化工原理-精餾

化工(huàgōng)原理-精餾第一頁，共97頁?；旌衔锏膭e離是化工生產(chǎn)中的重要過程。混合物可分為非均相物系和均相物系。非均相物系的別離主要依靠質(zhì)點運動與液體流動原理實現(xiàn)別離。而化工中遇到(yùdào)的大多是均相混合物。均相物質(zhì)不能采用機(jī)械別離的方法〔如乙醇與水〕別離條件是必須造成一個兩相物系，然后依據(jù)物系中不同組分間某種物性的差異，使其中某個組分或某些組分從一相向另一相轉(zhuǎn)移，以到達(dá)別離的目的。第一節(jié)概述(ɡàishù)第二頁，共97頁?；どa(chǎn)中常見的傳質(zhì)過程(guòchéng)有蒸餾、吸收、萃取和枯燥等單元操作。如：不同組分其揮發(fā)難易度不同，使易揮發(fā)組分在氣相中富集，難揮發(fā)組分在液相中富集，直到到達(dá)(dàodá)氣液平衡。第一節(jié)概述(ɡàishù)(1)質(zhì)量傳遞過程〔傳質(zhì)過程〕：由濃度差引起的物質(zhì)在相際間的傳質(zhì)過程。1、定義第三頁，共97頁。1、定義〔2〕蒸餾：利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異而將組分別離的傳質(zhì)過程。為一次局部氣化別離混合物；〔3〕精餾：屢次局部汽化，屢次局部冷凝。用濃度表示(biǎoshì)組分的變化。易揮發(fā)組分：沸點低的組分，用A表示(biǎoshì)，yA，xA難揮發(fā)組分：沸點高的組分，用B表示(biǎoshì)，yB，xBy與x的關(guān)系無法確定，通常到達(dá)平衡時關(guān)系才確定第一節(jié)概述(ɡàishù)第四頁，共97頁?！?〕通過蒸餾操作，可以直接獲得所需要的產(chǎn)品，而吸收和萃取還需要如其它組分；〔2〕蒸餾別離應(yīng)用(yìngyòng)較廣泛，歷史悠久；〔3〕能耗大，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的氣相或液相。第一節(jié)概述(ɡàishù)2、蒸餾(zhēngliú)別離的特點第五頁，共97頁。第一節(jié)概述(ɡàishù)3、蒸餾(zhēngliú)的分類第六頁，共97頁。第一節(jié)概述(ɡàishù)第七頁，共97頁。1〕簡單蒸餾是間歇、不穩(wěn)定的，要考慮到本錢、產(chǎn)率，需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；蒸發(fā)時，第一滴的濃度最高，隨著蒸餾的進(jìn)行，x減少，y減少；提高蒸餾濃度，可以(kěyǐ)在設(shè)備的出口處加一局部冷凝器，難揮發(fā)組分就冷凝的多，可以(kěyǐ)提高產(chǎn)品的質(zhì)量，但設(shè)備本錢增加。

第一節(jié)概述(ɡàishù)第八頁，共97頁?；旌弦航?jīng)加熱器升溫后液體溫度高于分液器壓強下的液體沸點，然后通過減壓閥使其降壓后進(jìn)入別離器中，這時過熱的液體混合物即被局部氣化，平衡的氣液兩相在別離器中得到(dédào)別離，將別離器又稱為閃蒸罐〔塔〕2〕閃蒸是一種單極(dānjí)的平衡操作，連續(xù)或間歇、穩(wěn)定的。例如(lìrú)：高壓鍋，冷卻后才可以翻開第一節(jié)概述第九頁，共97頁。3〕精餾(jīnɡliú)4〕特殊(tèshū)精餾：第一節(jié)概述(ɡàishù)屢次局部氣化與冷凝的過程，可以使混合液得到幾乎完全別離，是常壓下、連續(xù)、雙組分的蒸餾；例如：苯─甲苯，乙醇─正丙醇，乙醇─水℃,110.8℃〕，空間結(jié)構(gòu)不同℃,80.6℃)，參加萃取劑糠醛改變組分間的揮發(fā)度；

