化工原理二元连续精馏2

,浙江大学本科生课程,化工原理,第九章 蒸馏,*,/20,9.4,二元连续精馏的分析与计算,六、关于二元连续精馏的其它流程,1,塔顶设有分凝器,2,冷液回流,3,直接蒸汽加热流程,4,多股加料和侧线出料流程,5,回收塔流程,七、塔板效率与实际塔板数,浙江大学本科生课程,化工原理,1,第九章 蒸馏,进料,釜液,馏出液,全凝器,再沸器,七、关于二元连续精馏的其它流程,1,塔顶设有,分凝器,2,冷液回流,3,直接蒸汽加热,流程,4,多股加料,和,侧线出料,流程,5,回收塔,流程,浙江大学本科生课程,化工原理,2,第九章 蒸馏,汽相,液相,1,塔顶设有分凝器,y,D,与,x,L,满足相平衡关系，故分凝器相当于一块理论板。,浙江大学本科生课程,化工原理,3,第九章 蒸馏,分凝器流程,分凝器流程举例,例,1,苯、甲苯两组分混合物用如图所示的釜进行常压连续蒸馏加以分离（无塔板），料液直接加入釜中，进料量为,100kmol/h,，,其组成,x,苯,=0.7,，要求得到组成为,0.8,的塔顶产品（以上均为摩尔分率）。塔顶用一分凝器，其中,50%,的蒸汽冷凝并返回塔内。出分凝器的蒸汽与冷凝液体保持相平衡。问塔顶、塔釜产量为多少？已知,2.46,2.46,浙江大学本科生课程,化工原理,4,第九章 蒸馏,解,分凝器流程举例,分凝器流程,2.46,浙江大学本科生课程,化工原理,5,第九章 蒸馏,2,冷液回流,浙江大学本科生课程,化工原理,6,第九章 蒸馏,2,冷液回流,思考：,冷液回流与泡点回流相比，有何优缺点？,冷回流对精馏过程是有利的，但冷回流操作由于塔顶移取的热量多，相应地需要再沸器提供的热量也多,。,浙江大学本科生课程,化工原理,7,第九章 蒸馏,3,直接蒸汽加热流程,（,1,）全塔物料衡算式形式不同,与间接蒸汽加热流程计算相比：,适用范围：水溶液，且水是难挥发组分,-,间接蒸汽加热流程 排出的釜液量大,-,间接蒸汽加热流程 排出的釜液浓度小,水蒸汽,浙江大学本科生课程,化工原理,8,第九章 蒸馏,3,直接蒸汽加热流程,与间接蒸汽加热流程计算相比：,适用范围：水溶液，且水是难挥发组分,S W*,水蒸汽,(1),假设恒摩尔流假定成立，则,浙江大学本科生课程,化工原理,9,第九章 蒸馏,3,直接蒸汽加热流程,与间接蒸汽加热流程计算相比：,（,2,）精馏线、,q,线、提馏线方程形式相同,在相同条件（,F,、,x,F,、,q,、,D,、,x,D,、,R,相同）下，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，操作线及,q,线不变，但提馏段操作线需延长至,b,（,x,w,0,）,间接蒸汽加热,直接蒸汽加热,浙江大学本科生课程,化工原理,10,第九章 蒸馏,3,直接蒸汽加热流程,过点b,（,0,）,在相同条件（,F,、,x,F,、,q,、,D,、,x,D,、,R,相同）下，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，操作线及,q,线不变，但提馏段操作线需延长至,b,（,x,w,0,）,浙江大学本科生课程,化工原理,11,第九章 蒸馏,3,直接蒸汽加热流程,多一些,与间接蒸汽加热流程计算相比：,（,3,）理论板数,浙江大学本科生课程,化工原理,12,第九章 蒸馏,思考：,与间接蒸汽加热相比，直接蒸汽加热有何优缺点？,优点：,用结构简单的塔釜鼓泡器代替造价昂贵的再沸器,加热蒸汽压力较低；,缺点：,需要的理论板数略有增多,塔釜排出更多的废液。,3,直接蒸汽加热流程,浙江大学本科生课程,化工原理,13,第九章 蒸馏,4,多股加料和侧线出料流程,特点：,1.,精、提操作线方程不变,2.,两股进料之间的操作线方程可通过虚 线范围内的物料衡算得到：,浙江大学本科生课程,化工原理,14,第九章 蒸馏,4,多股加料和侧线出料流程,思考：,当多股进料时，如何确定最小回流比？