大學課件化工原理蒸餾4

1、6.5.3 理論塔板數的計算理論塔板數的計算已知已知 , ,wdxx , ,rqzf確定完成分離任務所需的理論塔板數確定完成分離任務所需的理論塔板數設計型計算：設計型計算： 方法：（方法：（1）逐板計算法）逐板計算法 (2) 圖解法圖解法、逐板計算法、逐板計算法（ lewis-sorel method ）條件：（）塔頂蒸氣在冷凝器中全部冷凝；條件：（）塔頂蒸氣在冷凝器中全部冷凝；（）泡點回流（）泡點回流 n=1: y1(=xd) x1 n=2： y2x2 n=m： y mx m (進料板) n=m+1：y m+1x m+1 n=n： y n x n 平衡關系平衡關系提餾段方程提餾段方程提餾段方

2、程提餾段方程精餾段方程精餾段方程精餾段方程精餾段方程 （1）進料板）進料板：x m xf 第第m塊板是進料板塊板是進料板nf 進料板以上進料板以上- 精餾段精餾段 n精精 nf 1 進料板以下進料板以下- 提餾段提餾段 進料板進料板 - 提餾段的第一塊板提餾段的第一塊板（2 2）x x n n x x w w n nt t= =n n為所需的理論板數為所需的理論板數（3 3）塔底再沸器相當于一塊理論板，故塔內理論板數為塔底再沸器相當于一塊理論板，故塔內理論板數為 ( (n1)1) （1）塔底再沸器相當于一塊理論板，故塔內理論板數為塔底再沸器相當于一塊理論板，故塔內理論板數為n-1； （2）n精

3、精 nf 1； n提提 n n精精； （3）應該清楚每一步計算和塔板情況的對應關系；）應該清楚每一步計算和塔板情況的對應關系；注意：注意：input: qnf,zf,q, r, xd,xwqnd, qnw,xq,yqy1=xd, j=1平衡關系求, xjx(j)xwnx(j)10q1q=0q0zfqq 斜率斜率q q點右移點右移提餾線與平衡線距離提餾線與平衡線距離 提餾段各塔板分離能力提餾段各塔板分離能力n xd： xd，d點上移，斜率點上移，斜率精精不變，精餾線向上平移，不變，精餾線向上平移， 操作線與平衡線距離操作線與平衡線距離 ，塔板分離能力，塔板分離能力，n xw：略。分離要求提高，：

4、略。分離要求提高，n增加。增加。zf：操作型問題。：操作型問題。1.0實際進料熱狀態(tài)由前一工序決定。實際進料熱狀態(tài)由前一工序決定。r ,n ;r ,n q ,n ;q ,n 分離要求提高，分離要求提高，n 選擇選擇r，需要綜合設備費，操作費。，需要綜合設備費，操作費。故不宜對分離過程提過高要求。故不宜對分離過程提過高要求。6.5.4進料位置和回流比的選擇進料位置和回流比的選擇進料位置進料位置（1）進料位置的討論）進料位置的討論 （a）進料位置確定原則）進料位置確定原則 兩操作線交點兩操作線交點q所在梯級。所在梯級。 （b）q點為最優(yōu)進料位置的分析點為最優(yōu)進料位置的分析 上移或下移均對分離不利，

5、導致上移或下移均對分離不利，導致 n 增加。增加。 （c）關于進料位置的允許范圍）關于進料位置的允許范圍（）進料位置的選擇（）進料位置的選擇（）最佳進料位置（）最佳進料位置q點點qp m0 xy1.01.0（4）關于進料位置的允許范圍）關于進料位置的允許范圍結論： 對于連續(xù)精餾操作，進料位置在對于連續(xù)精餾操作，進料位置在點與點之間，最優(yōu)進料位置應使理論點與點之間，最優(yōu)進料位置應使理論板數最少。盡管在點與點之間進料板數最少。盡管在點與點之間進料均能進行操作，但最佳進料位置應該是均能進行操作，但最佳進料位置應該是兩條操作線的交點。兩條操作線的交點?；亓鞅鹊倪x擇回流比的選擇設計型問題：設計型問題：r

6、 n 塔的設備費塔的設備費r qnl= rqnd qnv= qnl + qnd qnv= qnv +(q-1) qnf r , c gr , gc 操作費操作費 再沸器和冷凝器的設備費再沸器和冷凝器的設備費 塔徑塔徑設備費設備費 研究研究r是一個保證技術要求和保證經濟效益的問題。是一個保證技術要求和保證經濟效益的問題。應確定一適宜的回流比。應確定一適宜的回流比。 r min r r. r= qnl / qnd r= qnd =0, qnv = qnl, -全回流全回流 qnw = qnd = qnf =0操作線與對角線重合操作線與對角線重合; ;塔板分離能力最大塔板分離能力最大; ;完成分離任

7、務完成分離任務 nt= nmin ( (最少理論塔板數最少理論塔板數) )全回流應用全回流應用 -開工、科研開工、科研a. 全回流和最小理論板數全回流和最小理論板數. 最小理論板數的確定最小理論板數的確定逐板計算法逐板計算法圖解法：圖解法：在平衡線與對角線之間畫梯級，直至在平衡線與對角線之間畫梯級，直至xnxw為止。為止。由由xd始，依次反復應用平衡關系與操作關系，直至始，依次反復應用平衡關系與操作關系，直至xnxw為止。為止。xdxwnmin=8(包含釜)圖解法：圖解法：nbannbaxxyy)()( 平衡關系：平衡關系：對第對第n塊板：塊板： n第第n塊板塊板a組分對組分對b組分的相對揮發(fā)

8、度。組分的相對揮發(fā)度。ananxy1 操作關系：操作關系：bn1bnxy nba1nba)xx()yy( 逐板計算法逐板計算法111)()(babaxxyynbanbaxxyy)(.)(211塔頂為全凝器：板序號 平衡關系 操作關系 112)()(babaxxyy222)()(babaxxyy223)()(babaxxyynnbannbaxxyy)()(nbanbaxxyy)()(1整理：dbabaxxyy)()(1wbabaxxxxn)()(分離要求：abnababab ,2 ,1 ,wbanabdbaxxxx)()(abwbadbaxxxxnloglogminfenske公式log11logminwwddxxxxnb. 最小回流比最小回流比（1）定義）定義r ，兩操作線同時向平衡線靠近，兩操作線同時向平衡線靠近，nt r 交點交點q移至平衡線上（點），移至平衡線上（點）， nt= n 對應的回流比對應的回流比-最小回流比最小回流比 rmin。 rmin確定確定cededxxyxrr1minmi