第十頁，共97頁。5〕蒸發(fā)與蒸餾(zhēngliú)的區(qū)別蒸發(fā)——A組分揮發(fā)，B組分不揮發(fā)，供熱就別離；蒸餾——A，B均揮發(fā)，存在(cúnzài)一個平衡關(guān)系！恒沸精餾——工業(yè)酒精的提純，參加夾帶劑苯，形成(xíngchéng)三元非均相恒沸液；第一節(jié)概述第十一頁，共97頁。第二節(jié)兩組分(zǔfèn)溶液的氣液平衡1-2-1兩組分(zǔfèn)理想物系的氣液平衡相律是研究相平衡的根本規(guī)律。表示平衡物系中自由度數(shù)、相數(shù)及獨立(dúlì)組分?jǐn)?shù)間的關(guān)系，即：F=C–P+2式中F—自由度數(shù)；C—獨立(dúlì)組分?jǐn)?shù)；P—相數(shù)；2表示外界只有溫度和壓力這兩個條件可以影響物系的平衡狀態(tài)。

一、相律第十二頁，共97頁。假設(shè)三個變量固定(t，P，x或y)，那么該物系只有(zhǐyǒu)一個獨立變量〔x或y)，其它變量都是它的函數(shù)，那么兩組分的氣液平衡可以用一定壓強下的t—x(或y)，及x—y的函數(shù)關(guān)系或相圖表示。對于(duìyú)兩組分的氣液平衡物系，F(xiàn)=2–2+2=2氣液平衡中可以變化的參數(shù)有4個：t，P，x，y第二節(jié)兩組分(zǔfèn)溶液的氣液平衡第十三頁，共97頁。1〕用飽和(bǎohé)蒸氣壓和相平衡常數(shù)表示氣液平衡關(guān)系

二、兩組分(zǔfèn)理想物系的氣液平衡關(guān)系理想(lǐxiǎng)物系：液相為理想(lǐxiǎng)溶液、氣相為理想(lǐxiǎng)氣體的物系。遵循拉烏爾定律遵循道爾頓定律對于性質(zhì)極相近、分子結(jié)構(gòu)相似的組分所組成的溶液可視為理想溶液拉烏爾定律：理想溶液中某組分的蒸汽壓等于該組分

同溫度下的純液體蒸汽壓與溶液中該組

分的摩爾分率的乘積。第十四頁，共97頁。式中—溶液中組分(zǔfèn)A的蒸汽壓；即溶液上方組分(zǔfèn)A的平衡分壓，Pa；—純組分(zǔfèn)A的飽和蒸汽壓，Pa；—組分(zǔfèn)A的液相摩爾分率；那么：A—易揮發(fā)組分；B—難揮發(fā)組分。二、兩組分理想物系的氣液平衡關(guān)系第十五頁，共97頁。當(dāng)溶液沸騰(fèiténg)時，溶液上方的總壓等于各組分的蒸氣壓之和;當(dāng)外壓不太高時，平衡的氣相可視為理想氣體，遵循(zūnxún)道爾頓分壓定律，即——由拉烏爾定律表示(biǎoshì)的氣液平衡關(guān)系——K為相平衡常數(shù)，并非常數(shù)，隨溫度而變。1)用飽和蒸氣壓和相平衡常數(shù)表示氣液平衡關(guān)系第十六頁，共97頁。純組分的飽和蒸氣壓與溫度t的關(guān)系可由安托因〔Antoine〕方程(fāngchéng)計算或從手冊中查式中A、B、C為組分的安托因常數(shù)(chángshù)，可由有關(guān)手冊查得。1)用飽和(bǎohé)蒸氣壓和相平衡常數(shù)表示氣液平衡關(guān)系第十七頁，共97頁。2〕用相對揮發(fā)(huīfā)度表示氣液平衡關(guān)系〔1〕揮發(fā)(huīfā)度?