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1、.,1,精馏塔理论,板层数除了可用,前述的逐板计算,法和图解法求算,外，还可用简捷,法计算。通常采,用的简捷法为吉,利兰关联图。,吉利兰关联图,1.5.6,简捷法求理论板层数,.,2,先按设计条件求出最小回流比,R,min,，并选,择操作回流比,R,。,计算全回流下的最少理论板层数,N,min,。,利用吉利兰关联图，计算全塔理论板层数,N,。,用精馏段的最小理论板层数,N,min1,代替全塔,的,N,min,，确定适宜的进料板位置。,简捷法求理论板层数的步骤,.,3,W,D,D,W,m,i,n,m,1,l,g,1,1,l,g,x,x,x,x,N,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,
2、?,?,?,?,?,?,?,?,?,由芬斯克方程式,D,F,D,F,m,in,1,m,1,1,l,g,1,1,l,g,x,x,x,x,N,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,m1,D,F,=,m1,为精馏段平均相对挥发度,.,4,待分离的物系为水溶液。,1,),直接蒸汽加热应用背景及意义,省掉再沸器，减少设备费。,水为难挥发组分。,提高加热蒸汽利用率，节约能耗，减少操作费。,直接蒸汽加热的应用背景,直接蒸汽加热的意义,1.5.7,几种特殊情况下理论板层数的求法,1,.,直接蒸汽加热,.,5,直接蒸汽加热,.,6,直接蒸汽加热精馏塔的精馏段操作线和,q,线
3、,与常规塔相同，但提馏段操作线方程应予修正。,2),直接蒸汽加热理论板层数的计算,总物料衡算,W,V,V,L,?,?,?,?,?,0,易挥发组分衡算,0,0,1,W,m,m,L,x,V,y,V,y,W,x,?,?,?,?,?,?,?,?,.,7,对于塔内恒摩尔流动,W,L,V,V,?,?,?,?,0,0,m,W,x,V,?,?,1,W,0,0,m,m,W,W,y,x,x,V,V,?,?,?,?,?,0,1,?,?,?,m,y,W,m,x,x,?,?,当,则,提馏段操作线与横轴的,交点坐标为,g,(,x,W,0),提馏段操,作线方程,一、直接蒸汽加热,1,W,m,y,W,x,?,?,?,.,8,
4、x,D,a,b,x,W,c,x,F,e,f,d,1,2,3,4,5,直接蒸汽加热时理论板层数的图解法,.,9,在工业生产中，时常会遇到所分离的原料液,组成不同或所需的产品组成不同，此种情况需要,采用多侧线的精馏塔。,多侧线进料,多侧线出料,多侧线的精馏塔,2.,多侧线的精馏塔,.,10,1,),多侧线进料,分,离,组,分,相同而浓度不,同原料液，则,应在不同塔板,位置上设置相,应进料口,多侧线进料。,两股进料的精馏塔,精馏段,提馏段,中间段,.,11,总物料衡算,D,L,F,V,?,?,?,?,?,?,?,1,易挥发组分衡算,1,1,F,1,D,s,s,V,y,F,x,L,xD,x,?,?,?
5、,?,?,?,?,?,D,1,F,1,1,s,s,D,x,F,x,L,y,x,V,V,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,操作线方程,二、多侧线的精馏塔,中间段,.,12,1,1,),1,(,F,q,V,V,?,?,?,?,?,1,1,F,q,L,L,?,?,?,?,各段间气、液负荷的关系,2,2,F,q,L,L,?,?,?,?,?,2,2,(,1,),V,V,q,F,?,?,?,1,1,1,1,),1,(,),1,(,F,q,D,R,F,q,RD,V,L,?,?,?,?,?,?,?,?,?,2,2,1,1,2,2,1,1,),1,(,),1,(,),1,(,F,q,F,q,D,R,F,q
6、,F,q,RD,V,L,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,二、多侧线的精馏塔,.,13,两股进料的精馏塔最小回流比的确定,由,ab,线斜,率求,R,min1,由,ck,线斜,率求,R,min2,选择较大,者作为,R,min,.,14,2,),多侧线出料,为了获得不,同规格的精馏产,品，则可根据所,要求的产品组成,在塔的不同位置,上开设侧线出料,口,多侧线出,料。,有侧线采出的精馏塔,精馏段,提馏段,中间段,.,15,2,1,D,D,L,V,?,?,?,?,?,?,?,总物料衡算,易挥发组分衡算,1,1,D,1,2,D,2,s,s,V,y,L,xD,x,D,x,?,?,?,?,?,?,?,
7、?,操作线方程,1,D,1,2D,2,1,1,2,1,2,s,s,D,x,D,x,L,y,x,L,D,D,L,D,D,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,中间段,.,16,有侧线采出精馏塔的操作线,.,17,1,.,板式塔有效高度的计算,（,1,）基本计算公式,p,T,(,1,),Z,N,H,?,?,板式塔有效高度是指安装塔板部分的高度，其,计算方法是，先通过板效率将理论板层数换算为实,际板层数，再选择合适的板间距计算板式塔的有效,高度。,实际塔,板层数,塔板,间距,1.5.8,塔高和塔径的计算,.,18,（,2,）塔板效率,塔板效率反映了实际塔板的气液两相传质的完,善程度
