成的變化說(shuō)明：目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

nc

b

xn

xn-1

yn+1yn水平線長(zhǎng)度:通過(guò)第n板液相組成變化垂線長(zhǎng)度:通過(guò)第n板氣相組成變化②梯級(jí)的意義目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)③圖解方法的優(yōu)點(diǎn)

避免了繁瑣的計(jì)算，形象直觀，便于理解和分析實(shí)際問(wèn)題。④進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q的影響

q

↑

，Kq↓

，Q點(diǎn)右移，提餾段操作線與平衡線距離↑，提餾段各塔板分離能力↑，N

↓。目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)⑤影響N的因素分析N決定于操作線：xD，xW，R，xF，q，實(shí)際生產(chǎn)中的進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)由前一工序決定。平衡線：物系，T，P→（α）xD↑，xW↓分離要求提高，則N↑進(jìn)料位置的選擇（1）進(jìn)料位置的討論（a）進(jìn)料位置確定原則：兩操作線交點(diǎn)Q所在梯級(jí)。目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)（b）Q點(diǎn)為最優(yōu)進(jìn)料位置的分析上移或下移均對(duì)分離不利，導(dǎo)致N增加。提前進(jìn)料:目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)滯后進(jìn)料:目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)五、回流比的影響及其進(jìn)料選擇

1、回流比對(duì)精餾操作的影響

R↑xD/R+1↓

abyxxDxWcxFefdxD/R+1

NT↓ab

下移R↑D、W不變L、V↑ab與ac重合R=∞NT=Nmin目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)abyxxDxWcxFefdxD/R+1

R↓xD/R+1↑ab、q線與平衡線交于dR=RminN=∞d點(diǎn)夾緊點(diǎn)N↑ab上移Rmin＜＜R∞目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)說(shuō)明：R↑→N↓→塔設(shè)備費(fèi)↓目前五十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)L=V

2．

全回流和最少理論板數(shù)Nmin應(yīng)用:開(kāi)工、科研、設(shè)計(jì)。目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

最小理論板數(shù)的確定:圖解法、逐板計(jì)算法。a）圖解法在平衡線與對(duì)角線之間畫(huà)梯級(jí)，直至xn≤xw為止。目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)b)逐板計(jì)算法計(jì)算思想：由xD始，依次反復(fù)應(yīng)用平衡關(guān)系與操作關(guān)系，直至

xn≤xw為止。平衡關(guān)系：對(duì)第n塊板：αn—第n塊板A組分對(duì)B組分的相對(duì)揮發(fā)度。操作關(guān)系：目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)當(dāng)塔頂為全凝器時(shí)：y1=xD,板序號(hào)平衡關(guān)系操作關(guān)系

12…………………n整理得：目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)達(dá)到規(guī)定的分離要求時(shí)對(duì)雙組分：——Fenske方程xN=xW相對(duì)揮發(fā)度α隨溶液組成而變化，如取平均相對(duì)揮發(fā)度，則當(dāng)塔底與塔頂?shù)南鄬?duì)揮發(fā)度α相差不大時(shí)，則包括塔釜目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)a）定義

回流比減小，兩操作線同時(shí)向平衡線靠近，所需理論板數(shù)增加；

繼續(xù)減小至交點(diǎn)Q移至平衡線上時(shí)（點(diǎn)Ｅ），則所需的理論板數(shù)無(wú)窮多；

對(duì)應(yīng)的回流比稱為最小回流比

Rmin。3．最小回流比Rmin為完成某一分離要求，所需的理論塔板數(shù)為無(wú)窮多時(shí)的回流比稱為最小回流比。目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)b）計(jì)算：設(shè)Ｅ（xe,ye)則目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)也可由精餾段操作線在y軸上的截距yC確定。目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)yxeyxe恒濃區(qū)在精餾段

恒濃區(qū)在提餾段

目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)思考：當(dāng)操作中選用的回流比比設(shè)計(jì)時(shí)的最小回流比還要小時(shí)，塔能否操作？將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？D,xDW,xWF,xF目前六十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)4、適宜回流比的選擇