對純液體(yètǐ)，揮發(fā)度指該液體(yètǐ)在一定溫度下的飽和蒸汽壓?對混合液，各組分的揮發(fā)度可用它在蒸氣中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分?jǐn)?shù)之比表示，即〔2〕相對揮發(fā)度：溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比，用α表示。第十八頁，共97頁。相對揮發(fā)(huīfā)度的數(shù)值可由實驗測得對理想(lǐxiǎng)溶液：當(dāng)溫度(wēndù)變化時，兩者的變化不大，一般可將α視為常數(shù)，計算時可取操作溫度(wēndù)范圍內(nèi)的平均值。3〕氣液平衡方程對于兩組分溶液，當(dāng)總壓不高時，由于第十九頁，共97頁。3〕氣液平衡(pínghéng)方程α＞1時，組分A較B易揮發(fā)，可以(kěyǐ)用蒸餾方法別離。α=1時，不能用普通蒸餾的方法(fāngfǎ)別離混合液。α>>1時，揮發(fā)度差異愈大，愈有利于蒸餾操作。a可作為混合液能否用蒸餾方法別離以及別離難易程度的判據(jù)?！獨庖浩胶夥匠痰诙?，共97頁。三、兩組分理想溶液的汽液平衡(pínghéng)相圖蒸餾操作通常(tōngcháng)是在一定的外壓下進(jìn)行，溶液的平衡溫度隨組成而變。溶液的平衡溫度—組成圖是分析蒸餾原理的根底。1、溫度(wēndù)—組成(t–x–y圖)第二十一頁，共97頁。溫度T℃x(y1)x越大，易揮發(fā)組分(zǔfèn)的含量越高，泡點溫度越低。y越大，易揮發(fā)組分含量(hánliàng)越高，露點溫度越低。沸點(fèidiǎn)露點泡點1、溫度—組成(t–x–

y圖)第二十二頁，共97頁。2、x-y圖?平衡線位于對角線的上方，平衡線偏離(piānlí)對角線愈遠(yuǎn)，表示該溶液愈易別離。第二十三頁，共97頁。1-2-2兩組分非理想(lǐxiǎng)物系的氣液平衡非理想溶液的平衡分壓可用修正的拉烏爾定律(dìnglǜ)表示，即：如：乙醇－水，正丙醇－水非理想溶液最低恒沸點最高恒沸點如：硝酸－水，氯仿－酮正偏差溶液負(fù)偏差溶液γi>1γi<1當(dāng)總壓不高時，氣相為理想氣體(lǐxiǎnɡqìtǐ)，那么平衡氣相組成為：第二十四頁，共97頁。第二十五頁，共97頁。第三節(jié)平衡蒸餾(zhēngliú)和簡單蒸餾(zhēngliú)平衡蒸餾又稱為閃蒸，是一種單級蒸餾操作，常以連續(xù)方式進(jìn)行。原料連續(xù)進(jìn)入加熱器中，加熱到一定溫度(wēndù)后經(jīng)節(jié)流閥減到規(guī)定的壓力，局部液體迅速汽化，汽液兩相在別離器中分開。由于汽液兩相成平衡狀態(tài)，所以稱為平衡蒸餾。1平衡(pínghéng)蒸餾第二十六頁，共97頁。流程及原理：又稱微分蒸餾，也是一種單級蒸餾操作(cāozuò)，常以間歇方式進(jìn)行。在恒定壓力下，將蒸餾釜中的溶液加熱至沸騰，并使液體不斷汽化，產(chǎn)生的蒸汽隨即進(jìn)入冷凝器中冷凝，冷凝液用多個罐子收集。2簡單(jiǎndān)蒸餾第三節(jié)平衡(pínghéng)蒸餾和簡單蒸餾簡單蒸餾多用于混合液的初步分離，通常當(dāng)餾出液平均組成或釜殘液組成降至某規(guī)定值后，即停止蒸餾操作。蒸餾是一個非穩(wěn)態(tài)過程，雖然瞬間形成的蒸氣與液體可視為互相平衡，但形成的全部蒸氣并不與剩余液體相平衡。因此，簡單蒸餾的計算應(yīng)該作微分衡算。