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1、上节课内容(nirng)回顾核实闪蒸问题的判断条件TBTTD闪蒸计算重要方程：Rachford-Rice方程Ki值与组成(zchn)无关的等温闪蒸计算过程Ki值与组成(zchn)相关的等温闪蒸计算框图绝热闪蒸计算框图第1页/共36页第一页，共37页。一、多组分精馏过程(guchng)分析Rectifying section精馏段Stripping section提馏段Countercurrent逆流逆流泡沫第2页/共36页第二页，共37页。1.多组分精馏塔的设计(shj)变量第3页/共36页第三页，共37页。1.多组分精馏塔的设计(shj)变量第4页/共36页第四页，共37页。1.多组分精馏塔
2、的设计(shj)变量固定设计变量：所有进入物流的变量 （每股物流C+2个）： C+2所有组件(z jin)和单元的压力：N+2所有组件(z jin)和单元的传热流率 （除冷凝器和再沸器外）：0合计： N+C+4 可调设计(shj)变量：5 第5页/共36页第五页，共37页。1.多组分精馏塔的设计(shj)变量可调设计(shj)变量：5（p63）第6页/共36页第六页，共37页。2.2.多组分精馏多组分精馏(jn (jn li)li)特性特性7计算方法上：计算方法上： 对于二元精馏，设计变量被确定后，可从任一端对于二元精馏，设计变量被确定后，可从任一端(ydun)出发，作逐板计算，无需试差。出发
3、，作逐板计算，无需试差。 对于多元精馏，由于不能指定全部组成，所以需先假对于多元精馏，由于不能指定全部组成，所以需先假设一端设一端(ydun)的组成，再通过反复试差求解。的组成，再通过反复试差求解。二元精馏二元精馏(jn li) vs 多元精馏多元精馏(jn li)在塔内流率，温度和浓度分布上也有不同。在塔内流率，温度和浓度分布上也有不同。第7页/共36页第七页，共37页。benzene-toluene8二组分精馏流率、温度、浓度分布除进料板处液体流率有突变除进料板处液体流率有突变(tbin)外，各段的摩尔流率基本上为常数外，各段的摩尔流率基本上为常数.第8页/共36页第八页，共37页。 be
4、nzene(LK)-toluene(HK)-isopropylbenzene9图3-5 3-5 三元(sn yun)(sn yun)精馏流量分布图3-6 3-6 三元(sn yun)(sn yun)精馏温度分布液气比液气比L/V接近接近(jijn)常数常数第9页/共36页第九页，共37页。benzene-toluene(LK)-xylene(HK)-isopropylbenzene10图3-7 3-7 四元(s yun)(s yun)精馏液相组成分布Z1=0.125Z2=0.225Z3=0.375Z4=0.275a12=2.25a22=1.00a32=0.33a42=0.21第10页/共36页
5、第十页，共37页。Summary3.多元精馏多元精馏(jnli)与二元精馏与二元精馏(jnli)在浓度分布上的区别在浓度分布上的区别11（1 1）关键组分含量(hnling)(hnling)存在极大值；（2）非关键组分通常是非分配(fnpi)的， 即重组分通常仅出现在釜液中， 轻组分仅出现在馏出液中；（3）重、轻非关键组分分别在进料板下、上 形成几乎恒浓的区域；（4 4）全部组分均存在于进料板上，但进料板 含量不等于进料含量。各组分的浓度分布 曲线在进料板处不连续。第11页/共36页第十一页，共37页。124.小结：小结：（一）沿塔高方向的温度（一）沿塔高方向的温度(wnd)分布分布在精馏塔中
6、，温度分布主要在精馏塔中，温度分布主要(zhyo)(zhyo)反映物流的组成。反映物流的组成。 沿塔高方向自下而上沿塔高方向自下而上(z xi r (z xi r shn)shn)温度递减温度递减第12页/共36页第十二页，共37页。13级间流率分布级间流率分布(fnb)与热量衡算密切相关。与热量衡算密切相关。影响因素较多，总效应很复杂，难以归纳影响因素较多，总效应很复杂，难以归纳(gun)出一个通用的规律。出一个通用的规律。假设塔内恒摩尔假设塔内恒摩尔(m r)流近似成立。流近似成立。小结：小结：（二）沿塔高方向的汽液流率分布（二）沿塔高方向的汽液流率分布第13页/共36页第十三页，共37页