R=（1.1～2）Rmin目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)對(duì)于精餾設(shè)計(jì)，除選定R外，還需選定進(jìn)料熱狀態(tài)，即確定q值。如何選擇q呢？先看例子：在相同的操作壓強(qiáng)分離要求和R下，某體系精餾所需總理論板數(shù)與q之間存在如下關(guān)系：5．加料熱狀態(tài)的選擇目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

q值NT

1.2（冷凝進(jìn)料）7.8

1.0（泡點(diǎn)加料）8.0

0.5（汽液混合物加料）8.8

0（飽和蒸汽）12由此可見(jiàn)，R一定，q值愈小，即進(jìn)料前經(jīng)預(yù)熱，使其溫度升高，由冷液變?yōu)轱柡驼羝蠹尤胨?nèi)所需的總板數(shù)NT增多。q=1q>10<q<1q=0q<0zFxDxW目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)若F，xf，xD，xw，QR給定，試問(wèn)q↓→NT？若再沸器面積已選定，即QR給定，問(wèn)題為：思考目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)，同樣以全塔熱量衡算來(lái)分析：∵QR一定，則提餾線斜率又∵當(dāng)q↓→(1-q)↑→V↑又∵∵D一定，∴R↑→精餾段操作線遠(yuǎn)離平衡線→NT↓但需指出，這是以增加能耗為代價(jià)的，但（Qf+QR）↑，（QC↑）。綜上分析，在熱耗不變的情況下，熱量應(yīng)盡可能在塔底輸入，使所產(chǎn)生的汽相回流能在全塔中發(fā)揮作用，而冷卻量應(yīng)盡可能施加于塔頂，使所產(chǎn)生的液體回流能經(jīng)過(guò)全塔發(fā)揮最大的效能。目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)有的同學(xué)可能會(huì)問(wèn)：照此講，工廠中精餾塔進(jìn)料只有冷液進(jìn)料了。不存在其它進(jìn)料情況了？工業(yè)上有時(shí)采用熱態(tài)或冷態(tài)進(jìn)料，其目的不是為了減少理論板數(shù)，而是為了減少再沸器或塔釜的加熱負(fù)荷。尤當(dāng)塔釜溫度過(guò)高，物料易產(chǎn)生聚合、結(jié)焦時(shí)，這樣做更為有利。另外，加料熱狀態(tài)多與前一工序有關(guān)。若前一工序輸出的是飽和蒸汽，一般就以飽和蒸汽進(jìn)塔，不必冷凝成液態(tài)再進(jìn)塔。換個(gè)角度，精餾操作型計(jì)算命題中：當(dāng)NT，F(xiàn)，xf，R一定，q↓→xD↓，xw↑，反之亦然。目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)R、Rmin、NT和Nmin的關(guān)系可以用吉利蘭(Gilliland)圖表示。六、理論板數(shù)的捷算法

目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)注意：NT、Nmin均已包括釜。曲線可近似表示為：簡(jiǎn)捷法具體步驟是：

（1）根據(jù)精餾給定條件計(jì)算Rmin；

（2）由Fenske方程及給定條件計(jì)算Nmin。目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)（3）計(jì)算（4）查得（5）計(jì)算說(shuō)明：簡(jiǎn)捷法主要用于對(duì)理論塔板數(shù)的初估。目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)2、簡(jiǎn)捷法求理論板數(shù)的步驟根據(jù)物系性質(zhì)及分離要求，求出Rmin，選擇合適的R；求出全回流下所需理論板數(shù)Nmin；使用吉利蘭圖，求出所需理論板數(shù)；確定加料位置，可把加料組成看成釜液組成求出理論板數(shù)即為精餾段所需理論板數(shù)，從而可以確定加料位置。

目前七十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)七、實(shí)際塔板數(shù)、塔板效率

1、單板效率——默弗里（Murphree）效率

氣相單板效率

操作線平衡線ynyn-yn+1液相單板效率

目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)nxn-1yn+1ynxn1．單板效率EmV、EmL

