化工原理天大Shi23-24学时

第一章蒸馏1.5两组分连续精馏的计算1.5.1计算的基本假定1.5.2物料衡算与操作线方程一、全塔物料衡算二、操作线方程在提馏段中，任意塔板（m板）下降的液相组成与由其下一层塔板（m+1板）上升的气相组成之间的关系称之为操作关系，描述它们之间关系的方程称为提馏段操作线方程。2.提馏段操作线方程mx1my提馏段的物料衡算三、操作线方程总物料衡算易挥发组分衡算整理得WVLWmmWxyVxL1WmmxVWxVLy1WmmxWLWxWLLy1三、操作线方程提馏段操作线方程WLLWLWxW三、操作线方程直线方程斜率截距根据恒摩尔流假定，为定值，且在稳态操作时，及xW为定值。提馏段操作线方程为一直线方程。LW若将上述提馏段物料衡算方程式标绘在y-x坐标图上，是一条过点（xw,xw），斜率为L’/(L’-W)，截距为-Wxw/(L’-W)的直线。故称提馏段物料衡算方程为提馏段操作线方程。汽化潜热原料液的热量进料变为饱和蒸气所需将kmolkmol1进料热状况参数qFLLFqVV)1(则令LVFVIIIIq三、操作线方程3.进料段的物料衡算(1)进料的热状况及进料热状况参数(1)FLvFIqFIqFI则当进料为汽、液混合物时，设进料的液化分率为q，对进料作热量衡算可得LVFVIIIIq三、操作线方程3.进料段的物料衡算(1)进料的热状况及进料热状况参数可见，当进料为汽、液混合物时，进料热状况参数q即为液化分率。①.汽、液混合物进料，进料的液化分率为q，0q1(2)进料段的物料衡算(1)VVqFqFLL②.饱和液体进料，q=1(1)VVqFVLLqFLF③.饱和蒸汽进料，q=0(2)进料段的物料衡算(1)VVqFVF④.过冷液体进料，q1(IFIL)(1)VVqFLLqFL⑤.过热蒸汽进料，q0(IFIL)LLqFLLqF(1)VVqF两段操作线的交点方程式可由联解两操作线方程式而得则qFLL111Fqyxxqq(3)q线方程（精、提馏段交点的轨迹方程）DVyLxDx''WVyLxWxbecause(1)VVqFDWFDxWxFx若将上述方程式标绘在y-x坐标图上，是一条过点（xF,xF），斜率为q/(q-1)，截距为-xF/(q-1)的直线。故称该方程为q线方程。不同进料下的q值与q线冷液进料1q泡点进料1q气液混合物进料10q露点进料0q过热蒸气进料0q精馏塔五种进料热状况（1）冷液进料（2）饱和液体进料（泡点进料）（3）气液混合物进料（4）饱和蒸气进料（露点进料）（5）过热蒸气进料3.进料段的物料衡算三、操作线方程冷液进料bFtt对于冷液进料FLLVV冷液进料三、进料热状况的影响饱和液体（泡点）进料bFtt对于饱和液体进料FLLVV饱和液体进料三、进料热状况的影响气液混合物进料dFbttt对于气液混合物进料FLLLVV气液混合物进料三、进料热状况的影响饱和蒸气（露点）进料dFtt对于饱和蒸气进料LLFVV饱和蒸气进料三、进料热状况的影响过热蒸气进料dFtt对于过热蒸气进料LLFVV过热蒸气进料三、进料热状况的影响第一章蒸馏1.5两组分连续精馏的计算1.5.1计算的基本假定1.5.2物料衡算与操作线方程1.5.3理论板层数的计算一、逐板计算法逐板计算法通常从塔顶开始，计算过程中依次使用平衡方程和操作线方程，逐板进行计算，直至满足分离要求为止。WmmxWLWxWLLy1DnnxRxRRy1111xxy)1(1平衡方程操作线方程（a)（b)（c)逐板计算法示意图一、逐板计算法一、逐板计算法12m-2m-1m1就是再沸器提馏段理论板层数：m-1（不包括再沸器）二、梯级图解法梯级图解法又称麦克布—蒂利法，简称M—T法。二、梯级图解法梯级图解法又称麦克布—蒂利法，简称M—T法。1.操作线的作法用图解法求理论板层数时，需先在x–y图上作出精馏段和提馏段的操作线。作图时，先找出操作线与对角线的交点，然后根据已知条件求出操作线的斜率（或截距），即可作出操作线。xDabxWcd精馏塔的操作线1RxDWLxWg提馏段操作线的截距数值很小，因此提馏段操作线不易准确作出，且这种作图法不能直接反映进料热状况的影响。故提馏段操作线通常按以下方法作出：先确定提馏段操作线与对角线的交点c，再找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d，直线cd即为提馏段操作线。二、梯级图解法由DnnxVDxVLy1WmmxVWxVLy1在交点处两式中的变量相同，略去有关变量的上下标，经整理得又11qxxqqyF二、梯级图解法q线方程或进料方程qFLLFqVV)1(11qxxqqyF1qxF1qq与对角线联立解得交点e。过点e作斜率为q/(q-1)的直线与精馏段操作线交于点d，联接cd即得提馏段操作线。二、梯级图解法直线方程斜率截距操作线的作法xDa1RxDbxWcxFe1qq截距斜率fd2.梯级图解法求理论板层数自对角线上的点a开始，在精馏段操作线与平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯，当阶梯跨过两操作线的交点d时，改在提馏段操作线与平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨过点c为止。二、梯级图解法xDabxWcxFefd12345NT=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；进料板NF=第3层练习题目思考题1.进料热状况参数有何物理意义？2.q线方程或进料方程是如何获得的？3.进料量对理论板层数有无影响，为什么？4.在分离任务一定时，进料热状况对所需的理论板层数有何影响？