7、。14对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度，就确定对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度，就确定(qudng)了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓度，也就确定度，也就确定(qudng)了釜液的全部组成。了釜液的全部组成。对于多组分精馏，遇到对于多组分精馏，遇到(y do)的关键问题是塔的关键问题是塔顶和塔底产品的组成和量无法全部预先确定。顶和塔底产品的组成和量无法全部预先确定。 小结：小结：（三）沿塔高方向（三）沿塔高方向(fngxing)的浓度分布的浓度分布第14页/共36页第十四页，共37页。二、一些(yxi)基本概念1.关键组分：
8、对多组分精馏来说，通常把指定浓度的两个组分称为关键组分。轻关键组分：相对易挥发的关键组分称为轻关键组分（LNK）重关键组分：难挥发的关键组分称为重关键组分（HNK）轻非关键组分：相对挥发度比轻关键组分大的组分（将全部或接近全部进入(jnr)馏出液）重非关键组分：相对挥发度比重关键组分小的组分（将全部或接近全部进入(jnr)釜液）中间组分：第15页/共36页第十五页，共37页。1.关键(gunjin)组分根据组分是否在精馏塔的两端(lindun)都出现，可分为非分配组分：只在塔顶或塔釜出现的组分分配组分：在塔顶和塔釜均出现的组分轻非关键组分(zfn)（light nonkey component
9、, LNK）轻组分(zfn)轻关键组分(zfn)（LK）中间组分(zfn)(intermediate component, relative volatility between the two key components)重关键组分(zfn)（HK）重非关键组分(zfn)（heavy nonkey component, HNK）重组分(zfn)Relative volatilitylowhigh第16页/共36页第十六页，共37页。1.关键(gunjin)组分计算时，如何确定关键组分？一般来说，给定了分离(fnl)要求的组分为关键组分，如例3-3（p73）/例3-4（p75）只给定了一个组
10、分的分离(fnl)要求，而其他组分不作任何要求时，一般选择相邻组分作为关键组分第17页/共36页第十七页，共37页。二、一些(yxi)基本概念2.清晰分割：馏出液中除了重关键组分(zfn)外，没有其它重组分(zfn)；釜液中除了轻关键组分(zfn)外，没有其它轻组分(zfn)。3.最小回流比：在无穷多塔板数的条件下达到关键组分(zfn)预期分离所需要的回流比。4.最小理论板数：全回流操作下达到关键组分(zfn)预期分离所需要的理论板数。第18页/共36页第十八页，共37页。19最少理论(lln)(lln)板数（NmNm）和全回流1、开车、开车(ki ch)时，先全回流，待操作稳定后出时，先全回
11、流，待操作稳定后出料。料。全回流对应最少理论板数，但全回流下无产品全回流对应最少理论板数，但全回流下无产品(chnpn)(chnpn)采出，采出，因此正常生产中不会采用全回流。因此正常生产中不会采用全回流。什么时候采用全回流呢？什么时候采用全回流呢？2、在实验室设备中，研究传质影响因素。3、工程设计中，必须知道最少板数。第19页/共36页第十九页，共37页。三、塔压选择(xunz)、计算参考书p402第20页/共36页第二十页，共37页。1.确定精馏塔压力和冷凝器类型(lixng)的算法第21页/共36页第二十一页，共37页。2.经验(jngyn)常数可假定冷凝器的压降：014kPa塔的总压降
12、：35kPa或单板压降：0.7kPa（常压或高压(goy)塔）0.35kPa（负压操作的塔）或者(huzh)轻烃3.5mmHg左右，即400500Pa第22页/共36页第二十二页，共37页。2.经验(jngyn)常数如果可能，按最低温度49（对应于用水作为冷却介质( jizh)）计算获得在02.86MPa之间的回流罐压力pDpD1.48MPa时，推荐使用全凝器pD2.52MPa时，推荐使用冷冻剂，以使pD两点平均两点平均2三点平均三点平均3单点值单点值第27页/共36页第二十七页，共37页。282.另一种(yzhn)形式摩尔(m r)分率用摩尔(m r)数、体积或重量比来代替。d/b : 分配