第二十七頁，共97頁。2簡單(jiǎndān)蒸餾第二十八頁，共97頁。第四節(jié)精餾4-1精餾(jīnɡliú)原理與流程4-2物料衡算和操作(cāozuò)線方程4-3理論(lǐlùn)板層數(shù)的求法4-4雙組分精餾的設(shè)計型計算4-5雙組分精餾的操作型計算4-6塔高和塔徑的計算第二十九頁，共97頁。4-1精餾(jīnɡliú)原理和流程4-1-1精餾過程(guòchéng)原理1、屢次(lǚcì)局部汽化和屢次(lǚcì)局部冷凝精餾原理：精餾塔中蒸汽自下而上流動，液體自上而下

流動。汽液兩相在塔板上接觸并分開。接觸時汽相的熱傳遞給液體，使液體易揮發(fā)組分局部汽化傳質(zhì)到汽相中；而汽相被液體冷凝使汽相中的難揮發(fā)組分局部冷凝轉(zhuǎn)入到液相中。第三十頁，共97頁。4-1精餾原理(yuánlǐ)和流程精餾與平衡蒸餾之區(qū)別在于是否需要外界換熱?；亓?huíliú)是保證精餾過程連續(xù)穩(wěn)定操作的必要條件。于是，經(jīng)過屢次局部汽化和局部冷凝，最后(zuìhòu)在塔頂?shù)玫礁呒兌鹊妮p組分，而在塔底獲得高純度的重組分，到達(dá)較完善的別離程度。汽相與液相離開后，汽相中的易揮發(fā)組分濃度高，液相中難揮發(fā)組分提高。

第三十一頁，共97頁。第三十二頁，共97頁。2、精餾是屢次局部汽化(qìhuà)與屢次局部冷凝的聯(lián)合操作?精餾塔由假設(shè)干塊塔板構(gòu)成，每塊塔板均為理論(lǐlùn)板，其上溫度為泡點；塔板——中間(zhōngjiān)再沸器和中間(zhōngjiān)局部冷凝器液流——冷卻劑汽流——熱源，4-1-1精餾過程原理和條件第三十三頁，共97頁。精餾塔除了塔板外，在塔頂還有冷凝器，在塔底還有再沸器。再沸器的作用是提供一定量的上升(shàngshēng)蒸氣流，冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品及保證有適宜的液相回流，

因而使精餾能連續(xù)進(jìn)行。塔頂如果(rúguǒ)沒有回流液體返回精餾塔，那么塔頂最上一層塔板的傳質(zhì)就無法進(jìn)行，同樣塔底如果(rúguǒ)沒有上升蒸汽返回精餾塔，那么塔底最下一層塔板的傳質(zhì)也無法進(jìn)行。4-1-1精餾過程原理(yuánlǐ)和條件第三十四頁，共97頁。精餾(jīnɡliú)塔的精餾(jīnɡliú)過程進(jìn)料板精餾段提餾段第三十五頁，共97頁。1、采用(cǎiyòng)屢次局部汽化和屢次局部冷凝的方法對液體混合物進(jìn)行高純度別離2、精餾與蒸餾(zhēngliú)的區(qū)別：精餾有“回流〞，而蒸餾(zhēngliú)沒有“回流〞。精餾操作的根本(gēnběn)流程：塔[精餾段+提餾段〔含進(jìn)料板〕]、再沸器、冷凝器塔頂?shù)囊合嗷亓髋c塔釜局部汽化造成的氣相回流。精餾操作的必要條件1、為什么要回流？2、為什么要再沸？討論與說明第三十六頁，共97頁。1理論(lǐlùn)板的概念1、理論(lǐlùn)板塔板是開有許多小孔的圓板，在精餾塔內(nèi)放有許多塔板。假設(shè)蒸汽和液體充分接觸(jiēchù)，并在離開第n層板時到達(dá)相平衡，那么yn與xn平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。4-1-2精餾過程的條件離開該塔板的蒸汽和液體成平衡的塔板，即yn與xn成平衡關(guān)系的塔板。第三十七頁，共97頁。