07-08学时

11.5两组分连续精馏的计算1.5.4理论板层数的求法第1章蒸馏2二、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。3xDabxWcd精馏塔的操作线D1xRWxLWg4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5由1DnnLDyxxVV1WmmLWyxxVV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qFLLFqVV)1(又F11xqyxqqq线方程或进料方程二、梯级图解法6F11xqyxqqF1xq1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，连接cd即得提馏段操作线。直线方程斜率截距二、梯级图解法7操作线的作法xDaD1xRbxWcxFe1qq截距斜率fd82.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9xDabxWcxFefd12345NT=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3103.适宜的进料位置进料位置对应于两操作线交点d所在的梯级，这一位置即为适宜的进料位置。适宜的进料板位置二、梯级图解法114.进料热状况对理论板层数的影响进料热状况参数q值不同，q线的斜率也就不同，q线与精馏段操作线的交点d随之而变动，从而影响提馏段操作线的位置，进而影响所需的理论板层数。二、梯级图解法12进料热状况对q线的影响进料热状况q值q/(q-1)q线的形状冷液进料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0二、梯级图解法13进料热状况对理论板层数的影响q值越大，进料温度越低，平衡线与操作线距离越远，所需的理论板层数越少。141.5两组分连续精馏的计算1.5.4理论板层数的求法1.5.5回流比的影响及其选择第1章蒸馏151.全回流和最少理论板层数(1)全回流的概念若上升至塔顶的蒸气经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全回流。全回流0LDLR精馏的开工阶段。一、全回流和最小回流比全回流的应用16操作线的斜率和截距分别为全回流操作时不向塔内进料，也不从塔内取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两段的操作线合二为一。11RRD01xR操作线与对角线重合，操作线方程为nnxy1一、全回流和最小回流比17(2)最少理论板层数回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两操作线与对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，气液两相间的传质推动力最大，因此所需理论板层数最少，以Nmin表示。一、全回流和最小回流比18xDxWxF回流比与理论板层数的关系R越大NT越少R1R2R319Nmin用芬斯克(Fenske)方程式计算，芬斯克方程式通过逐板计算法推得。由气液平衡方程得AABBnnnyxαyx操作线方程为一、全回流和最小回流比1nnyx20对于塔顶全凝器AABB1Dyxyx第1层理论板的气液平衡关系为第1层和第2层理论板之间操作关系为AABB21yxyx所以AA1BBD2xyαxy一、全回流和最小回流比AAA1BBB11Dyxxαyxx21第2层理论板的气液平衡关系为AA2BB22yxαyx则AA12BBD2xxααxx重复上述的计算过程，直至塔釜（塔釜视作第N+1层理论板）为止，可得AA121BBDWNxxαααxxL一、全回流和最小回流比22令1m121NN1AAmBBDWαNxxxx对于全回流操作，N=NminABDWBAminmlg()()1lgxxxxNα几何平均一、全回流和最小回流比23对两组分物系，略去下标A、BWDDWminm1lg11lgαxxxxN注意mDW=ααα芬斯克方程式①求得的最小理论板层数不含再沸器。②为全塔平均相对挥发度mα一、全回流和最小回流比242.最小回流比(1)最小回流比的概念对于一定分离任务，减小操作回流比，两操作线向平衡线靠近，所需理论板层数增多。当回流比减小到某一数值，两操作线的交点d落到平衡线上时，若在平衡线与操作线之间绘阶梯，将需要无穷多阶梯才能到达点d，相应的回流比即为最小回流比，以Rmin表示。一、全回流和最小回流比25xDxWxFR1R2夹紧区夹紧点最小回流比斜率1minminRRxqyqg26(2)最小回流比的求法1）作图法DminminD1qqxyRRxxDminqqqxyRyx最小回流比计算式一、全回流和最小回流比27非正常平衡曲线最小回流比的求法一、全回流和最小回流比282)解析法泡点进料FqxxDDminFFα(1)1[]α11xxRxx露点进料FqyyDDminFFα11[]1α11xxRyy一、全回流和最小回流比29二、适宜回流比的选择分离任务一定R～～操作费用设备费用塔径～能耗～R设备费用塔高理论板数～～L、VVL、30适宜回流比的选择1－操作费用2－设备费用3－总费用31选择适宜的回流比需进行经济权衡，根据生产实践经验，取min0.2~1.1RR统计表明，实际生产中的操作回流比以下列范围使用较多：min9.1~6.1RR适宜回流比计算式二、适宜回流比的选择32思考题作业题:8、9、101.进料量对理论板层数有无影响，为什么？2.全回流操作的特点是什么，有何实际意义？3.回流比如何计算，对理论板层数有何影响？练习题目