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精 馏 原 理 - 大连理工大学.ppt

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6.4 精馏 6.4.1 精馏原理 (1)精馏过程,,进料板以上称为精馏段—— 精制汽相中的易挥发组分。进料板以下(包括进料板)称为提馏段—— 提浓液相中难挥发组分。,塔顶产品称为馏出液 —— 富含易挥发组分。 塔底产品称为釜液—— 富含难挥发组分。,(2)精馏原理,① 回流塔顶液相回流和塔底汽相回流,为偏离平衡的气液相在塔内各板上提供了接触条件,实现了气液相间的质量传递。,V2与L0是偏离平衡的气液相,在塔板上接触,进行质量传递,浓度变化趋向于平衡组成。,② 传质推动力,④ 热量传递过程液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。,易挥发组分:液相→汽相; 难挥发组分:汽相→液相。,③ 传质方向,易挥发组分沿塔高方向增加,而温度沿塔高方向降低。,⑤ 过程控制 精馏过程速率由传质过程控制。,(3) 传质设备 板式塔—逐级接触式设备;填料塔—微分接触式设备。,板式塔,填料塔,(4)理论塔板(平衡级)的概念 理论塔板:指这样一块塔板,当汽、液两相在其上进行 接触传质时,离开该塔板的两相在传质、传热方面都达 到了平衡。即汽、液两相的温度相同、组成互呈平衡, 常又称为平衡级。,总板效率,注意:N 不包括塔釜(再沸器),理论塔板,总物料衡算:,计算类型:操作型计算、设计型计算。 计算依据:▲ 物料衡算;▲ 热量衡算;▲ 相平衡关系;▲ 归一方程。,(1) 精馏过程物料衡算① 全塔物料衡算,易挥发组分物料衡算:,6.4.2 精馏过程的描述,回收率定义,馏出液中易挥发组分的回收率:,釜液中难挥发组分的回收率:,a)无进料和采出塔板物料衡算,② 塔板物料衡算,b)进料板物料衡算,(2) 精馏过程热量衡算① 无进料和采出塔板的热量衡算,,② 恒摩尔流假定对多数有机同系物和许多相近的理想溶液体系,若a)热损失很小,可以忽略不计;b)混合热为零;c)各板上混合物的摩尔汽化热近似相等;,,d ) 各板液体焓变与摩尔汽化热相比可忽略不计;,则将以上关系代入qnVn+1计算式中,,又,因为:,上式对于没有进料或出料的任一塔板均适用。,注意:汽、液流率应采用摩尔流率,kmol/h 或 kmol/s,③ 进料板的热量衡算,根据恒摩尔流假定的物料衡算和热量衡算:,q 值对两段气、液相流量的影响,由,得到:,q —— 进料的热状态参数,,五种进料热状态,a)过冷液体,b)饱和液体,c)气、液混合物,,d)饱和蒸气,,e)过热蒸气,,说明:① 进料热状态参数 q 值的大小 → 气、液两相流量分布 → 水力学性能、分离能力 → 设计与操作。② q 值在数值上等于进料中液相所占的分率δ(广义)。,进料热状态对塔内气、液流量的影响,④ 全塔热量衡算 不计热损失,则有:,a) 再沸器热流量,,b) 冷凝器的热流量,同理,c)再沸器 与冷凝器热流量的关系,—— 回流比,代入全塔热量衡算中:,整理得:,说明: ① R 增加 ,R增加, 操作费增加。 ② 若物流qnD、qnW带出热流量与qnF带入热量相差不大时,则有:,③ 一般情况下,再沸器加入塔内的热量近似等于冷凝器从塔顶移出的热量。,6.4.3 精馏过程的计算方法,当组分较多、理论板也较多时,通常采用数值方法或试差方法。,(1) 塔内的气、液流量分布,如果塔内气、液两相流量按恒摩尔流假设确定,塔顶设全凝器时:,精馏段:,提馏段:,(2)物料衡算方程与相平衡方程的求解,物料衡算方程:,……,相平衡关系:,归一方程:,求解方法:,① 顺序求解法 ② 逐级计算法,
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