1理論(lǐlùn)板的概念這說明塔板主要起到了氣液兩相間(xiāngjiàn)的傳質(zhì)作用。氣液兩相平衡的組成(zǔchénɡ)：第三十八頁，共97頁。2恒摩爾(móěr)流假定〔1〕恒摩爾汽流：精餾段和提餾段內(nèi)由每層塔板上升(shàngshēng)蒸汽的摩爾流量分別相等，即：〔2〕恒摩爾液流：精餾段和提餾段內(nèi)由每層塔板下降液體的摩爾流量(liúliàng)分別相等，即：〔3〕恒摩爾流假設(shè)的條件a：各組分的摩爾汽化潛熱相等；b：氣液接觸時交換的顯熱可以忽略；c：塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略。4-1-2精餾過程的條件第三十九頁，共97頁。4-2物料衡算和操作(cāozuò)線方程如以下圖，設(shè)F—原料(yuánliào)(液)摩爾流量，kmol/h；D—餾出液摩爾流量，kmol/h；W—釜殘液摩爾流量，kmol/h；xF、xD、xW—原料(yuánliào)液、餾出液、釜殘液的易揮發(fā)組分的摩爾分率。，4-2-1全塔物料(wùliào)衡算第四十頁，共97頁?！獨庖合嗥胶饨M成(zǔchénɡ)的關(guān)系在x-y圖上，代表(dàibiǎo)通過點〔xF，xF〕且斜率為的直線。令——液化分率所以——采出率——易揮發(fā)組分(zǔfèn)的回收率?！y揮發(fā)組分的回收率。4-2-1全塔物料衡算第四十一頁，共97頁。第四十二頁，共97頁。1規(guī)定時,即規(guī)定了產(chǎn)品(chǎnpǐn)質(zhì)量,那么產(chǎn)品(chǎnpǐn)的采出率隨之而定。2規(guī)定塔頂產(chǎn)品(chǎnpǐn)的采出率和質(zhì)量,那么塔底產(chǎn)品(chǎnpǐn)的質(zhì)量采出率不能自由選擇.3在到達(dá)規(guī)定別離要求時，應(yīng)注意：xF通常(tōngcháng)給定第四十三頁，共97頁。例題：將5000kg/h含正戊烷0.4(摩爾分率)的正戊烷正己烷混合液在連續(xù)(liánxù)精餾塔內(nèi)別離,餾出液含正戊烷0.98,釜液含正戊烷不高于0.03。求：餾出液、釜液的流量(liúliàng)及塔頂易揮發(fā)組分的回收率。4-2-1全塔物料(wùliào)衡算第四十四頁，共97頁。4-2-2精餾(jīnɡliú)段操作線方程回流(huíliú)比精餾(jīnɡliú)段對總物料：精餾段易揮發(fā)組分：——精餾段操作線方程代入上式整理得：第四十五頁，共97頁。精餾(jīnɡliú)段操作線方程特點定態(tài)操作(cāozuò)下，直線方程，斜率R/〔R+1〕截踞xD/(R+1)作圖：過點〔xD,xD)、截踞xD/(R+1)xD/(R+1)xD精餾段操作線方程(fāngchéng)的意義：在一定的操作條件下，從任一塔板(n)向下流的液體組成xn與相鄰的下一塊塔板(n+1)上升蒸汽組成yn+1

之間的關(guān)系。4-2-2精餾段操作線方程第四十六頁，共97頁。從圖上可知(kězhī)，求得x1，利用精餾(jīnɡliú)段操作線方程求得y2，再利用(lìyòng)x-y平衡關(guān)系求得x2，兩方程交替計算，求得y3,x3,y4……….那么，如果確定上、下板的氣液關(guān)系，就可以依次由上至下，逐層計算各層塔板上的氣相和液相的摩爾濃度；同樣，也可以從塔底向塔頂計算各層塔板上的氣相和液相的摩爾濃度，那么就要知道精餾段與提餾段的操作線方程！