化工原理下1 5簡捷法多側(cè)線塔高塔徑課堂

1、1,精餾塔理論,板層數(shù)除了可用,前述的逐板計算,法和圖解法求算,外，還可用簡捷,法計算。通常采,用的簡捷法為吉,利蘭關(guān)聯(lián)圖,吉利蘭關(guān)聯(lián)圖,1.5.6,簡捷法求理論板層數(shù),2,先按設(shè)計條件求出最小回流比,R,min,并選,擇操作回流比,R,計算全回流下的最少理論板層數(shù),N,min,利用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，計算全塔理論板層數(shù),N,用精餾段的最小理論板層數(shù),N,min1,代替全塔,的,N,min,確定適宜的進料板位置,簡捷法求理論板層數(shù)的步驟,3,W,D,D,W,m,i,n,m,1,l,g,1,1,l,g,x,x,x,x,N,由芬斯克方程式,D,F,D,F,m,in,1,m,1,1,l,g,1,1,l,g

2、,x,x,x,x,N,m1,D,F,m1,為精餾段平均相對揮發(fā)度,4,待分離的物系為水溶液,1,直接蒸汽加熱應(yīng)用背景及意義,省掉再沸器，減少設(shè)備費,水為難揮發(fā)組分,提高加熱蒸汽利用率，節(jié)約能耗，減少操作費,直接蒸汽加熱的應(yīng)用背景,直接蒸汽加熱的意義,1.5.7,幾種特殊情況下理論板層數(shù)的求法,1,直接蒸汽加熱,5,直接蒸汽加熱,6,直接蒸汽加熱精餾塔的精餾段操作線和,q,線,與常規(guī)塔相同，但提餾段操作線方程應(yīng)予修正,2,直接蒸汽加熱理論板層數(shù)的計算,總物料衡算,W,V,V,L,0,易揮發(fā)組分衡算,0,0,1,W,m,m,L,x,V,y,V,y,W,x,7,對于塔內(nèi)恒摩爾流動,W,L,V,V,0

3、,0,m,W,x,V,1,W,0,0,m,m,W,W,y,x,x,V,V,0,1,m,y,W,m,x,x,當,則,提餾段操作線與橫軸的,交點坐標為,g,x,W,0,提餾段操,作線方程,一、直接蒸汽加熱,1,W,m,y,W,x,8,x,D,a,b,x,W,c,x,F,e,f,d,1,2,3,4,5,直接蒸汽加熱時理論板層數(shù)的圖解法,9,在工業(yè)生產(chǎn)中，時常會遇到所分離的原料液,組成不同或所需的產(chǎn)品組成不同，此種情況需要,采用多側(cè)線的精餾塔,多側(cè)線進料,多側(cè)線出料,多側(cè)線的精餾塔,2,多側(cè)線的精餾塔,10,1,多側(cè)線進料,分,離,組,分,相同而濃度不,同原料液，則,應(yīng)在不同塔板,位置上設(shè)置相,應(yīng)進料

4、口,多側(cè)線進料,兩股進料的精餾塔,精餾段,提餾段,中間段,11,總物料衡算,D,L,F,V,1,易揮發(fā)組分衡算,1,1,F,1,D,s,s,V,y,F,x,L,xD,x,D,1,F,1,1,s,s,D,x,F,x,L,y,x,V,V,操作線方程,二、多側(cè)線的精餾塔,中間段,12,1,1,1,F,q,V,V,1,1,F,q,L,L,各段間氣、液負荷的關(guān)系,2,2,F,q,L,L,2,2,1,V,V,q,F,1,1,1,1,1,1,F,q,D,R,F,q,RD,V,L,2,2,1,1,2,2,1,1,1,1,1,F,q,F,q,D,R,F,q,F,q,RD,V,L,二、多側(cè)線的精餾塔,13,兩股進

5、料的精餾塔最小回流比的確定,由,ab,線斜,率求,R,min1,由,ck,線斜,率求,R,min2,選擇較大,者作為,R,min,14,2,多側(cè)線出料,為了獲得不,同規(guī)格的精餾產(chǎn),品，則可根據(jù)所,要求的產(chǎn)品組成,在塔的不同位置,上開設(shè)側(cè)線出料,口,多側(cè)線出,料,有側(cè)線采出的精餾塔,精餾段,提餾段,中間段,15,2,1,D,D,L,V,總物料衡算,易揮發(fā)組分衡算,1,1,D,1,2,D,2,s,s,V,y,L,xD,x,D,x,操作線方程,1,D,1,2D,2,1,1,2,1,2,s,s,D,x,D,x,L,y,x,L,D,D,L,D,D,中間段,16,有側(cè)線采出精餾塔的操作線,17,1,板式塔

