精餾塔的設計計算 課件

田文德青島科技大學化工原理教研室TEL:840220263.2.6精餾設計計算*1化工原理本節(jié)主要內(nèi)容精餾設計計算類型逐板計算法圖解法AspenDISTIL軟件介紹*2化工原理精餾計算的兩種類型設計型根據(jù)規(guī)定的分離要求，確定精餾塔的主要工藝參數(shù)（理論塔板數(shù)、實際塔板數(shù)、塔徑、換熱器的熱負荷等）。操作型針對已有的精餾塔（已知其主要工藝尺寸），確定操作時的工況（預計分離結果）。*3化工原理精餾計算的兩種類型設計型計算是重點在規(guī)定分離要求后（例如D、xD及回收率等），確定操作條件（操作壓力、進料熱狀況參數(shù)q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作線方程計算所需的理論塔板層數(shù)。計算理論塔板層數(shù)有三種方法：逐板計算法、圖解法及簡捷法。*4化工原理3.2.6.1逐板計算法假設：塔頂為全凝器泡點液體回流塔底為再沸器已知R、q、α泡點進料*5化工原理3.2.6.1逐板計算法計算過程：第一層塔板上升的蒸氣（組成為y1），經(jīng)全凝器全部冷凝為飽和溫度下的液體，因此蒸氣與餾出液、回流液的組成相同，即y1=xD。*6化工原理3.2.6.1逐板計算法計算過程：根據(jù)理論塔板的概念，自第一層板下降的液體組成x1與y1互成平衡，則由平衡方程可知：*7化工原理3.2.6.1逐板計算法計算過程：從第二層塔板上升的蒸氣組成y2與x1符合操作關系，故可用精餾段操作線方程求得y2：*8化工原理3.2.6.1逐板計算法計算過程：按以上方法交替進行計算。*9化工原理3.2.6.1逐板計算法計算過程：計算過程中，每使用一次相平衡關系，就表示需要一塊理論塔板。所以經(jīng)過上述計算，可得到全塔總理論板數(shù)為m塊（包括塔底再沸器）。該法計算準確，但手算過程繁瑣重復，當理論塔板數(shù)較多時可用計算機完成。精餾段需要n-1塊理論塔板！提餾段需要m-n塊理論塔板！進料板！相平衡方程操作線方程*10化工原理3.2.6.2圖解法（McCabe-Thiele法）用圖解法求理論板數(shù)與逐板計算法原理相同，只是用圖線代替方程，以圖線的形式求取理論塔板數(shù)。

圖解法的基本步驟梯級的含義*11化工原理3.2.6.2圖解法（McCabe-Thiele法）【例3-5】在一常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)分離苯-甲苯混合液，已知進料流量為80kmol/h，進料中苯含量為（摩爾分數(shù)，下同），泡點進料，塔頂餾出液含苯，要求塔頂苯的回收率不低于90%。塔頂為全凝器，回流比取2。在操作條件下，物系的相對揮發(fā)度為，試分別用逐板計算法和圖解法計算所需的理論塔板數(shù)。*12化工原理*化工原理13解：（1）根據(jù)苯的回收率計算塔頂產(chǎn)品的流量為（2）由物料衡算計算塔底產(chǎn)品的流量及組成（3）已知回流比R=2，所以精餾段操作線方程為（4）提餾段方程為*化工原理14（5）由上而下逐板計算所需要的理論塔板數(shù)…*化工原理15（6）交替使用相平衡方程和操作線方程直到xn≤xF，然后改用提餾段操作線方程，直到xn≤xW為止。計算結果見下表：板號12345678910y0.900.820.740.650.590.510.420.310.190.10x0.780.660.530.430.36<xF0.300.230.150.090.04<xW所以，該精餾塔內(nèi)的理論板層數(shù)為10-1=9，其中精餾段4塊，提餾段4塊，第5塊為進料板。利用AspenDISTIL軟件對例3-5進行圖解法在坐標紙上手工進行圖解法，工作量大，計算精度低，靈活性差。DISTIL軟件是Aspen公司開發(fā)的一款專用于精餾塔設計的工程軟件，可以快速、準確、靈活地完成圖解法。*化工原理16*化工原理17點擊該圖標，打開流體包管理器，輸入組分和熱力學計算方法！*化工原理18點擊該圖標，添加一個流體包！*化工原理192.指定待分離物系的氣相為理想氣體！1.選擇氣相！*化工原理202.指定待分離物系的液相為理想溶液！1.選擇液相！*化工原理214.最終選擇的所有組分均列于此處！1.輸入組分名稱或分子式！2.從列表中找到該組分！3.點擊此按鈕，選擇該組分！*化工原理22點擊此菜單項，開始圖解法！*化工原理23從此處選擇剛建好的流體包，組分自動加入進來！*化工原理24在此處輸入操作壓力，本例中為常壓！*化工原理252.在此處輸入進料組成：苯（0.4），甲苯（0.6）！3.在此處輸入進料熱狀況參數(shù)(q)，本例中為泡點進料，故q=1！1.選擇此選項，指定進料數(shù)據(jù)！*化工原理262.在此處輸入塔頂餾出液組成：苯（0.9），甲苯（0.1）！1.點擊此處，說明將要輸入塔頂餾出液組成！*化工原理271.點擊此處，說明將要輸入塔底產(chǎn)品的組成！2.在此處輸入塔底產(chǎn)品組成：苯（0.067），甲苯（0.933）！3.在此處輸入回流比R=2！4.點擊該按鈕開始圖解法計算！5.點擊該按鈕開始查看結果圖！*化工原理28圖解法繪圖結果！*化工原理29在該標簽中查看計算結果