利用x-y平衡關(guān)系冷凝器為全凝器，輕組分4-2-2精餾段操作線方程第四十七頁，共97頁。4-2-3提餾段操作(cāozuò)線方程對總物料(wùliào)：對易揮發(fā)組分(zǔfèn)：提餾段操作線方程：xW提餾段操作線方程特點定態(tài)操作下，直線方程作圖：過點〔xW,xW)第四十八頁，共97頁。L’數(shù)值如何(rúhé)確定？找到量的等式：物料(wùliào)衡算/熱量衡算L’由L局部(júbù)組成L吸熱后局部氣化到V中在加料板上進(jìn)行物料衡算/熱量衡算根據(jù)進(jìn)料狀況的不同4-2-3提餾段操作線方程第四十九頁，共97頁。4-2-4進(jìn)料熱狀況(zhuàngkuàng)的影響1、冷液進(jìn)料；五種(wǔzhǒnɡ)進(jìn)料熱狀況：2、泡點進(jìn)料〔飽和(bǎohé)液體進(jìn)料〕；3、氣液混合物進(jìn)料；4、露點進(jìn)料〔飽和氣體進(jìn)料〕；5、過熱蒸氣進(jìn)料〔1〕冷液進(jìn)料第五十頁，共97頁?！?〕對于(duìyú)泡點進(jìn)料〔3〕汽液混合物進(jìn)料〔4〕對于(duìyú)飽和蒸汽進(jìn)料4-2-4進(jìn)料熱狀況(zhuàngkuàng)的影響第五十一頁，共97頁?！?〕過熱(ɡuòrè)蒸汽進(jìn)料五種(wǔzhǒnɡ)進(jìn)料熱狀況可用一個參數(shù)q來表示對于飽和液體、汽液混合物及飽和蒸汽三種進(jìn)料而言，q值就等于(děngyú)進(jìn)料中的液相分率。4-2-4進(jìn)料熱狀況的影響第五十二頁，共97頁。進(jìn)料熱狀況(zhuàngkuàng)參數(shù)q確實定對加料板虛線(xūxiàn)范圍分別作物料衡算和熱量衡算，得式中:為相應(yīng)(xiāngyīng)物流的焓kJ/kmol。由于相鄰兩板的溫度和濃度變化不大，所以可以假設(shè)所以第五十三頁，共97頁。進(jìn)料熱狀況參數(shù)(cānshù)q確實定——稱為(chēnɡwéi)進(jìn)料熱狀況參數(shù)1Kmol為基準(zhǔn)(jīzhǔn)，分母R〔飽和液體飽和蒸汽所需能量〕分子〔原料液飽和蒸汽所需能量〕冷液飽和液體〔顯熱〕飽和液體飽和氣體〔潛熱〕第五十四頁，共97頁。進(jìn)料熱狀況(zhuàngkuàng)參數(shù)q確實定顯熱潛熱(qiánrè)1、冷液進(jìn)料〔100%液體(yètǐ)〕4、飽和蒸汽進(jìn)料〔無需供熱〕那么，五種進(jìn)料狀況下，q值的特點如下：2、泡點進(jìn)料〔100%〕液體3、氣液混合進(jìn)料5、過熱蒸汽進(jìn)料那么，如何通過q值畫出提餾段操作線？第五十五頁，共97頁。q線方程(fāngchéng)確實定提餾段操作(cāozuò)線方程：在x-y圖上過點〔xW,xW〕，斜率(xiélǜ)存在的問題：1、斜率確定比較麻煩；2、圖上不能直接反映出進(jìn)料熱狀況的影響解決方法：通常先找出提餾段操作線與精餾段操作線的交點，將點〔xW,xW〕與此交點相連即可得提餾段操作線，兩操作線的交點軌跡是由q、x、y變量組成的方程，稱為q線方程第五十六頁，共97頁。q線方程(fāngchéng)意義：精餾段和提餾段操作(cāozuò)線交點的軌跡方程xD/(R+1)xDxFxWabcedq線方程(fāngchéng)確實定第五十七頁，共97頁。精餾段操作(cāozuò)線方程：精餾段原始(yuánshǐ)的物料衡算方程：提餾段原始(yuánshǐ)的物料衡算方程：q線方程確實定兩式相減，可得：在x-y圖上，該式為通過點〔xF，xF〕，斜率為，截距為的直線方程?