6、有效高度的計算,1,基本計算公式,p,T,1,Z,N,H,板式塔有效高度是指安裝塔板部分的高度，其,計算方法是，先通過板效率將理論板層數(shù)換算為實,際板層數(shù)，再選擇合適的板間距計算板式塔的有效,高度,實際塔,板層數(shù),塔板,間距,1.5.8,塔高和塔徑的計算,18,2,塔板效率,塔板效率反映了實際塔板的氣液兩相傳質(zhì)的完,善程度,1,總板效率,T,T,p,100,N,E,N,總板效率反映塔中各層塔板的平均效率，因此,它是理論板層數(shù)的一個校正系數(shù)，其值恒小于,1,全塔,效率,19,2,單板效率,單板效率又稱默弗里,Murphree,效率，它,是以混合物經(jīng)過實際板的組成變化與經(jīng)過理論板,的組成變化之比來

7、表示的。單板效率既可用氣相,組成表示，也可用液相組成表示，分別稱為氣相,單板效率和液相單板效率,20,氣相單板效率,1,M,V,1,n,n,n,n,y,y,E,y,y,液相單板效率,1,ML,1,n,n,n,n,x,x,E,x,x,單板效率分析,1,n,t,n,t,1,n,t,1,n,y,n,y,1,n,y,1,n,x,n,x,1,n,x,n,y,n,x,21,3,點效率,點效率是指塔板上,各點的局部效率,1,O,V,1,n,n,y,y,E,y,y,點效率分析,1,n,y,n,y,n,x,1,n,x,x,y,y,22,3,填料塔有效高度的計算,基本計算公式,T,Z,N,H,E,T,P,等板高度

8、獲取途徑,經(jīng)驗公式計算,查有關(guān)填料手冊,實驗測定,23,1,基本計算公式,s,4,V,D,u,精餾段與提餾段分別計算，相差不大取較,大者作為塔徑，相差較大采用變徑塔,計算塔徑后應(yīng)進行圓整,精餾塔直,徑計算式,提示,2,塔徑,24,2,蒸氣體積流量的計算,精餾段體積流量的計算,m,s,V,3,600,VM,V,m,1,n,i,i,i,M,y,M,操作壓力較低時，氣相可視為理想氣體混合物,0,s,0,22.4,3,600,Tp,V,V,T,p,25,提餾段體積流量的計算,m,s,V,3,600,V,M,V,m,1,n,i,i,i,M,y,M,0,s,0,22.4,3,600,T,p,V,V,T,p

9、,操作壓力較低時，氣相可視為理想氣體混合物,26,C,V,D,L,D,L,D,Q,V,I,L,I,D,I,冷凝器的,熱量衡算,kJ/h,冷凝器的,熱負荷,D,L,L,D,I,C,Q,V,V,D,I,L,D,I,以單位時間為基準，對冷凝器熱量衡算（忽,略熱損失,1.5.9,連續(xù)精餾裝置的熱量衡算和節(jié)能,1,塔頂冷凝器熱量衡算,27,2,塔低再沸器熱量衡算,Q,L,Q,L,L,V,W,W,m,B,V,I,W,I,L,I,V,L,W,L,W,L,m,I,I,Q,B,V,W,L,W,L,即,V,I,L,I,Q,B,B,1,B,2,Q,W,I,I,B,加,熱,介,質(zhì),用,量,飽和蒸汽加熱,B,h,Q,W

10、,r,加熱蒸汽,的汽化熱,28,3,精餾過程的節(jié)能途徑,1,減小操作回流比,R,L,V,能耗,R,N,T,N,P,一定，需提高,E,T,采用高性能新型塔板代替原有塔板，提高效率,采用高效塔填料代替原有塔板，提高效率,L,V,示例,29,2,降低塔釜操作溫度,塔壓降,P,釜溫,t,W,能耗,采用高效塔填料代替原有塔板，降低塔壓降,示例,30,3,熱泵精餾,將塔頂蒸氣絕熱壓,縮升溫，作為再沸器的,熱源，將再沸器中的液,體部分汽化，而壓縮氣,體本身冷凝成液體，經(jīng),節(jié)流閥后一部分作為塔,頂產(chǎn)品采出，另一部分,作為塔頂回流液,熱泵精餾技術(shù),1,精餾塔,2,壓縮機,3,再沸器,4,節(jié)流閥,1,D,P,t,

11、氣,2,K,P,t,液,1,H,P,t,液,2,K,P,t,氣,1,2,D,K,H,K,P,P,t,t,t,t,31,4,多效精餾,將幾個精餾塔串聯(lián)，操作壓力依次降低，前一,精餾塔的塔頂蒸氣作為后一精餾塔的再沸器的加熱,介質(zhì)，故除兩端精餾塔外，中間的精餾塔不需從外,界引入加熱和冷卻介質(zhì),多效精餾技術(shù),P,1,P,2,P,3,t,1,t,2,t,3,32,5,原料預(yù)熱,將原料預(yù)熱可回收精餾過程的熱能，減少精餾,過程的能耗。原料預(yù)熱有兩種流程,用塔頂蒸氣預(yù)熱原料,用塔釜采出液預(yù)熱原料,33,原料預(yù)熱回收精餾過程的熱能,34,原料預(yù)熱回收精餾過程的熱能,35,1.5.10,精餾塔的操作和調(diào)節(jié)（自學,物