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连续精馏理论塔板数的计算[指南]

连续精馏理论塔板数的计算[指南]连续精馏理论塔板数的计算[指南] 5.3 连续精馏理论塔板数的计算本节重点:理论塔板数的计算。本节难点:理论塔板数的计算—逐板计算法和图解法; 双组分连续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。 5.3.1逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图5,5所示。因塔顶采用全凝器，即 y=x 5,24 1D 而离开第1块塔板的x与y满足平衡关系，因此x可由汽液相平衡方程求得。即111 y1x, 5,25 1,,(,,1)y1 第2块塔板上升的蒸汽组成y...

连续精馏理论塔板数的计算[指南] 5.3 连续精馏理论塔板数的计算本节重点:理论塔板数的计算。本节难点:理论塔板数的计算—逐板计算法和图解法; 双组分连续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。 5.3.1逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图5,5所示。因塔顶采用全凝器，即 y=x 5,24 1D 而离开第1块塔板的x与y满足平衡关系，因此x可由汽液相平衡方程求得。即111 y1x, 5,25 1,,(,,1)y1 第2块塔板上升的蒸汽组成y与第1块塔板下降的液体组成x1满足精馏段操作线方程，2 即 R1,，yxx 5,26 21D，，R1R1 同理，交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程，直至计算到x 表附表各层塔板上的汽液组成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y 0.9 0.824 0.737 0.652 0.587 0.515 0.419 0.306 0.194 0.101 x 0.785 0.655 0.528 0.431 0.365 设计的影响。 2、熟悉的内容:理论板数捷算法(Fenske方程和Gilliand关联图) 3、本节难点:最小回流比及其计算在精馏过程中，回流比的大小直接影响精馏的操作费用和设备费用。回流比有两个极限，一个是全回流时的回流比，一个是最小回流比。生产中采用的回流比界于二者之间。 1、全回流和最小理论塔板数 (1)(全回流的特点全回流即塔顶上升蒸气经冷凝器冷凝后全部冷凝液均引回塔顶作为回流。全回流时塔顶产品量D=0，塔底产品量W=0，为了维持物料平衡，不需加料，即F=0(图6,30)。全塔无精馏段与提馏段之分，故两条操作线应合二为一。全回流比时回流比为: LR,,, D 全回流时的操作线方程式为 : 5,27 y,xn，1n 由图中可见，全回流时操作线距平衡曲线最远，说明理论板上的分离程度最大，对完成同样的分离任务，所需理论板数可最少，故是回流比的上限。 (2)(全回流时理论板数的确定全回流时的理论板数除用上述的(y—x)图解法和逐板计算法(与前同)外，还可用芬斯克方程进行计算，即: ，，,,,,xx1,WD,,,,log,,,,,,xx1,,,DW,,,,，， 5,28N，1,minlog, 式中:N——全回流时所需的最少理论板数(不包括再沸器); min α---全塔平均相对挥发度。式(5,28)称为芬斯克公式，用于计算全回流下采用全凝器时得最少理论板数。(具体计算过程见教材) 由上述分析可知，因全回流时无产品，故其生产能力为零，可见它对精馏塔的正常操作无实际意义，但全回流对精馏塔的开工阶段，或调试及实验研究具有实际意义。 2、最小回流比在精馏塔计算时，对一定的分离要图5-18 最小回流比求(指定x，x)而言，当回流比减到某DW 一数值时，两操作线交点d点恰好落在平衡线上，相应的回流比称为最小回流比，以Rmin表示。在最小回流比条件下操作时，在 d点上下塔板无增浓作用，所以此区称为恒浓区(或称挟紧区)，d点称为挟紧点。因此最小回流比是回流比的下限。最小回流比可用作图法或解析法求得。 (1)、作图法求ae线的斜率为: x,yRagDqmin,, 5,29 R，1x,xegminDq 整理上式得: x,yDqRmin, 5,30 y,xqq 式中x，y为q线与平衡线交点的坐标，可用图解法由图中读得，或由q线方程与平qq 衡线方程联立确定。 (2)、解析法当进料热状态为泡点液体进料时，x=x: qF ，，xa(1,x)1DD 5,31R,,min,,a,1x1,xFF，，若为饱和蒸汽进料，y=x: qF ，，axax(1,)1DD 5,32R,,,1min,,axx,11,FF，， 3、适宜回流比的选择精馏操作存在一适宜回流比。在适宜回流比下进行操作，设备费及操作费之和为最小。在精馏设备的设计计算中，通常操作回流比为最小回流比的1.1,2 倍。即: 。 R,(1.1,2)Rmin 5.3.4 理论板数的简捷计算精馏塔的理论板数的计算除用前述的逐板法和图解法求算外，还可利用吉利兰 (Gilliland)关联图(见教材)进行简捷法计算。图6-19 不同平衡线形状的最小回流比图5-19 适宜回流比 R,Rmin图中横坐标为，纵坐标为R，1 N,Nmin。注意纵坐标中的N和N均为不包括再沸器的理论塔板数。minN，2 简捷算法虽然误差较大，但因简便，所以特别适用于初步设计计算，可快速地算出理论塔板数或粗略地寻求塔板数与回流比之间的关系，供方案比较之用。本节要点: 1、全回流时精馏段操作线与提馏段操作线均与对角线重合，这时y=x;所需理论板数最少。 2、最小回流比是针对一定的分离任务而定，分离任务有变化，最小回流比也会变化。若回流比小于最小回流比，不能达到要求的分离任务，但它能正常操作。 3、对一般物洗取使用回流比R=(1.1~2)R，而对难分离物系，使用回流比可超出上述范围。

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