13、(fnpi)比; d: 馏出物中组分的流率（摩尔或质量）; b: 塔底产物中组分的流率（摩尔或质量）几点说明 Supplements to Fenske eq.： 第28页/共36页第二十八页，共37页。293. Nm只与分离要求有关只与分离要求有关(yugun)，而与进料组成无，而与进料组成无关。关。 The minimum number of equilibrium stages depends on the degree of separation of the two key components and their relative volatility, but is indepe
14、ndent of feed-phase condition.几点说明(shumng) Supplements to Fenske eq.： 第29页/共36页第二十九页，共37页。304. Fenske方程(fngchng)可以用来计算进料板位置、各段理论板数和组分分配。 Fenske equation can be used for calculating feed-stage location, number of equilibrium stages of rectifying section and stripping section, and component distributi
15、ons.几点说明(shumng) Supplements to Fenske eq.： feed-stage location：by replacing feed as the column top (or bottom)把进料当作(dn zu)塔顶（或塔釜）第30页/共36页第三十页，共37页。用Fenske方程(fngchng)计算组分分配为精确计算，上两个式子应用于计算bi和di中较小的那个，另一个(y)最好用总物料衡算求得。第31页/共36页第三十一页，共37页。325. 5. 分离(fnl)(fnl)要求的给出形式：（1 1）规定关键组分(zfn)(zfn)在塔顶和塔釜的摩尔分数。（
16、2 2）规定关键(gunjin)(gunjin)组分在塔顶和塔釜的流出量。(3-7)几点说明 Supplements to Fenske eq.： (3-4)第32页/共36页第三十二页，共37页。335. 5. 分离要求(yoqi)(yoqi)的给出形式：（3 3）规定关键(gunjin)(gunjin)组分在塔顶和塔釜的回收率。（3-113-11）几点说明(shumng) Supplements to Fenske eq.： 第33页/共36页第三十三页，共37页。34对于无中间组分的体系：如A(LNK)、B(LK)、C(HK)、D(HNK)组成的体系， 先假定清晰分割，计算理论板数，再校
17、验是否(sh fu)符合清晰分割的假设。清晰分割假定比较适用的情况：轻重关键组分(zfn)(zfn)的分离程度较高，轻组分(zfn)(zfn)的挥发度比LKLK的挥发度大得多，而重组分(zfn)(zfn)的挥发度比HKHK的挥发度小得多。Notes：对于有中间组分的体系：如A(LNK)、B(LK)、C(中间组分)、D(HK)、E(HNK) 组成的体系，则根据(gnj)C的相对挥发度是靠近B还是靠近D来假定C在塔顶和塔釜的分配。第34页/共36页第三十四页，共37页。p73p73例3-33-3和例3-43-4第35页/共36页第三十五页，共37页。感谢您的欣赏(xnshng)第36页/共36页第三十六页，共37页。内容(nirng)总结上节课内容回顾。二组分精馏流率、温度、浓度分布。除进料板处液体流率有突变外，各段的摩尔流率基本上为常数.。Summary3.多元(du yun)精馏与二元精馏在浓度分布上的区别。（4）全部组分均存在于进料板上，但进料板。含量不等于进料含量。4.最小理论板数：全回流操作下达到关键组分预期分离所需要的理论板数。三、塔压选择、计算。摩尔分率用摩尔数、体积或重量比来代替。3. Nm只与分离要求有关，而与进料组成无关。感谢您的欣赏第三十七页，共37页。