；虻谖迨隧?，共97頁?！?〕冷液進(jìn)料q線方程(fāngchéng)確實定，在第一象限〔2〕對于(duìyú)泡點進(jìn)料，垂線〔3〕汽液混合物進(jìn)料，在第二象限第五十九頁，共97頁?！?〕對于飽和(bǎohé)蒸汽進(jìn)料q線方程(fāngchéng)確實定，位于水平線上〔5〕過熱(ɡuòrè)蒸汽進(jìn)料，在第三象限第六十頁，共97頁。提餾段操作(cāozuò)線的作法第六十一頁，共97頁。4-3理論(lǐlùn)板層數(shù)的求法>>逐板計算法：氣液平衡關(guān)系，操作(cāozuò)線方程y1=xD(全凝器)，泡點進(jìn)料精餾(jīnɡliú)段直到(泡點進(jìn)料)時，精餾段所需板數(shù)為〔n-1〕，對其它進(jìn)狀況，應(yīng)計算到(兩操作線的交點)第六十二頁，共97頁。4-3理論(lǐlùn)板層數(shù)的求法>>逐板計算法逐板計算法圖示：第六十三頁，共97頁。當(dāng)計算得到的時，那么第n層板已是加料(jiāliào)板。再往下計算，要用提餾段操作線方程，即當(dāng)計算得到的時，就停止計算。由于再沸器中的汽液兩相到達(dá)平衡(pínghéng)，所以再沸器相當(dāng)于一塊理論板，因此總的理論板數(shù)就等于使用相平衡(pínghéng)方程的次數(shù)減一。2)提餾段第六十四頁，共97頁。4-3理論(lǐlùn)板層數(shù)的求法>>逐板計算法第六十五頁，共97頁。4-3-2理論(lǐlùn)板層數(shù)的求法>>圖解法步驟(bùzhòu):1.畫相平衡線和三條(sāntiáo)操作線；2.作階梯。第六十六頁，共97頁。圖解法求理論(lǐlùn)板數(shù)的步驟：建立平面直角坐標(biāo)系xOy。(2)在xOy中畫出平衡線，并作對角線。(3)在xOy中畫出精餾段操作線、q線和提餾段操作線。(4)從a點開始，在精餾段操作線與平衡線之間作直角梯級(tījí)，當(dāng)梯級(tījí)跨過d點時，那么改在提餾段操作線與平衡線之間作直角梯級(tījí)，直至梯級(tījí)的水平線到達(dá)或超過c點。第六十七頁，共97頁。每個梯級在平衡線上的頂點代表一層理論板，跨過d點的頂點代表加料板，加料板頂點以上(yǐshàng)的頂點數(shù)即為精餾段的理論板數(shù)，加料板頂點及其以下頂點數(shù)減一，即為提餾段的理論板數(shù)。精餾段理論板數(shù)與提餾段理論板數(shù)之和為總理論板數(shù)。水平線a1表示液體經(jīng)第一層板后組成自xD減小到x1。垂直線11’表示蒸汽經(jīng)第一層板后組成自y2增大到y(tǒng)1。所以點1或梯級(tījí)a11’代表一層理論板。圖解法求理論(lǐlùn)板數(shù)說明：第六十八頁，共97頁。4-4-1理論板數(shù)的計算4-4-2回流(huíliú)比的選擇4-4-3加料熱狀況的選擇4-4-4雙組分精餾過程的其他類型4-4雙組分精餾的設(shè)計(shèjì)型計算第六十九頁，共97頁。最適宜的加料位置，在該板上，(xq為兩操作線交點的橫坐標(biāo))此時(cǐshí)所需理論板數(shù)最少4-4-1理論(lǐlùn)板數(shù)的計算最優(yōu)加料位置(wèizhi)確實定第七十頁，共97頁。最優(yōu)加料位置(wèizhi)確實定第七十一頁，共97頁。