化工分離第三章3

2023/9/29五、Fenske法求最少理論板數(shù)Nm

全回流時，所需理論板數(shù)最少D＝0、W＝0、F＝0常用于：（1）精餾塔的開工、調(diào)試階段；（2）實(shí)驗(yàn)研究場合。2023/9/29全回流時，兩操作線都與對角線重合y＝x

iin+1,n,（1）

又

（2）

123...n2023/9/29將（1）代入（2）得：（3）

∴對于第一塊塔板：（4）

將第二塊板代入（4）得：2023/9/29如此順序下推，直推到塔釜Nm塔頂為全凝器時：………2023/9/29∴（包括再沸器）－

i

組分的分配比，即i

組分在餾出液中摩爾數(shù)與釜液中摩爾數(shù)之比2023/9/29若已知輕關(guān)鍵組分在塔頂回收率和重關(guān)鍵組分在塔釜回收率則∴2023/9/29塔頂為分凝器時：2023/9/29Note：（1）

平均相對揮發(fā)度通常取塔頂、進(jìn)料和塔釜相對揮發(fā)度的幾何平均值（2）l、h代表任意兩組分，計(jì)算Nm通常利用關(guān)鍵組分（3）

精餾段：

2023/9/29解：，清晰分割法物料衡算HKCLKC為；為選=34WD10015015610010520020415-0.025D0.025D153（HK）0.05W35-0.05W352（LK）0551wdf組分例3—2：計(jì)算和物料分配mN05.0025.0,,==WlDhxx已知：1.

2.分離要求2023/9/29列方程；將D、W代入表中，完成物料衡算表（略）2.求最少理論板數(shù)?íì+==+-+100025.0)05.035(5WDDDW?íì==16.6284.37WD解出：2023/9/293.核實(shí)清晰分割的合理性核算式）（hmhiiiwdNfwa+=1有：核實(shí)式：代入上式）（）將（hmhiiwdNwda=\iiiwdf+=d）（iiiwfw+=1，看是否，核實(shí)對于WiixwLNK?0,2023/9/29核算式）（）（hmhiihmhiiwdNfwdNdaa+=12023/9/29不成立，須調(diào)整清晰分割假設(shè)對3C\5.調(diào)整

以前面結(jié)果為初值，進(jìn)行試差結(jié)果：第二次與第一次相近635.0C3=d2023/9/29六、Gilliland

法計(jì)算理論板數(shù)N根據(jù)Rmin,R,Nmin及N之間的關(guān)系，由試驗(yàn)結(jié)果繪制成吉利蘭圖2023/9/29由Gilliland圖可擬合出相應(yīng)的Gilliland經(jīng)驗(yàn)式，或：其中

2.ErbarandMaddox關(guān)聯(lián)圖：比Gilliand圖精確，誤差4.4%圖3—132023/9/29七、適宜進(jìn)料位置的確定2023/9/29例3—4分離烴類混合物

例3—1求出Rm=1.306；

例3—2求出Nm=6.805和物料衡算表

本題求N，進(jìn)料位置解：1.求RR=1.25Rm=1.6342023/9/293.確定進(jìn)料位置塔中實(shí)際板為18塊2023/9/29Fenske

公式的推導(dǎo)中講到

l，h

為任意兩組分，∴∴八、不清晰分割物料衡算

2023/9/29為在一定回流比下仍利用上式，需做一假定

假定：在一定回流比操作時，各組分在塔內(nèi)的分布與在全回流

操作時的分布基本一致，

這樣就可用Fenske公式去反算

除關(guān)鍵組分以外的其它部分在塔頂、塔釜的濃度。2023/9/29對不清晰分割物料衡算：通常：F、xFi、

xDh、

xWl已知，求di，wi

(D、W及組成)若有C個組分，需求解di，wi

共2C個未知量C個(或HK的塔釜回收率）1個(或LK的塔頂回收率）1個C－2個2023/9/29解法：已知條件清晰分割xDi、

xWi塔頂、塔釜溫度Fenske

公式NmP69例3－3

2023/9/29例3—3：計(jì)算解：選甲苯為LK，異丙苯為HK，二甲苯為中間關(guān)鍵組分。物料分配時要對二甲苯試差1.設(shè)（依據(jù)相對揮發(fā)度估計(jì)）其他組分按清晰分割法處理，初算結(jié)果如下表。已知：1.

2.分離要求2023/9/2949.07150.92910039.9240.074640C（HK）9110X0.14729.85330T（LK）02020Bwdf組分2023/9/292.

由初算結(jié)果核算1近似為0wwdxx；及是否，核算中間組分：核算LNH組分B：2023/9/2949.55450.44610039.9240.075740C（HK）9.4810.51910X0.14829.85230T（LK）02020Bwdf組分3.將代入，再次清晰分割法計(jì)算481.9519.0==xxwd，2023/9/294.

再次核算wdxx，核算中間組分：5.重復(fù)3的計(jì)算，完善物料衡算表2023/9/29在一精餾塔中分離苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和異丙苯(C)四元混合物。進(jìn)料量200mol/h，進(jìn)料組成zB=0.2,zT=0.3,zX=0.1,zc=0.4(mol)。塔頂采用全凝器，飽和液體回流。相對揮發(fā)度數(shù)據(jù)為：規(guī)定異丙苯在釜液中的回收率為99.8%，甲苯在餾出液中的回收率為99.5%。求最少理論板數(shù)和全回流操作下的組分分配。=2.25，=1.0，=0.33，=0.21。2023/9/29根據(jù)題意:甲苯(T)為輕關(guān)鍵組分，異丙苯(C)為重關(guān)鍵組分，則苯(B)為輕組分，二甲苯(X)為中間組分。以重關(guān)鍵組分計(jì)算相對揮發(fā)度。

2023/9/29由分離要求計(jì)算關(guān)鍵組分在塔頂釜的分配。2023/9/29由與求出非關(guān)鍵組分的分布苯：

=0，=2000.2=40Kmol/h2023/9/29二甲苯：+=2000.1=20求得=1.06，=18.940.19118.940.011.060.1二甲苯(X)1.0099.081.00100.9210.80679.840.0020.160.4異丙苯(C)0.0030.30.59259.70.3甲苯(T)000.396400.2苯(B)組分2023/9/29七、簡捷法計(jì)算理論板數(shù)的步驟（1）根據(jù)工藝條件和工藝要求，找出一對關(guān)鍵組分；（2）計(jì)算塔頂、塔釜的組成；（3）根據(jù)組成計(jì)算相應(yīng)的溫度，求出平均揮發(fā)度；（4）用Fenske公式計(jì)算Nm

；（5）用Undemood法計(jì)算Rm，選R；（6）確定適宜進(jìn)料板位置；（7）根據(jù)Rm、R、Nm，用Gilliland圖求N。2023/9/29八、復(fù)雜精餾簡單塔：只有一股進(jìn)料，兩股出料復(fù)雜塔：多股進(jìn)料，多于兩股出料目的：節(jié)省能量和減少塔數(shù)目復(fù)雜精餾流程：1、多股進(jìn)料：指不同組成的物料進(jìn)入不同的塔板位置目的：節(jié)省能量2、側(cè)線采出：指從塔的中部采出一股或一股以上的物料目的：減少塔數(shù)目3、中間再沸器或中間冷凝器：目的：節(jié)省能量2023/9/29