目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)2．全塔效率E0

又稱總板效率，其定義為：其值一定小于1，多數(shù)在0.5～0.7之間。D,xDW,xWF,xF目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)nxn-1yn+1ynxnE0與Em數(shù)值上不一定相等；E0大，則表明Em一定大。但反過(guò)來(lái)，Em大，則E0不一定大，這是因?yàn)椋搴桶逯g傳質(zhì)會(huì)相互影響，可能存在著各種不利的操作現(xiàn)象，如漏液、霧沫夾帶、液泛等。思考：?jiǎn)伟逍蔈m與全塔效率E0有何關(guān)系？D,xDW,xWF,xF目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)（1）流動(dòng)狀況：汽、液相的流速（2）物性參數(shù)：主要為汽液兩相的物性如密度、粘度、表面張力、相等揮發(fā)度、擴(kuò)散系數(shù)等；（3）塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)：主要為塔板的結(jié)構(gòu)如塔板型式、板間距、板上開(kāi)孔和排列情況等；（4）操作參數(shù)：溫度、壓力等。思考：影響塔板效率的因素？nxn-1yn+1ynxn七、塔板效率與實(shí)際塔板數(shù)目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)八、精餾裝置的熱量衡算

1、冷凝器的熱量衡算

冷卻介質(zhì)用量

目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)2、再沸器的熱負(fù)荷

進(jìn)入再沸器的熱量：

加熱蒸汽供給的熱量QB；回流液體帶入的熱量L’ILm

離開(kāi)再沸器的熱量：再沸器中上升蒸氣帶走的熱量

釜?dú)堃簬ё叩臒崃?/p>

再沸器的熱損失

目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)若近似取

加熱介質(zhì)的消耗量

若用飽和蒸汽加熱，且冷凝液在飽和溫度下排出，則加熱蒸汽消耗量

目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)習(xí)題課D,xDW,xWF,xF公式：操作條件包括：進(jìn)料狀況（F、xF、q）、R

操作壓力P、操作溫度T

冷凝器熱負(fù)荷V、再沸器熱負(fù)荷VD、W。目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)習(xí)題課例1設(shè)計(jì)型問(wèn)題組成為xF=0.45的原料以汽液混合狀態(tài)進(jìn)入精餾塔，其中汽液摩爾比為1:2，塔頂xD=0.95（以上均為摩爾分率），塔頂易揮發(fā)組分回收率為95%，回流比R=1.5Rmin，塔釜間接蒸汽加熱，相對(duì)揮發(fā)度=2.5。試求：（1）原料中汽相和液相組成；（2）列出提餾段操作線方程。DxD=0.95W,xWFxF=0.45R=1.5Rmin=2.5目前八十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)汽液摩爾比為1:2DxD=0.95W,xWFxF=0.45R=1.5Rmin=2.5解：（1）原料中汽相和液相組成設(shè)原料中汽相組成為ye

，液相組成為xe

，則目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)（2）列出提餾段操作線方程DxD=0.95W,xWFxF=0.45R=1.5Rmin=2.5目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)1.NT不變，泡點(diǎn)進(jìn)料，討論xD,xW如何變化？a.xF,其它不變，D,W不變。結(jié)論：xD,xW操作型計(jì)算xF

對(duì)xD,xW

的影響目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)b.加料板位置上移結(jié)論：xD

,xW

加料板位置對(duì)xD,xW

的影響目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)c.R結(jié)論：xD,xW

R對(duì)xD,xW

的影響目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)d.q,R不變，D不變，V’結(jié)論：xD,xW

q對(duì)xD,xW

的影響目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)２、一個(gè)正常操作的精餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂塔底產(chǎn)品均合乎要求，由于某種原因，xF。問(wèn)：（1）此時(shí)產(chǎn)品組成將有何變化？（2）若維持xD不變，可采用哪些措施，并比較這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)？目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)練習(xí)一操作中的常壓連續(xù)精餾塔分離某混合液?，F(xiàn)保持塔頂餾出液量D、回流比R、進(jìn)料狀況（F、xF、q）不變，而減小操作壓力，試分析xD、xW如何變化？解：目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前九十頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)例3操作型計(jì)算

