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11.5.4 理论论板数的求法 逐板计算法 图解法 简捷法21.逐板计算法N = n + m 1 (包括塔釜)(对于泡点进料 )3不同形式冷凝器的区别全凝器泡点回流,回流液L与馏出液D的温度及组成都 相等。 分凝器泡点回流,回流液L与馏出液D的组成和温度都 不相等,分凝器相当于一块理论板。 冷凝冷却器冷液回流,回流液L外与馏出液D的组成相等, 精馏段的内的液流量L大于L外。4为什么再沸器或分凝器相当于一块理论板?因为离开分凝器(或再沸器)的气液两相 的组成不相等,分凝器(或再沸器)起了分离 作用;离开分凝器(或再沸器)的气液两相是 平衡的。采用分凝器有什么作用?一是为了得到气相产品(在生产流程中常 作为下一个设备的气相进料);二是为了除去比塔顶产品沸点低的组分, 此时塔顶产品就应是经分凝器后的液相产品。此外,采用分凝器还可合理利用热能。5二、梯级图解法 梯级图解法又称麦克布蒂利法,简称MT法。 1)操作线的作法 2.图解法v 精馏段操作线方程特点 直线:过点(xD,xD)、 截踞xD/(R+1)的直线xD/(R+1)xDyxv 提馏段操作线方程特点 直线:过点(xW,xW)、截 踞WxW/(L-W )xW8xDabxWcd精馏塔的操作线g9提馏段操作线的截距数值很小,因此提馏段操作线不易准确作出,且这种作图法不能直接反映进料热状况的影响。二、梯级图解法 10q 线线方程精馏馏段操作线线方程 V y = Lx + D xD (1)提馏馏段操作线线方程 V y = L x - W xW (2) (2) - (1)( V- V ) y= ( L- L) x - ( W xW + D xD) V =V + ( q 1 ) F L = L+ qFW xW + D xD F xF ( q 1 ) Fy = q Fx - F xFq 线的意义精馏段操作线与提馏段操作线的交点轨迹q线方程q线的作法1、冷液进料 q12、泡点进料 q = 13、气液进料 1q04、露点进料 q = 05、过热蒸气 q0当xF不变,q增大,则q线顺时针旋转。提馏段操作线作图由精馏段操作线和q线的交点得提馏段操作线上的另一点。13操作线的作法xDabxWcxFe截距斜率fd步骤: 1.画相平衡线 2.画操作线; 3.作 阶梯。2.图解法(M-T法)161.全回流和最少理论板层数 (1)全回流的概念若上升至塔顶的蒸气经全凝器冷凝后,冷凝液 全部回流到塔内,该回流方式称为全回流。 全回流精馏的开工阶段。一、全回流和最小回流比 全回流的应用1.5.5 回流比的影响及其选择17操作线的斜率和截距分别为 全回流操作时不向塔内进料,也不从塔内取出产品,全塔无精馏段和提馏段之区分,两段的操作线合二为一 。操作线与对角线重合,操作线方程为一、全回流和最小回流比 (2)最少理论板层数 一、全回流和最小回流比 xDxWxF回流比与理论板层数的关系R 越大 NT 越少R1R2R319回流比愈大,完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大,两操作线与对角线重合,此时,操作线距平衡线最远,气液两相间的传质推动力最大,因此所需理论板层数最少,以Nmin表示。一、全回流和最小回流比 全回流的理论板数求法1)图解法在平衡线和对角线 之间作阶梯。 2)芬斯克公式芬斯克公式的使用范围:1. 全回流 2. 全凝器 3.相对挥发度变化不大 计算精馏段的最少理论塔板数及加料板位置:芬斯克公式 xDxWxFR1R2夹 紧 区夹 紧 点斜率xqyqg232. 最小回流比 一、全回流和最小回流比 24(1)最小回流比的概念对于一定分离任务,减小操作回流比,两操作线向平衡线靠近,所需理论板层数增多。当回流比减小到某一数值,两操作线的交点d落到平衡线上时,若在平衡线与操作线之间绘阶梯,将需要无穷多阶梯才能到达点d,相应的回流比即为最小回流比,以Rmin表示。 一、全回流和最小回流比 (2)求最小回流比的方法: 1) 作图法对于非理想物系,xq,yq的确定有所不同特殊平衡关系下的Rmin27非正常平衡曲线最小回流比的求法一、全回流和最小回流比 2)解析法对于相对挥发度为常数的情况思考在设计精馏装置时,回流比的选择在 哪些方面对设备费和操作费有什么影响? 请具体分析。3.适宜回流比回流比与理论板数的关系NNminRminR连续精馏装置的热量衡算v冷凝器(全凝)连续精馏装置的热量衡算v再沸器设计中回流比的选择对设备费和操作费的影响前提:F、xF, , q ,xD, xW不变 适宜回流比的选择统计表明,实际 生产中的操作回 流比以下列范围 使用较多:35思考题作业题: 8、9、101.进料量对理论板层数有无影响,为什么? 2.全回流操作的特点是什么,有何实际意义? 3.回流比如何计算,对理论板层数有何影响? 练 习 题 目
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