第三章_多組分精餾.ppt

1、第三章多分類(lèi)整流和特殊整流，主要內(nèi)容和要求：1 .掌握設(shè)計(jì)變量的確定方法對(duì)多組分蒸餾過(guò)程的深入了解將進(jìn)行分析。掌握多組分蒸餾的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。4.掌握萃取精餾和共沸精餾的原理和過(guò)程分析。掌握吸收過(guò)程的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。3.1設(shè)計(jì)變量3.2多成分蒸餾工藝3.3萃取精餾3.4共沸蒸餾3.5反應(yīng)精餾和鹽蒸餾，3章多成分蒸餾和特殊蒸餾，3.1設(shè)計(jì)變量，3.1.1單位設(shè)計(jì)變量3.1.2裝置的設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)變量：設(shè)計(jì)前要求，設(shè)計(jì)Ni=NV NC設(shè)計(jì)變量數(shù)系統(tǒng)中獨(dú)立變量之間的變量數(shù)約束關(guān)系數(shù)，變量數(shù)NV:出入物流中獨(dú)立變量數(shù)能量更換數(shù)，約束關(guān)系數(shù)NC:物料平衡表達(dá)式有C個(gè)組件，用于建立C個(gè)物料平衡。能量平衡每個(gè)系

2、統(tǒng)只有一個(gè)能量平衡。相平衡關(guān)系可以建立C(1)相平衡關(guān)系?；瘜W(xué)平衡對(duì)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，化學(xué)平衡類(lèi)型o；其他內(nèi)在關(guān)系安排的關(guān)系，例如料號(hào)溫度、壓力等。3.1.1個(gè)單位的設(shè)計(jì)變量，將復(fù)雜的化學(xué)裝置分解為簡(jiǎn)單單位：確定單元中設(shè)計(jì)變量數(shù)遵循的一般原則：Nie=NVe NCe，示例1。分配器，設(shè)計(jì)變量數(shù)分為固定設(shè)計(jì)變量數(shù)NXe供應(yīng)物流變量數(shù)系統(tǒng)壓力。可曹征的設(shè)計(jì)變量數(shù)除Nae NXe以外的其他變量數(shù)。Nie=NXe Nae，示例2。產(chǎn)物為兩相電凝器，例3。絕熱簡(jiǎn)單平衡級(jí)，3.1.2裝置的設(shè)計(jì)變量，示例4。簡(jiǎn)單吸收塔(N塊理論板級(jí)聯(lián))、吸收塔設(shè)計(jì)變量：理論板數(shù)或確定精餾塔的簡(jiǎn)單可靠設(shè)計(jì)變量的方法：(1)根據(jù)每

3、個(gè)單相物流，有(C 2)個(gè)變量，計(jì)算由供應(yīng)物流確定的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)。(2)確定設(shè)備的壓力數(shù)。(3)以上兩項(xiàng)的和是裝置的固定設(shè)計(jì)變量的數(shù)目。(4)串聯(lián)單元數(shù)、分配器數(shù)、側(cè)線采集單元數(shù)和傳熱單元數(shù)相加，成為整個(gè)設(shè)備的可曹征設(shè)計(jì)變量。范例6 .帶側(cè)線采集出口的整流塔等于供給壓力，3.1多組整流過(guò)程，3.2.1多組整流過(guò)程分析3.2.2最小回流比3.2.3最小理論塔數(shù)和組件分配3.2.4實(shí)際回流比和理論板數(shù)3.2 1，密鑰組件數(shù)(Key Components)，Na=串行(3)電凝器飽和液回流或冷凝器的熱導(dǎo)面積或蒸餾液溫度。另外兩個(gè)可曹征設(shè)計(jì)變量經(jīng)常用于指定分類(lèi)液和懸浮液的組濃度。在2萬(wàn)億精餾的情況下

4、，指定餾出物中一組分的濃度，決定餾出物的整體組成。指定富液中一組的濃度，決定了富液的整體構(gòu)成。在多組蒸餾的情況下，待定設(shè)計(jì)變量的數(shù)量仍然為2，因此只能指定兩組的濃度，其他組的濃度相應(yīng)地確定。設(shè)計(jì)人員指定分離要求的兩個(gè)牙齒組通常稱(chēng)為關(guān)鍵組。蒸餾塔的任務(wù)：LK進(jìn)入盡可能多的塔頂，排出蒸餾液。HK盡可能多地進(jìn)入塔部額。在整流中不重要的組：將HK設(shè)置為與不重要的組I的相對(duì)揮發(fā)。多組整流系統(tǒng)配置：輕量級(jí)比基尼組(LNK)、輕量級(jí)密鑰組(LK)中間組中密鑰組(HK)非密鑰組(HNK)、重建分、密鑰組屬性3360 LK和HK形成分界線，越小整流中：LK的絕大多數(shù)出現(xiàn)在塔頂，在浮中受到嚴(yán)格控制。HK的絕大多數(shù)

