西北大学化工原理 第五节 双组分精馏的设计型计算 一、理论板数的计算 1、精馏设计型计算的命题 根据分离要求选择操作条件，计算所需的理论塔 板数 分离要求：对塔顶、塔底产品的质量和产率提出 要求，一般用有用组分的产率或回收率来表示： Dx Fxf F=D+W 物衡式 F.x=Dx+Wxo
西北大学化工原理 第五节 双组分精馏的设计型计算 1、精馏设计型计算的命题 根据分离要求选择操作条件，计算所需的理论塔 板数。 分离要求：对塔顶、塔底产品的质量和产率提出 要求，一般用有用组分的产率或回收率来表示： f D Fx Dx η = 物衡式 ⎩⎨⎧ +=⋅ += WxDxxF wDf WDF 一、理论板数的计算
西北大学化工原理 一般F、X已知，两个方程，四个未知数 若选定两个，则剩下两个可求出来，所以， 规定分离要求时只能指定两个。即： a、 X D, D) b、 W xD) 进行设计的数据还不足、需要选参数。 选P、R(回流比)、q(进料状态) P 加压、减压、常压。 R 增大，操作费用增加 确定：塔板数N
西北大学化工原理 一般F、xf已知，两个方程，四个未知数 ， 若选定两个，则剩下两个可求出来，所以， 规定分离要求时只能指定两个。即： 、（ ）， 、（ ）， 、（ ）， D w D c x Wxb Dxa η 进行设计的数据还不足、需要选参数。 P——加压、减压、常压。 R——增大，操作费用增加 选P、R（回流比）、q（进料状态） 确定：塔板数N
西北大学化工原理 2、逐板计算法 方法一、物料衡算式和平衡关系交替使用 连续精馏塔，塔顶全凝器，泡点回流y 对全凝器作物衡算： y V=L+D 全凝器： y2 D Vy Lxo +Dxp →y-Lx=DxD 第一块板： N-1 Vy2 +Lxo Lx+Vy y N XN-1 N →y2-Lx,=y1-Lxo
西北大学化工原理 2、逐板计算法 方法一、物料衡算式和平衡关系交替使用 x1 y1 x2 y2 X D D y N xN-1 V Lx0 连续精馏塔，塔顶全凝器，泡点回流 对全凝器作物衡算： D D D Dx LxVyLxVy VyLxLxVy DxLxVy DxLxVy N-1 N V L D = −=−⇒ +=+ =−⇒ += = + 0112 1102 01 01 : 第一块板： 全凝器
西北大学化工原理 Xo =XD=Y1 平衡 y1 0X1 y= 1+(a-1Dx1 X1 3X1 物衡入y2 平衡 y2 X2 第二块板y3-Lx2=DxD 第n块板yn+1-Lxn=Dxp 提馏段ynt1-LX,=DxD-Fx/ 精馏段yn-1-Lxn=Dxp 结论：精馏段，从下一块板上带入的气体中所含易挥发 组分的量与从该塔板上带走的液相中所含易挥发组分的 量之差比为D
西北大学化工原理 n n D D D DxLxVyn DxLxVy y x x y x x x x y yxx =− =− ⎯⎯ →⎯ ⎯⎯ →⎯ ⇒ −+ ⎯⎯ →⎯ = = = +1 23 2 2 1` 2 1` 1 1 1 1 1 0 1 ...... 11 y 第 块板 第二块板 ）（ 平衡 物衡 平衡 α α n n D n n fD DxLxVy FxDxxLyV =− −=− − + 1 1 精馏段 提馏段 结论:精馏段，从下一块板上带入的气体中所含易挥发 组分的量与从该塔板上带走的液相中所含易挥发组分的 量之差比为D xD
西北大学化工原理 方法二、操作线与平衡关系交替使用。 对全凝器 y=XD 平衡关系 y X 操作 平衡 精馏段 2 X 2 X y 3 3 Xm 人作 提馏段 衡 XW≈p
西北大学化工原理 方法二、操作线与平衡关系交替使用。 D = xy1 3 2 1 y y y ⎪ ⎭ ⎪ ⎬ ⎫ 3 2 1 x x x 平衡关系 操作 平衡 qm ≤ xx ⎭ ⎬ ⎫ ≈ = wN fm xx xx 操作 平衡 精馏段 提馏段 对全凝器
西北大学化工原理 3、图解法求理论塔板数 y2 1、在yx图上做平衡与操作线 2、a(x,)，过a作水平线与平衡线 3 交一点，它的坐标为(x1,y1)。 3、由x1求y2,利用操作线过(x1,y1)作 垂直线叫操作线于g点，g坐标为(x1, y2）》 Xm≤Xg 在提馏段操作线与平衡线之间画阶梯
西北大学化工原理 3、图解法求理论塔板数 1、在y~x图上做平衡与操作线 2、 a（xD，xD），过a作水平线与平衡线 交一点，它的坐标为（x1，y1）。 3、由x1求y2，利用操作线过（x1，y1）作 垂直线叫操作线于g点，g坐标为（x1， y2） qm ≤ xx y1 y2 x q g a x1 1 2 3 4 在提馏段操作线与平衡线之间画阶梯
西北大学化工原理 4、最优加料位置的确定 最优加料板位置：x≤x, 5 m 10 加料过晚 加料过早 过早或过晚加料都可是理论板数增加
西北大学化工原理 过早或过晚加料都可是理论板数增加。 4、最优加料位置的确定 最优加料板位置： q ≤ xx 加料过晚 加料过早
西北大学化工原理 二、回流比的选择 L R- L R 1 D R+1 1 V=L+D 1+ R 兀 RD+gF RD+gF 1 (R+1)D-(1-g)F RD+qF-(F-D) F-D RD+qF
西北大学化工原理 二、回流比的选择 R R R V L DLV D L R 1 1 1 1 + = + =⇒ ⎪⎭ ⎪⎬⎫ += = qFRD DFqFRD DF qFRD FqDR qFRD V L + − − = −−+ + = −−+ + = 1 1 )1()1( )(
西北大学化工原理 R个 H A R个→操作线远离平衡线→N,↓→设备费↓ →L个，V个，V个→冷凝器、再沸器热负荷个 →操作费个
西北大学化工原理 ↓ V L ↑ V L R ↑ R ↑⎯⎯→操作线远离平衡线⎯⎯→ NT ↓⎯⎯→设备费 ↓ ↑↑↑ ' ,, VVL ⎯⎯→冷凝器、再沸器热负荷↑ ⎯⎯→操作费 ↑
西北大学化工原理 大 回流比的影响 增加回流比，即R2>R q线 a 对设计的影响： d 对于一定的分离要求， 两操作线向参考线靠拢 ,所需理论板数减少， 塔高降低， 因为V=(R+1)D, V'=V-(1-q)F 1 所以R↑，V↑，V’↑， 使操作费↑ X XF X
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