如圖所示的精餾塔由一只蒸餾釜及一層實(shí)際板組成。料液由塔頂加入，進(jìn)料熱狀況參數(shù)q=1，xF=0.20（摩爾分率，下同）。今測(cè)得塔頂易揮發(fā)組分的回收率為80%，且xD=0.30，系統(tǒng)相對(duì)揮發(fā)度為3.0。試求：（1）殘液組成xw；（2）該層塔板的液相默弗里板效EmL。設(shè)蒸餾釜可視為一個(gè)理論板。q=1，xF=0.20xD=0.30＝80％=3.0目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)解：（1）殘液組成xwq=1，xF=0.20xD=0.30＝80％=3.0目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)y1xFx1yw（2）該層塔板的液相默弗里板效EmLq=1，xF=0.20xD=0.30xW=0.0859=3.0目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)y1xFx1yw目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)例4 某連續(xù)操作精餾塔如圖所示，已知料液摩爾組成xF=0.2，料液以飽和液體狀態(tài)直接加入塔釜，塔頂設(shè)全凝器，全塔共兩塊理論板（包括塔釜），塔頂摩爾采出率D/F=1/3，回流比R=1，泡點(diǎn)回流，此條件下物系的相平衡關(guān)系可表示為y=4x，試計(jì)算xW=?xF=0.2D/F=1/3R=1y=4x飽和液體目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)y=4x目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)九、幾種特殊情況時(shí)理論板數(shù)的求法

1、多側(cè)線的塔

例：在常壓連續(xù)精餾塔中，分離乙醇—水溶液，組成為xF1=0.6（易揮發(fā)組分摩爾分率，下同）及xF2=0.2的兩股原料液分別被送到不同的塔板進(jìn)入塔內(nèi)，兩股原料液的流量之比F1/F2=0.5，均為飽和液體進(jìn)料。操作回流比R=2，若要求餾出流組成xD為0.8，釜?dú)堃航M成xW為0.02，試求理論板層數(shù)及兩股原料液的進(jìn)料板位置。應(yīng)用場(chǎng)合：多股進(jìn)料或多股出料目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)分析：求理論板層數(shù)圖解法操作線兩股進(jìn)料三段？解：

組成為xF1的原料液從塔較上部位的某加料板進(jìn)入，該加料板以上塔段的操作線方程式與無(wú)側(cè)線塔的精餾段操作線方程相同。

目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)

兩股進(jìn)料板之間塔段的操作線方程，可按虛線范圍內(nèi)作物料衡算求得：總物料：

易揮發(fā)組分：

——兩股進(jìn)料之間塔段的操作線方程目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)因進(jìn)料為飽和液體

D如何求？全塔物料衡算總物料：

易揮發(fā)組分：

設(shè)

目前一百頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)對(duì)原料液組成為xF2的下一股進(jìn)料，其加料板以下塔段的操作線方程與無(wú)側(cè)線塔的提餾段操作線方程相同

目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)各段操作線交點(diǎn)的軌跡方程分別為：目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)理論板層數(shù)為9自塔頂往下的第5層為原料F1的加料板自塔頂往下的第8層為原料F2的加料板目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)總結(jié)：塔段數(shù)（或操作線數(shù)）=塔的進(jìn)出料數(shù)-1各段內(nèi)上升蒸汽摩爾流量及下降液體摩爾流量分別各自相同各段操作線首尾相接精餾段及提餾段操作線方程的形式與簡(jiǎn)單精餾塔相同中間段的操作線方程應(yīng)通過(guò)各段的物料衡算求得目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百一十八頁(yè)\編于十八點(diǎn)2、直接蒸汽加熱

應(yīng)用場(chǎng)合：待分離的混合液為水溶液，且水為難揮發(fā)組分操作線：精餾段：與普通精餾塔相同提餾段：物料衡