化工分离第三章3

,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,*,*,五、,Fenske,法求最少理论板数,N,m,全回流时，所需理论板数最少,D,0,、,W,0,、,F,0,常用于：,（,1,）精馏塔的开工、调试阶段；,（,2,）实验研究场合。,2024/12/12,全回流时，两操作线都与对角线重合,y,x,i,i,n+1,n,（,1,）,又,（,2,）,1,2,3,.,.,.,n,2024/12/12,将（,1,）代入（,2,）得：,（,3,）,对于第一块塔板：,（,4,）,将第二块板代入（,4,）得：,2024/12/12,如此顺序下推，直推到塔釜,N,m,塔顶为全凝器时：,2024/12/12,（包括再沸器）,i,组分的分配比，,即,i,组分在馏出液中摩尔,数与釜液中摩尔数之比,2024/12/12,若已知轻关键组分在塔顶回收率,和重关键组分在塔釜回收率,则,2024/12/12,塔顶为分凝器时：,2024/12/12,Note,：,（,1,）,平均相对挥发度通常取塔顶、进料和塔釜,相对挥发度的几何平均值,（,2,）,l,、,h,代表任意两组分，,计算,N,m,通常利用关键组分,（,3,）,精馏段：,2024/12/12,解：，清晰分割法物料衡算,HK,C,LK,C,为,；,为,选,=,3,4,W,D,100,15,0,15,6,10,0,10,5,20,0,20,4,15-0.025D,0.025D,15,3,（,HK,）,0.05W,35-0.05W,35,2,（,LK,）,0,5,5,1,w,d,f,组分,例,32,：计算,和物料分配,m,N,05,.,0,025,.,0,=,=,W,l,D,h,x,x,已知：,1.,2.,分离要求,2024/12/12,列方程；,将,D,、,W,代入表中，完成物料衡算表（略）,2.,求最少理论板数,+,=,=,+,-,+,100,025,.,0,),05,.,0,35,(,5,W,D,D,D,W,=,=,16,.,62,84,.,37,W,D,解出：,2024/12/12,3.,核实清晰分割的合理性,核算式,）,（,h,m,h,i,i,i,w,d,N,f,w,a,+,=,1,有：,核实式：,代入上式,）,（,）,将（,h,m,h,i,i,w,d,N,w,d,a,=,i,i,i,w,d,f,+,=,d,）,（,i,i,i,w,f,w,+,=,1,，看是否,，核实,对于,W,i,i,x,w,LNK,0,2024/12/12,核算式,）,（,）,（,h,m,h,i,i,h,m,h,i,i,w,d,N,f,w,d,N,d,a,a,+,=,1,2024/12/12,不成立，须调整,清晰分割假设对,3,C,5.,调整,以前面结果为初值，进行试差,结果：,第二次 与第一次相近,635,.,0,C,3,=,d,2024/12/12,六、,Gilliland,法计算理论板数,N,根据,R,min,R,N,min,及,N,之间的关系，,由试验结果绘制成吉利兰图,2024/12/12,由,Gilliland,图可拟合出相应的,Gilliland,经验式，,或：,其中,2.Erbar and Maddox,关联图：,比,Gilliand,图精确，误差,4.4%,图,313,2024/12/12,七、适宜进料位置的确定,2024/12/12,例,34,分离烃类混合物,例,31,求出,Rm=1.306,；,例,32,求出,Nm=6.805,和物料衡算表,本题求,N,，进料位置,解：,1.,求,R R=1.25Rm=1.634,2024/12/12,3.,确定进料位置,塔中实际板为,18,块,2024/12/12,Fenske,公式的推导中讲到,l,，,h,为任意两组分，,八、不清晰分割物料衡算,2024/12/12,为在一定回流比下仍利用上式，需做一假定,假定：,在一定回流比操作时，各组分在塔内的分布与在全回流,操作时的分布基本一致，,这样就可用,Fenske,公式去反算,除关键组分以外的其它部分在塔顶、塔釜的浓度。