4-4-2回流(huíliú)比的選擇兩者均有利于傳質(zhì)(chuánzhì)，R，V，，能耗NT，R增加，操作(cāozuò)線遠(yuǎn)離平衡線，NT減少第七十二頁，共97頁。全回流(huíliú)與最小理論板數(shù)D＝0，F(xiàn)＝0，W＝0NT最少〔Nmin〕解析(jiěxī)法——FenskeNmin確定(quèdìng)圖解法全回流應(yīng)用設(shè)備開工調(diào)試，或?qū)嶒炑芯?-4-2回流比的選擇第七十三頁，共97頁。最小回流(huíliú)比4-4-2回流(huíliú)比的選擇恒濃區(qū)〔夾緊(jiājǐn)區(qū)〕R減少，操作線近平衡線，傳質(zhì)推動力減少Rmin，操作線交點落在平衡線(即e)，傳質(zhì)推動力為零無窮多NTRmin的意義圖解法Rmin確定R<Rmin，不能精餾操作，R>Rmin,可精餾操作解析法第七十四頁，共97頁。操作(cāozuò)費用與R關(guān)系操作費用：冷卻(lěngquè)器中冷卻(lěngquè)劑量、再沸器中加熱蒸氣量操作(cāozuò)費用與R成正比設(shè)備費用與R關(guān)系設(shè)備費用：塔、再沸器、冷凝器尺寸總費用與適宜R總費用最低時的R為適宜R，一般為〔1.2～2〕Rmin理論板數(shù)的簡捷法4-4-2回流比的選擇第七十五頁，共97頁。4-4-3加料熱狀況(zhuàngkuàng)的選擇在、、、一定(yīdìng)的情況下qNT提餾段斜率(xiélǜ)操作線越接近平衡線精餾段斜率一定〕塔釜供熱量不變〔q因此，熱量盡可能從塔底輸入，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)過全塔而發(fā)揮最大的效能不變NT第七十六頁，共97頁。4.5雙組分精餾(jīnɡliú)的操作型計算4-5-1精餾過程的操作(cāozuò)型計算4-5-2精餾塔的溫度分布和靈敏板第七十七頁，共97頁。4-5-1精餾(jīnɡliú)過程的操作型計算操作(cāozuò)型計算的命題此類計算的任務(wù)(rènwu)是在設(shè)備〔精餾段板數(shù)及全塔理論板數(shù)〕已定的條件下，由指定的操作條件預(yù)計精餾操作的結(jié)果量為：操作型計算的特點：①試差〔迭代〕②加料板位置〔或其它操作條件〕一般不滿足最優(yōu)化條件。求：的變化加料板位置第七十八頁，共97頁?；亓鞅仍黾訉s(jīnɡliú)結(jié)果的影響4-5-1精餾過程的操作(cāozuò)型計算第七十九頁，共97頁。4-5-1精餾過程(guòchéng)的操作型計算注意(zhùyì)D/F規(guī)定(guīdìng)，R增加以提高xD并非總是有效(1)xD的提高受全塔物料衡算的限制xD的提高受精餾塔別離能力的限制(2)在回流比較小時，RxD，xD受別離能力〔回流比〕的影響在回流比較大時，xD受物料衡算的限制，R,xD無明顯變化，xD取決于采出率D/F第八十頁，共97頁。采出率增加(zēngjiā)對精餾結(jié)果的影響4-5-1精餾過程的操作(cāozuò)型計算第八十一頁，共97頁。進(jìn)料組成變動(biàndòng)的影響4-5-1精餾(jīnɡliú)過程的操作型計算第八十二頁，共97頁。4-5-2精餾塔的溫度分布(fēnbù)和靈敏板精餾塔的溫度(wēndù)分布t=f(p,x)各板p,x不同(bùtónɡ)，因而精餾塔存在溫度分布第八十三頁，共97頁。靈敏(línɡm(xù)ǐn)板操作條件變動引起(yǐnqǐ)溫度變化最為顯著的板