,取,e,1,、,e,2,对应下的最小回流比中较大者,浙江大学本科生课程,化工原理,15,第九章 蒸馏,4,多股加料和侧线出料流程,侧线出料流程,自学,浙江大学本科生课程,化工原理,16,第九章 蒸馏,5,回收塔流程,(,提馏塔）,特点：,从第一块板加料，无精馏段，无回流，下降的液体由进料提供。,加料情况：,冷液或泡点进料。,浙江大学本科生课程,化工原理,17,第九章 蒸馏,已知：,x,F,F,x,W,泡点进料,L=F,V=D,5,回收塔流程,(,提馏塔）,浙江大学本科生课程,化工原理,18,第九章 蒸馏,n,x,n-1,y,n+1,y,n,x,n,五、塔板效率与实际塔板数,浙江大学本科生课程,化工原理,19,第九章 蒸馏,七、塔板效率与实际塔板数,1,全塔效率,E,0,又称总板效率，其定义为：,其值一定小于,1,，多数在,0.5,0.7,之间。,D,x,D,W,x,W,F,x,F,浙江大学本科生课程,化工原理,20,第九章 蒸馏,n,x,n-1,y,n+1,y,n,x,n,五、塔板效率与实际塔板数,2,单板效率,E,mV,、,E,mL,浙江大学本科生课程,化工原理,21,第九章 蒸馏,n,x,n-1,y,n+1,y,n,x,n,五、塔板效率与实际塔板数,3,点效率,只有当板上液体完全混合时，点效率与板效率才相等,说明：,浙江大学本科生课程,化工原理,22,第九章 蒸馏,例：,精馏分离相对挥发度为,2.5,的二元理想溶液。已知回流比,R=3,，塔顶,x,D,=0.96,，测得第三层塔板（精馏段）的下降液体浓度为,0.4,，,第二层塔板的下降液体浓度为,0.45,，,试求第三层塔板的气相单板效率。,浙江大学本科生课程,化工原理,23,第九章 蒸馏,五、塔板效率与实际塔板数,思考：,单板效率,E,m,与全塔效率,E,0,有何关系？,D,x,D,W,x,W,F,x,F,E,0,与,E,m,数值上相等吗？,_,E,0,大，则,E,m,一定大吗？,但反过来，,E,m,大，则,E,0,一定大吗？,不一定相等；,一定,这是因为，板和板之间传质会相互影响，可能存在着各种不利的操作现象，如漏液、雾沫夹带、液泛等。,这是因为，全塔效率不仅和单板效率有关，还和板间相互影响有关。,n,x,n-1,y,n+1,y,n,x,n,不一定,浙江大学本科生课程,化工原理,24,第九章 蒸馏,五、塔板效率与实际塔板数,（,1,）流动状况：汽、液相的流速,（,2,）物性参数：主要为汽液两相的物性如密度、粘度、表面张力、相等挥发度、扩散系数等；,（,3,）塔板结构参数：主要为塔板的结构如塔板型式、板间距、板上开孔和排列情况等；,（,4,）操作参数：温度、压力等。,思考：,影响塔板效率的因素？,n,x,n-1,y,n+1,y,n,x,n,浙江大学本科生课程,化工原理,25,第九章 蒸馏,例,4,如图所示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板组成。料液由塔顶加入，进料热状况参数,q=1,，,x,F,=0.20,（,摩尔分率，下同）。今测得塔顶易挥发组分的回收率为,80%,，且,x,D,=0.30,，,系统相对挥发度为,3.0,。试求：,（,1,）残液组成,x,w,；,（,2,）,该层塔板的液相默弗里板效,E,mL,。,设蒸馏釜可视为一个理论板。,q=1,，,x,F,=0.20,x,D,=0.30,80,=3.0,实际板,浙江大学本科生课程,化工原理,26,第九章 蒸馏,操作型问题举例,解：,（,1,）残液组成,x,w,q=1,，,x,F,=0.20,x,D,=0.30,80,=3.0,浙江大学本科生课程,化工原理,27,第九章 蒸馏,y,1,x,D,x,F,x,1,？,y,w,操作型问题举例,（,2,）该层塔板的液相默弗里板效,E,mL,q=1,，,x,F,=0.20,x,D,=0.30,x,W,=0.0859,=3.0,浙江大学本科生课程,化工原理,28,第九章 蒸馏,y,1,x,F,x,1,y,w,操作型问题举例,浙江大学本科生课程,化工原理,29,第九章 蒸馏,