5、出現(xiàn)在塔部，由頂部嚴(yán)格控制。沒(méi)有LNK，更大，可以從塔頂提取純LK，沒(méi)有HNK，更大，塔部也可以提取純HK。主要組件的指定原則：根據(jù)工藝要求確定。例如：ABCD(按揮發(fā)順序減少)混合物分離工藝要求必須從AB和CD中分離。B為L(zhǎng)K。c是HK，工藝要求首先是A:A是LK。b為HK，根據(jù)組是否出現(xiàn)在精餾塔的兩端，可以分為分配組和非分配組。sharp split or sharp separation:餾分除了重要成分外，沒(méi)有其他重組點(diǎn)。父液中除了京基集團(tuán)外，沒(méi)有其他京祖。在什么情況下可以得到明確的分割？如果兩個(gè)主要組的相對(duì)易揮發(fā)性相鄰，并且分離要求嚴(yán)格或不重要的組的相對(duì)易揮發(fā)性與主要組的差異較大，則

6、可以實(shí)現(xiàn)明確的分割。2，多組整流過(guò)程特征，2組整流，設(shè)計(jì)變量確定后，可以從一端開(kāi)始判別計(jì)算，不需要試差。在多組分蒸餾的情況下，不能指定所有構(gòu)成，必須先假定一端的構(gòu)成，然后通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)解決。下面通過(guò)實(shí)例分別比較兩組整流和多組整流過(guò)程分析。2萬(wàn)億精餾實(shí)例：苯甲苯，圖3-1 2萬(wàn)億整流流，溫度，濃度分布，供應(yīng)板的液體流速突變以外，各段的摩爾流率基本上是常數(shù)，3萬(wàn)億精餾實(shí)例：苯(LK)苯(HK)異丙苯，圖3，(2)不重要的組件通常不分配。也就是說(shuō)，重構(gòu)通常只出現(xiàn)在水壺液中，輕量組件只出現(xiàn)在餾出液中。(3)重而不重要的成分分別在供應(yīng)板下，在上面形成幾乎一定的區(qū)域。(4)所有組都存在于進(jìn)料板上，但進(jìn)料板含

7、量與進(jìn)料量不相等。各組的濃度分布曲線在進(jìn)料板上不連續(xù)。精餾過(guò)程的內(nèi)在規(guī)律：在精餾塔中，溫度分布主要反映物流的構(gòu)成，整個(gè)級(jí)間流量分布主要反映熱平衡計(jì)算的限制。蒸餾過(guò)程的內(nèi)部規(guī)則，嚴(yán)格計(jì)算的基礎(chǔ)。3.2.2最小回流比，恒濃度(夾點(diǎn))精餾塔整體濃度不變的區(qū)域。二元蒸餾：抗?jié)舛葏^(qū)：一，供應(yīng)板，最小回流比：多元蒸餾特征：各集團(tuán)徐璐影響，有上、下濃度區(qū)。所有調(diào)配組件都具有未分配組件的影響。一定濃度區(qū)域的位置不一定在供應(yīng)板上。多組分蒸餾的一定濃度區(qū)域，(1)輕質(zhì)，重組餾分均為鄭智薰分配成分。供應(yīng)板塊正上方有多個(gè)托盤(pán)，可以將重組點(diǎn)的濃度降低到0。牙齒段落不能是一定濃度的區(qū)域。一定濃度的區(qū)域向上推，出現(xiàn)在蒸餾段

8、的中部。(阿爾伯特愛(ài)因斯坦，Northern Exposure美國(guó)電視電視劇，)同樣，京兆港濃度區(qū)出現(xiàn)在濟(jì)流區(qū)的中部。(2)重組分為非分配組，輕組分為分配組。(3)重組分為分配組，輕組分為非分配組。(4)輕量化、重構(gòu)均分為分配組。(4)，在最小回流比條件下出現(xiàn)了一定濃度的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)沒(méi)有分離效果，需要無(wú)限多的理論板。最小回流費(fèi)怎么計(jì)算？計(jì)算的Underwood(enderwood)公式：牙齒方法假定：1.固定摩爾流2。在電塔里，你可以把它看作常數(shù)。基準(zhǔn)：恒定濃度概念，關(guān)聯(lián)：平衡，物料平衡，未知公式：(；(xiD)m最小回流比下游液中I組的摩爾分?jǐn)?shù)；XiF供給成分I的摩爾分?jǐn)?shù)；q供應(yīng)熱狀態(tài)參數(shù)(