,2024/12/12,对不清晰分割物料衡算：,通常：,F,、,x,Fi,、,x,Dh,、,x,Wl,已知，,求,d,i,，,w,i,(,D,、,W,及组成,),若有,C,个组分，,需求解,d,i,，,w,i,共,2C,个未知量,C,个,(,或,HK,的塔釜回收率）,1,个,(,或,LK,的塔顶回收率）,1,个,C,2,个,2024/12/12,解法：,已知条件,清晰分割,x,Di,、,x,Wi,塔顶、塔釜温度,Fenske,公式,N,m,P69,例,3,3,2024/12/12,例,33,：,计算,解：,选甲苯为,LK,，异丙苯为,HK,，二甲苯为中间关键组分。物料分配时要对,二甲苯试差,1.,设,（依据相对挥发度估计）,其他组分按清晰分割法处理，初算结果如下表。,已知：,1.,2.,分离要求,2024/12/12,49.071,50.929,100,39.924,0.0746,40,C,（,HK,）,9,1,10,X,0.147,29.853,30,T,（,LK,）,0,20,20,B,w,d,f,组分,2024/12/12,2.,由初算结果核算,1,近似为,0,w,w,d,x,x,；及是否,，,核算中间组分：,核算,LNH,组分,B,：,2024/12/12,49.554,50.446,100,39.924,0.0757,40,C,（,HK,）,9.481,0.519,10,X,0.148,29.852,30,T,（,LK,）,0,20,20,B,w,d,f,组分,3.,将 代入，再次,清晰分割法计算,481,.,9,519,.,0,=,=,x,x,w,d,，,2024/12/12,4.,再次核算,w,d,x,x,，,核算中间组分：,5.,重复,3,的计算，完善物料衡算表,2024/12/12,在一精馏塔中分离苯,(B),，甲苯,(T),，二甲苯,(X),和异丙苯,(C),四元混合物。进料量,200mol/h,，进料组成,z,B,=0.2,z,T,=0.3,z,X,=,0.1,z,c,=0.4(mol),。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：,规定异丙苯在釜液中的回收率为,99.8%,，甲苯在馏出液中的回收率为,99.5%,。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。,=2.25,，,=1.0,，,=0.33,，,=0.21,。,2024/12/12,根据题意,:,甲苯,(T),为轻关键组分，异丙苯,(C),为重关键组分，则苯,(B),为轻组分，二甲苯,(X),为中间组分。,以重关键组分计算相对挥发度。,2024/12/12,由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。,2024/12/12,由,与,求出非关键组分的分布,苯：,=0,，,=200,0.2=40Kmol/h,2024/12/12,二甲苯：,+,=200,0.1=20,求得,=1.06,，,=18.94,0.191,18.94,0.01,1.06,0.1,二甲苯,(,X,),1.00,99.08,1.00,100.92,1,0.806,79.84,0.002,0.16,0.4,异丙苯,(C),0.003,0.3,0.592,59.7,0.3,甲苯,(T),0,0,0.396,40,0.2,苯,(B),组分,2024/12/12,七、简捷法计算理论板数的步骤,（,1,）,根据工艺条件和工艺要求，找出一对关键组分；,（,2,）,计算塔顶、塔釜的组成；,（,3,）,根据组成计算相应的温度，求出平均挥发度；,（,4,）,用,Fenske,公式计算,N,m,；,（,5,）,用,Undemood,法计算,R,m,，选,R,；,（,6,）,确定适宜进料板位置；,（,7,）,根据,R,m,、,R,、,N,m,，用,Gilliland,图求,N,。,2024/12/12,八、复杂精馏,简单塔：,只有一股进料，两股出料,复杂塔：,多股进料，多于两股出料,目的：,节省能量和减少塔数目,复杂精馏流程：,1,、多股进料：,指不同组成的物料进入不同的塔板位置,目的：,节省能量,2,、侧线采出：,指从塔的中部采出一股或一股以上的物料,目的：,减少塔数目,3,、中间再沸器或中间冷凝器：,目的：,节省能量,2024/12/12,脱甲烷塔,提馏段侧线采出,2024/12/12,2024/12/12,