精馏塔的设计计算 课件

,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化工原理,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,化工原理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,化工原理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,化工原理,田文德,青岛科技大学化工原理教研室,TEL: 84022026,3.2.6,精馏设计计算,*,1,化工原理,本节主要内容,精馏设计计算类型,逐板计算法,图解法,Aspen DISTIL,软件介绍,*,2,化工原理,精馏计算的两种类型,设计型,根据规定的分离要求，确定精馏塔的主要工艺参数（理论塔板数、实际塔板数、塔径、换热器的热负荷等）。,操作型,针对已有的精馏塔（已知其主要工艺尺寸），确定操作时的工况（预计分离结果）。,*,3,化工原理,精馏计算的两种类型,设计型计算是重点,在规定分离要求后（例如,D,、,x,D,及回收率等），确定操作条件（操作压力、进料热状况参数,q,及回流比,R,等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板层数。,计算理论塔板层数有三种方法：,逐板计算法、图解法及简捷法,。,*,4,化工原理,3.2.6.1,逐板计算法,假设：,塔顶为全凝器,泡点液体回流,塔底为再沸器,已知,R,、,q,、,泡点进料,*,5,化工原理,3.2.6.1,逐板计算法,计算过程：,第一层塔板上升的蒸气（组成为,y,1,），经全凝器全部冷凝为饱和温度下的液体，因此蒸气与馏出液、回流液的组成相同，即,y,1,=,x,D,。,*,6,化工原理,3.2.6.1,逐板计算法,计算过程：,根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液体组成,x,1,与,y,1,互成平衡，则由平衡方程可知：,*,7,化工原理,3.2.6.1,逐板计算法,计算过程：,从第二层塔板上升的蒸气组成,y,2,与,x,1,符合操作关系，故可用精馏段操作线方程求得,y,2,：,*,8,化工原理,3.2.6.1,逐板计算法,计算过程：,按以上方法交替进行计算。,*,9,化工原理,3.2.6.1,逐板计算法,计算过程：,计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板。所以经过上述计算，可得到全塔总理论板数为,m,块（包括塔底再沸器）。,该法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。,精馏段需要,n-1,块理论塔板！,提馏段需要,m-n,块理论塔板！,进料板！,相平衡方程,操作线方程,*,10,化工原理,3.2.6.2,图解法（,McCabe-Thiele,法）,用图解法求理论板数与逐板计算法原理相同，只是用图线代替方程，以图线的形式求取理论塔板数。,图解法的基本步骤 梯级的含义,*,11,化工原理,3.2.6.2,图解法（,McCabe-Thiele,法）,【,例,3-5】,在一常压连续精馏塔内分离苯,-,甲苯混合液，已知进料流量为,80kmol/h,，进料中苯含量为（摩尔分数，下同），泡点进料，塔顶馏出液含苯，要求塔顶苯的回收率不低于,90%,。塔顶为全凝器，回流比取,2,。在操作条件下，物系的相对挥发度为，试分别用逐板计算法和图解法计算所需的理论塔板数。,*,12,化工原理,*,化工原理,13,解：（,1,）根据苯的回收率计算塔顶产品的流量为,（,2,）由物料衡算计算塔底产品的流量及组成,（,3,）已知回流比,R,=2,，所以精馏段操作线方程为,（,4,）提馏段方程为,*,化工原理,14,（,5,）由上而下逐板计算所需要的理论塔板数,*,化工原理,15,（,6,）交替使用相平衡方程和操作线方程直到,x,n,x,F,，然后改用提馏段操作线方程，直到,x,n,x,W,为止。计算结果见下表：,板号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,y,0.90,0.82,0.74,0.65,0.59,0.51,0.42,0.31,0.19,0.10,x,0.78,0.66,0.53,0.43,0.36,x,F,0.30,0.23,0.15,0.09,0.04,x,W,所以，该精馏塔内的理论板层数为,10-1=9,，其中精馏段,4,块，提馏段,4,块，第,5,块为进料板。,利用,Aspen DISTIL,软件对例,3-5,进行图解法,在坐标纸上手工进行图解法，工作量大，计算精度低，灵活性差。,DISTIL,软件是,Aspen,公司开发的一款专用于精馏塔设计的工程软件，可以快速、准确、灵活地完成图解法。,*,化工原理,16,*,化工原理,17,点击该图标，打开流体包管理器，输入组分和热力学计算方法！,*,化工原理,18,点击该图标，添加一个流体包！,*,化工原理,19,2.,指定待分离物系的气相为理想气体！,1.,选择气相！,*,化工原理,20,2.,指定待分离物系的液相为理想溶液！,1.,选择液相！,*,化工原理,21,4.,最终选择的所有组分均列于此处！,1.,输入组分名称或分子式！,2.,从列表中找到该组分！,3.,点击此按钮，选择该组分！,*,化工原理,22,点击此菜单项，开始图解法！,*,化工原理,23,从此处选择刚建好的流体包，组分自动加入进来！,*,化工原理,24,在此处输入操作压力，本例中为常压！,*,化工原理,25,2.,在此处输入进料组成：苯（,0.4,），甲苯（,0.6,）！,3.,在此处输入进料热状况参数,(q),，本例中为泡点进料，故,q=1,！,1.,选择此选项，指定进料数据！,*,化工原理,26,2.,在此处输入塔顶馏出液组成：苯（,0.9,），甲苯（,0.1,）！,1.,点击此处，说明将要输入塔顶馏出液组成！,*,化工原理,27,1.,点击此处，说明将要输入塔底产品的组成！,2.,在此处输入塔底产品组成：苯（,0.067,），甲苯（,0.933,）！,3.,在此处输入回流比,R=2,！,4.,点击该按钮开始图解法计算！,5.,点击该按钮开始查看结果图！,*,化工原理,28,图解法绘图结果！,*,化工原理,29,在该标签中查看计算结果！,可见，,DISTIL,计算的结果为：,总理论板数为,9-1=8,，其中精馏段,4,块，第,5,块为进料板！,该结果与逐板计算法基本一致！,下节内容：特殊,N,的计算和简捷法,本节作业：,P2098,9,。,结束,*,化工原理,30,