9、供應(yīng)液體分?jǐn)?shù))；方程式的來(lái)源。用整個(gè)回流下的xiD替換，LKHK的根，最后取平均值。3.2.3最小理論板數(shù)和分組分配，1 .最小理論板數(shù)，1，開(kāi)車(chē)時(shí)先電流，等操作穩(wěn)定后再出材料。，整個(gè)回流相當(dāng)于最小理論板數(shù)，但在整個(gè)回流下沒(méi)有產(chǎn)品開(kāi)采，因此在正常生產(chǎn)中不使用整個(gè)回流。什么時(shí)候使用完全回流？2，研究實(shí)驗(yàn)室設(shè)備影響物質(zhì)傳遞的因素。3、工程設(shè)計(jì)，必須知道最小板數(shù)。計(jì)算最小理論板數(shù)的fen ske(pinske)方程式：導(dǎo)出前提：1，在塔頂使用全凝固器。(如果使用分流器，分流器是第一個(gè)塔板。)2，所有的板都是理論板。從塔頂向下排序，定義為相對(duì)揮發(fā)：(3-2)，第二板的物料平衡計(jì)算：所以：相同：除以?xún)蓚€(gè)

10、表達(dá)式即可使用：替代(3-2)表達(dá)式：最小理論板數(shù)NM:(2)AB的近似值：1)兩點(diǎn)平均值：2)三點(diǎn)平均值：3)單點(diǎn)值，1，在推導(dǎo)中沒(méi)有做任何假設(shè)，所以很?chē)?yán)格。3，方程的變形形式：摩爾分?jǐn)?shù)可以用摩爾數(shù)、體積或重量比代替。因?yàn)檗D(zhuǎn)換系數(shù)可以徐璐抵消。你可以得到另一種常見(jiàn)的形式。4，F(xiàn)enske方程也可用于2兆整流和多兆整流。5，最小理論板數(shù)僅與分離要求相關(guān)，與供應(yīng)配置無(wú)關(guān)。6，F(xiàn)enske方程可用于計(jì)算進(jìn)料板位置、每段的理論板數(shù)和組分配。(1)供應(yīng)板位置：將供應(yīng)品作為塔頂(或塔部)。(2)每段理論板數(shù)：(3)組分配：通過(guò)變換Fenske方程，可以獲得每個(gè)組流分配。規(guī)定了分離要求提供格式：(1)塔頂

11、和塔壺主要成分的百分比含量。代入用含量表示的Fenske方程：(2)規(guī)定塔頂和塔的回收率。取代標(biāo)記為回收率的Fenske方程式：(3-9)，(3-13)；對(duì)于沒(méi)有中間群組的系統(tǒng)：例如A(LNK)、B(LK)、C(HK)、D輕重核心集團(tuán)的分離度高，輕集團(tuán)的揮發(fā)性比LK的揮發(fā)性大得多，重組的揮發(fā)性比HK的揮發(fā)性小得多。幾個(gè)茄子注意事項(xiàng)：對(duì)于p103示例3-2和示例3-3，對(duì)于具有A(LNK)、B(LK)、C(中間組)、D(HK)、E(HNK)等中間組的系統(tǒng)，請(qǐng)參閱，將D，W代入表中，完成物料平衡表(略)，2 .求最小理論板數(shù)，3 .確認(rèn)明確分割的合理性，4 .把以前的結(jié)果調(diào)整為初值，進(jìn)行考試。范例

12、33:計(jì)算已知：1。2.分離要求，解決：選擇甲苯為L(zhǎng)K，異丙苯為HK，二甲苯為中間核心組。分配材料時(shí)要進(jìn)行p-二甲苯試驗(yàn)。1 .設(shè)定(根據(jù)相對(duì)揮發(fā)度估計(jì))，其他組用明確的分割法處理，初始結(jié)果見(jiàn)下表。2 .由初始計(jì)算結(jié)果計(jì)算，中間組件計(jì)算：計(jì)算LNH組件B:計(jì)算中間組件：5。迭代3計(jì)算，改進(jìn)物料平衡計(jì)算表，3.2.4實(shí)際回流比，理論板數(shù)，供應(yīng)位置，1，實(shí)際回流比R回流比是影響精餾塔設(shè)備投資和運(yùn)行成本的重要因素?；亓鞅仁蔷s工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的重要參數(shù)。作為經(jīng)驗(yàn)：R=(1.11.5)當(dāng)有Rm，R ROP時(shí)，總成本隨著R牙齒的增加而急劇增加。到了R ROP，總成本隨著R的減少而急劇增加。第二，理論板數(shù)、實(shí)際回流比和最小理論板數(shù)，一般用于求出實(shí)際理論板數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方法是Gilliland圖、Erbar-Maddox圖。，如果相對(duì)揮發(fā)度變化不大，鄭智薰理想性大，圖3-9 Gilliland圖3-10 Erbar-Mddox，Gilliand圖簡(jiǎn)單但不準(zhǔn)確，回歸的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式為，已知X，(，3，確定適當(dāng)?shù)墓┙o位置，)；取得范例3-2 Nm=6.805和料號(hào)臺(tái)車(chē)對(duì)照表。牙齒問(wèn)題求N，工資位置為1。R=1.25 RM=1.634，3。確定工資位置，塔的實(shí)際板為18個(gè)，利