第十章 (三)工艺计算-全塔物料衡算及操作线方程

第十章蒸馏第一节概述第二节二元溶液的汽液相平衡第三节精馏原理第四节二元连续精馏塔的计算(重点)

第五节特殊蒸馏第六节多元蒸馏

【提问】

相平衡、简单蒸馏与平衡蒸馏1.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.4时，相应的泡点为t1;汽相组成yA=0.4时，相应的露点温度为t2。则t1与t2的大小关系为______。 2.有A、B两组分组成理想汽液平衡体系。已知A在液相中的摩尔分率xA=0.9,相对挥发度数据aBA=3,据此请断定气相中低沸点组分的摩尔分率为______。 A. 0.75 B. 0.65 C. 0.45 D. 0.25

3.已知某二元物系采用平衡蒸馏及简单蒸馏进行分离。两种方式控制液体温度相同，试比较馏出液的组成和数量。

xD,简单 ____ xD,平衡

D简单 ____ D平衡

第十章蒸馏第一节概述第二节二元溶液的汽液相平衡第三节精馏原理第四节二元连续精馏塔的计算(重点)

第五节特殊蒸馏第六节多元蒸馏

第四节双组分连续精馏塔的计算

常规的精馏计算的任务及其相关数据

计算任务

精馏塔的计算：主要涉及两个方面：

设计型计算：新精馏装置的设计

核算型计算：现有装置的操作分析

计算内容，也涉及两方面：

工艺条件

设备结构

蒸馏塔的设计步骤

第四节双组分连续精馏塔的计算设计型计算的内容： 1.确定产品的流量和组成；

2.选定操作压力和进料热状态；3.计算精馏塔的塔板层数和加料板位置； 4.选择塔板类型，确定塔高、塔径、塔板结构尺寸； 5.计算冷凝器、再沸器的热负荷，并确定设备的类型和尺寸。

第十章蒸馏第一节概述

第二节双组分溶液的汽液相平衡第三节精馏原理第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算

第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算[118] F D W F xF D xD W xW

D、xD F、xF塔顶采出率

D xF xW F xD xW

塔底采出率

W xD x F F xD xW

W、xW

第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算[118]D xD塔顶易挥发组分的回收率 D 100% F xF

W (1 xW ) 100%塔底难挥发组分的回收率 W F (1 xF )

第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算【例题】某苯与甲苯精馏塔进料量为1000 kmol/h,浓度为0.5。要求塔顶产品浓度不低于0.9,塔釜浓度不大于0.1(皆为苯的摩尔分率)。塔顶采出560 kmol/h行吗？采出最大极限值是多少？

第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算[118]由全塔物料衡算式可知，xF一定时：①如xD、xW即产品质量已规定，产品的采出率D/F、 W/F也随之确定而不能

自由选择；②在规定分离要求时，应使DxD≤FxF,或D/F≤xF/xD。若D/F取得过大，即使精馏塔有足够的分离能力，塔顶仍

不可能获得高纯度的产品，因其组成必须满足：

xF xD D F

第十章蒸馏第一节概述

第二节双组分溶液的汽液相平衡第三节精馏原理第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算二、精馏计算的两个基本假设

第四节双组分连续精馏塔的计算二、精馏计算的两个基本假设[119]1.理论板——离开塔板的汽液两相传质与传热均达平衡。

2.恒摩尔流—— L1 L2 L1 L2 恒摩尔流成立的条件：

Ln L Lm L

V1 V2 V1 V2

Vn V Vm V

①两组分的摩尔潜热相等；②汽液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；

③保温良好，塔的热损失可以忽略不计。

第四节双组分连续精馏塔的计算二、精馏计算的两个基本假设[120]物系乙醇水质量潜热 kJ/kg 854 2260分子量 kg/kmol 46 18摩尔潜热 kJ/kmol 39284 40680

苯甲苯

394363

7892

3073233396

乙醇—水、苯—甲苯物系可近似为恒摩尔流物系。

第十章蒸馏第一节概述

第二节双组分溶液的汽液相平衡第三节精馏原理第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算二、精馏计算的两个基本假设三、操作线方程

第四节双组分连续精馏塔的计算三、操作线方程[120]

精馏段的分析与图解

求解方法

物料平衡热平衡相平衡

回流比定义

精馏段操作线方程

Lo R D

第四节双组分连续精馏塔的计算三、操作线方程[120]1.精馏段操作线方程过(xD,xD)点

y1 1 n n+1 yn

L R DD、 xD

x1

yn 1

L Dx R x xn D xn D V V R 1 R 1

yn+1 xn

…

斜率为液汽比

第四节双组分连续精馏塔的计算三、操作线方程[120]

精馏段的操作分析

做精馏段物料平衡：

Vyn 1 Lxn DxD

V L D; V R 1 D; L RD

推导出精馏段操作线方程：

L D yn 1 xn xD V VxD R yn 1 xn R 1 R 1

第四节双组分连续精馏塔的计算三、操作线方程[120]2.提馏段操作线方程斜率为液汽比

m m+1

ym+1

xm

WxW WxW L L ym 1 xm xm V V L W L W

W、xW

过(xW,xW)点

第四节双组分连续精馏塔的计算三、操作线方程[120]

提馏段的操作分析

做提馏段物料平衡：

L ' V ' W; L ' L RD; V ' V 1 q F

V ' ym 1 WxW L ' xm

推导出提馏段操作线方程：

L' W ym 1 ' xm ' xW L W L W

第十章蒸馏第一节概述第二节双组分溶液的汽液相平衡第三节精馏原理

第四节双组分连续精馏塔的计算一、全塔物料衡算二、精馏计算的两个基本假设三、操作线方程四、进料热状况

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o5ae.html