8、。,1,）总板效率,T,T,p,100%,N,E,N,?,?,总板效率反映塔中各层塔板的平均效率，因此,它是理论板层数的一个校正系数，其值恒小于,1,。,全塔,效率,.,19,2,）单板效率,单板效率又称默弗里,（,Murphree,）,效率，它,是以混合物经过实际板的组成变化与经过理论板,的组成变化之比来表示的。单板效率既可用气相,组成表示，也可用液相组成表示，分别称为气相,单板效率和液相单板效率。,.,20,气相单板效率,1,M,V,*,1,n,n,n,n,y,y,E,y,y,?,?,?,?,?,液相单板效率,1,ML,*,1,n,n,n,n,x,x,E,x,x,?,?,?,?,?,单板效
9、率分析,1,?,n,t,n,t,1,?,n,t,1,?,n,y,n,y,1,?,n,y,1,?,n,x,n,x,1,?,n,x,),(,?,n,y,),(,?,n,x,.,21,3,）点效率,点效率是指塔板上,各点的局部效率。,1,O,V,*,1,n,n,y,y,E,y,y,?,?,?,?,?,点效率分析,1,?,n,y,n,y,n,x,1,?,n,x,x,y,),(,?,y,.,22,(3,),填料塔有效高度的计算,基本计算公式,T,(,),Z,N,H,E,T,P,?,等板高度获取途径：,经验公式计算；,查有关填料手册；,实验测定。,.,23,（,1,）基本计算公式,s,4,V,D,u,?,
10、精馏段与提馏段分别计算，相差不大取较,大者作为塔径，相差较大采用变径塔。,计算塔径后应进行圆整。,精馏塔直,径计算式,提示,2,.,塔径,.,24,（,2,）蒸气体积流量的计算,精馏段体积流量的计算,m,s,V,3,600,VM,V,?,m,1,n,i,i,i,M,y,M,?,?,?,操作压力较低时，气相可视为理想气体混合物,0,s,0,22.4,3,600,Tp,V,V,T,p,?,.,25,提馏段体积流量的计算,m,s,V,3,600,V,M,V,?,?,?,m,1,n,i,i,i,M,y,M,?,?,?,?,0,s,0,22.4,3,600,T,p,V,V,T,p,?,?,?,?,?,操
11、作压力较低时，气相可视为理想气体混合物,.,26,C,V,D,L,D,L,D,(,),Q,V,I,L,I,D,I,?,?,?,冷凝器的,热量衡算,kJ/h,冷凝器的,热负荷,D,L,L,D,I,C,Q,V,V,D,I,L,D,I,以单位时间为基准，对冷凝器热量衡算（忽,略热损失）,1.5.9,连续精馏装置的热量衡算和节能,1.,塔顶冷凝器热量衡算,.,27,2.,塔低再沸器热量衡算,Q,L,Q,?,L,L,V,W,W,m,B,=,V,I,+,W-,I,L,I,V,L,W,?,?,?,L,W,L,m,I,I,Q,B,V,W,L,W,L,即,：,=,V,(,I,-,L,I,),+,Q,B,B,1,
12、B,2,Q,W,I,I,),B,?,加,热,介,质,用,量,：,=,（,饱和蒸汽加热,B,h,Q,W,r,?,加热蒸汽,的汽化热,.,28,3.,精馏过程的节能途径,1,）减小操作回流比,R,L,、,V,能耗,R,N,T,N,P,一定，需提高,E,T,采用高性能新型塔板代替原有塔板，提高效率。,采用高效塔填料代替原有塔板，提高效率。,L,V,、,示例,.,29,2,）降低塔釜操作温度,塔压降,P,釜温,t,W,能耗,采用高效塔填料代替原有塔板，降低塔压降。,示例,.,30,3,）热泵精馏,将塔顶蒸气绝热压,缩升温，作为再沸器的,热源，将再沸器中的液,体部分汽化，而压缩气,体本身冷凝成液体，经,
13、节流阀后一部分作为塔,顶产品采出，另一部分,作为塔顶回流液。,热泵精馏技术,1,精馏塔,2,压缩机,3,再沸器,4,节流阀,1,D,P,t,气,2,K,P,t,液,1,H,P,t,液,2,K,P,t,气,1,2,D,K,H,K,P,P,t,t,t,t,?,?,?,.,31,4,）多效精馏,将几个精馏塔串联，操作压力依次降低，前一,精馏塔的塔顶蒸气作为后一精馏塔的再沸器的加热,介质，故除两端精馏塔外，中间的精馏塔不需从外,界引入加热和冷却介质。,多效精馏技术,P,1,P,2,P,3,t,1,t,2,t,3,.,32,5,）原料预热,将原料预热可回收精馏过程的热能，减少精馏,过程的能耗。原料预热有两种流程：,用塔顶蒸气预热原料；,用塔釜采出液预热原料。,.,33,原料预热回收精馏过程的热能,.,34,原料预热回收精馏过程的热能,.,35,1.5.10,精馏塔的操作和调节（自学）,物料平衡对精馏操作的影响和制约。,塔顶回流对精馏操作的影响和制约。,进料组成和热状况对精馏操作的影响和制约。,精馏产品的质量控制和调节。,自学提纲,.,36,思考题,作业题,:12,、,13,、,15,1,.,多侧线的精馏塔与无侧线的精馏塔在计算上有,何不同？,2,.,计算精馏塔直径时应注意哪些问题,？,3,.,在精馏过程中，影响塔板效率的因素是什么,？,4,.,单板效率与全塔效率有何不同？,5.,
