化工原理下1-3-精馏的物料衡算优秀PPT.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.,全塔物料衡算,2.,精馏段物料衡算,3.,提馏段物料衡算,4.,加料板物料衡算,双组分连续精馏塔的,物料衡算,1.5,双组分连续精馏计算,1.,理论板的概念,理论板：离开塔板的蒸气和液体呈平衡的塔板,。,1.5.1,理论板的概念及恒摩尔流假定,2.,恒摩尔流假设,1,）恒摩尔气化,V,1,=V,2,=V,3,=,=,V,V,1,=V,2,=V,3,=,=,V,2,）恒摩尔溢流,L,1,=L,2,=L,3,=,=,L,L,1,=L,2,=L,3,=,=,L,加料板,1,、各组分的摩尔潜热相同,;,2,、因温度不同,气液接触交换的显热可忽略,;,3,、保温良好。,恒摩尔流假设的条件,1.,全塔物料衡算,全塔物料衡算,:,F=D+W,全塔,轻,组分物料衡算,F x,F,=D x,D,+W x,W,塔顶易,挥发组分回收率,=D x,D,/(F x,F,),塔釜难,挥发组分回收率,1.5.2,物料衡算和操作线方程,思考,为什么不再对重组分进行物料衡算？,答：由于,x,B,=1-x,A,，,并不是独立的，,对重组分物料衡算所得的方程：,F(1-x,F,),=D(1-x,D,)+W(1-x,W,),可由,F=D+W,与,F x,F,=D x,D,+W x,W,相减得出,课本例,4,P18,质量分率化为摩尔分率,摩尔分率化为质量分率X,G,表示轻组分的质量分率,例题,1:,将,5000kg/h,含正戊烷,0.4(,摩尔分率,),的正戊烷正己烷混合液在连续精馏塔内分离,馏出液含正戊烷,0.98,釜液含正戊烷不高于,0.03,求馏出液、釜液的流量及塔顶易挥发组分的回收率。,解：,正戊烷,M=,72,正己烷,M=,86,M,F,=,(,0.4,72+0.6,86),=80.4 g/mol,F=(,5000/80.4),=62.2 kmol/h,D=,24.6 2 kmol/h,W=,37.62 kmol/h,2.,精馏段物料衡算及操作线方程,精馏段总物料衡算,V=L+D,精馏段轻组分物料衡算,V y,n+1,=Lx,n,+,D x,D,V=L+D,*,精馏段操作线方程的意义,：,在一定的操作条件下，从任一塔板（,n,）向,下流的液体组成,x,n,与相邻的下一块塔板（,n+1,）,上升蒸汽组成,y,n+1,之间的关系。,L=R D V=L+D=,（,R+1,）,D,思考,1,）精馏线,的推导所用到的前提条件是什么？,答：恒摩尔流假设；,稳态操作；,无化学反应；,（与气液是否达到平衡无关！）,思考,2,）精馏线,的推导进一步用到的前提条件是什么？,答：泡点回流,（使塔内的回流,L,内,与塔外液相回流相等，即,L,内,L,外,，如果没有特别说明，,L,一般指的是外回流，而精馏线方程中的,L,应按内回流算。）,补充：冷液回流时的精馏线,L,内,L,外,V,外,V,L,外,RD,r,m,=L,外,C,pm,(t,b,-t,R,),L,外,:,塔外的液相回流量,kmol/h,:,被冷凝下来的流量,kmol/h,r,m:,回流液在泡点温度下的气化 潜热，,kJ/kmol,C,pm:,回流液的平均比热，,kJ/(kmol,K),t,b:,回流液的泡点温度，,O,C,t,R:,冷回流液的温度，,O,C,例,:,氯仿和四氯化碳的混合液在连续精馏塔内,分离，要求馏出液氯仿浓度为,0.95(,摩尔分率,),，流,量为,50,kg/h,，,顶为全凝器，平均相对挥发度为,1.6,，,回流比为,2,。,求,:,(1),由上向下数第一块理论塔板下降的液体组成,;,(2),第二块理论塔板上升蒸气组成。,(3),精馏段各板上升蒸气量及下降的液体量,;,例题,2,解：,(2),(1),y,1,=x,D,=,0.95,（,3,）,V,（质）,=,(,R+1,),D(,质）,=,(,2+1,)50 kg/h =150,kg/h,M,氯访,=,119.35,kg/kmol,M,四氯化碳,=,153.8kg/kmol,M,m,=(,0.95119.35+0.05153.8)kg/kmol,=,121.1 kg/kmol,V=(,150kg/h)/(121.1kg/kmol),=1.24,kmol/h,L,（质）,=RD=,2 50 kg/h=100,kg/h,L=,100/121.1 kmol/h=0.826,kmol/h,问题,:,下面说法是否正确,?,根据恒摩尔流假设,每块塔板回流液的量应皆为,100 kg/h;,根据恒摩尔流假设,每块塔板回流液的量应皆为,0.826 kmol/h;,3,、提馏段物料衡算及操作线方程,L,=V,+W,V,=L,-W,V,y,m+1,=L,x,m,Wx,W,a,b,c,d,e,t,x(y),1.5.3,进料热状况的影响,1.,五种热状况,1,）冷液进料,;,2,）泡点进料（饱和液体进料）,;,3,）气液混合物进料,;,4,）露点进料（饱和气体进料）,;,5,）过热蒸气进料,;,L,I,LL,I,L,V,I,V,V,I,V,F,I,F,进料板物料衡算,进料板热量衡算,2.,进料热状况参数,q,定义和计算,L,I,L,L,I,L,V,I,V,V,I,V,F,I,F,进料热状况参数,q,的意义,进料热状况参数,q,的应用,L,I,L,L,I,L,V,I,V,V,I,V,F,I,F,1,）温度低于泡点的冷液体,a,b,c,d,e,t,x(y),a,b,c,d,e,t,x(y),2,）饱和液体,3,）气液混合液,a,b,c,d,e,t,x(y),4,）饱和蒸气,a,b,c,d,e,t,x(y),5,）过热蒸气,a,b,c,d,e,t,x(y),进料热状况对塔内气、液流量的影响,q,值对,V,与,V,、,L,与,L,之间关系的影响,1,）冷液进料,q,1,V,V,L,L,+,F,2,）泡点进料,q,=1,V,=,V,L,=,L,+,F,3,）气液混合物进料（为液化率）,1,q,0 V,V,L,L,+,F,4,）露点进料,q,=,0 V,=,V,+,F L,=,L,5,）过热蒸气进料,q,0,V,V,L,L,L=L+q F,V=V+,（,q-1,）,F,3.,进料状况对操作线方程影响,把精馏段及提馏段的之间物料关系通过进料热状,况参数联系起来。,L,=L+q F,V,=V+,（,q-1,）,F,将,L,=L+F q,代入提馏段方程,得：,作业,P,73,5,，,6,，,7,