9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算1理論板數(shù)的計算PrinciplesofChemicalEngineering回流比的選擇加料熱狀態(tài)的選擇123目錄雙組分精餾過程的其他類型49.5雙組分精餾的設(shè)計型計算21理論板數(shù)的計算1.1設(shè)計型計算的命題③

xD,

ηA(xW,

ηB)選擇條件：操作壓強p，加料位置m，回流比R，進料熱狀態(tài)q求?。豪碚摪鍞?shù)NT規(guī)定一種，其余隨之而定。①

D，xD(W,

xW)②

xD,

xW

PrinciplesofChemicalEngineering已知：F，xFF,xFD,xDW,xWy1y2yNx1x2xN-1規(guī)定：分離要求

9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算31.2逐板計算法計算方程PrinciplesofChemicalEngineering總物料衡算方程：輕組分衡算方程：精餾段操作方程：提餾段操作方程：相平衡方程：q線方程：9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算41.2逐板計算法計算步驟理論板數(shù)N塊（包括再沸器），加料板為第m塊板，精餾段塔板數(shù)為m-1，提餾段塔板數(shù)為N-m+1。①物料衡算：②相平衡方程：③操作線方程：交替使用相平衡方程和操作方程，至xm

≤xq時，改換提餾段操作方程，至

xN≤xW

止。PrinciplesofChemicalEngineering以連續(xù)精餾，塔頂設(shè)全凝器，泡點回流為例：F,xFD,xDW,xWy1y2yNx1x2xN-19.5雙組分精餾的設(shè)計型計算51.3圖解法①在y~x圖中作出相平衡線和兩條操作線；圖解步驟PrinciplesofChemicalEngineering②從點a（xD、y1=xD）開始，作水平線使之與平衡線相交，由交點1的坐標（x1、y1）可得知x1。③自點1作垂直線與精餾段操作線相交，交點g的坐標（x1，y2）。④如此交替地在平衡線與精餾段操作線之間作水平線和垂直線。直至xm≤xq時，換提餾段操作線繼續(xù)作圖。直至xN≤xW為止，圖中階梯數(shù)即為所需理論板數(shù)。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算61.4最優(yōu)加料位置的確定最優(yōu)加料板位置：該板x≤xq(xq

為兩操作線交點坐標)PrinciplesofChemicalEngineering(c

)加料板位置合適加料板位置過晚(a

)(b

)加料板位置過早9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算71.4最優(yōu)加料位置的確定原則：加料后，塔內(nèi)返混程度最小，傳質(zhì)推動力最大，所需塔板數(shù)最少。PrinciplesofChemicalEngineering

xW1.01.0bq0axDghxmxyxq9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算8PrinciplesofChemicalEngineering2回流比的選擇兩者均有利于傳質(zhì)，NT↓x

yxD

xW

q

xF

根據(jù)定義：9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算9全回流時：F=0，D=0，W=0

R=L/D

此時，達到相同的分離程度所需的理論板數(shù)最少，以

Nmin

表示。PrinciplesofChemicalEngineering2.1全回流與最少理論板數(shù)2回流比的選擇Nmin可用逐板計算法或圖解法求得。（對角線）操作方程：由圖可知，Nmin只與相平衡關(guān)系α及分離要求xD,

xW

有關(guān)。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算102.1全回流與最少理論板數(shù)芬斯克（Fenske）方程雙組分溶液可略去下標A、BPrinciplesofChemicalEngineering對理想溶液，可由芬斯克（Fenske）方程直接計算。全回流應(yīng)用：只是在設(shè)備開工、調(diào)試及實驗研究時采用。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算112.2最小回流比Rmin最小回流比(Rmin)：R

，兩操作線交點

e落在平衡線上，所需的理論板數(shù)為無窮多。qaeyexWxexFxD1.001.0PrinciplesofChemicalEngineeringe點稱為挾點，其附近稱為恒濃區(qū)。注：e點為q線與相平衡線交點，xe與

ye

互成平衡。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算122.2最小回流比Rminyeqqea01.01.0yqxWxqxFxexD當(dāng)平衡線有下凹部分時，隨R

，q點未落到平衡線上之前，精餾段操作線已與平衡線相切（e點）。PrinciplesofChemicalEngineering最小回流比計算公式相同，為注：e點不是q線與相平衡線交點，但xe與

ye

互成平衡。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算132.2最小回流比RminRmin計算公式類似，由e點求q點，用(xq,

yq

)代替(xe,

ye

)。qqea01.01.0yeyqxWxqxFxexDPrinciplesofChemicalEngineering隨R

，提餾段操作線先與平衡線相切（e點）。恒濃區(qū)出現(xiàn)在e

點附近，對應(yīng)的回流比為最小回流比。注：xq與

yq不是一對平衡數(shù)據(jù)。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算142.3最適宜回流比的選取一般選?。篜rinciplesofChemicalEngineeringR=

Rmin，

NT

=∞，設(shè)備費過大，操作費小，總費用很大。

R=

∞，NT

=

Nmin，設(shè)備費偏大，操作費大，總費用偏大。

R=

Ropt

，NT

合適，設(shè)備費、操作費合適，總費用最小。

總費用設(shè)備費操作費費用回流比RRoptRmin理論板數(shù)NRmin回流比RNmin9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算152.4理論板數(shù)的捷算法PrinciplesofChemicalEngineering④查吉利蘭圖得(N-Nmin)/(N+1)

，即可求得所需的

N；式中①根據(jù)分離要求，求出Rmin；②求全回流時Nmin；③選R，計算出(R-Rmin)/(R+1)；注：第④步也可以由公式計算：

(1)R一定（塔頂冷量一定）3加料熱狀態(tài)的選擇9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算PrinciplesofChemicalEngineeringq值的變化不影響精餾段操作線的位置，但明顯改變了提餾段操作線的位置。預(yù)熱原料：q↓，NT↑，原因：q↓，↓，，結(jié)論：熱量盡可能施于塔底!!傳質(zhì)推動力↓。eacbdq<0q=00<q<1q=1q>101.0xWxy1.0xDxF16塔頂冷量:

(2)一定（塔釜加熱量一定）3加料熱狀態(tài)的選擇9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算PrinciplesofChemicalEngineering結(jié)論：冷量盡可能施于塔頂!!原因：q↑，R↓，L/V=R/（R+1）↓預(yù)冷原料：q↑，NT↑，

傳質(zhì)推動力↓eacbdq<0q=00<q<1q=1q>101.0xWxy1.0xDxF17塔釜加熱量：9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算184雙組分精餾過程的其他類型4.1直接蒸汽加熱直接蒸汽加熱不影響精餾段操作線。F,xFD,xDW,xW加熱蒸氣S

VLPrinciplesofChemicalEngineering此式與間接蒸汽加熱時相同。精餾段操作方程：提餾段操作方程：

9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算194.1直接蒸汽加熱xWyxbq01.0a1.0xD特點：在y~x圖中，通過x=xw，y=0的點。PrinciplesofChemicalEngineering飽和蒸汽

例1：F，xF，q，R，xD，xW

相同，比較能耗及η頂

9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算204.2精餾方案的比較PrinciplesofChemicalEngineering(1)直接蒸汽加熱間接蒸汽加熱(2)由(1)知D直<D間，又因R不變(3)由圖可知，NT直<NT間

9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算21PrinciplesofChemicalEngineering4.2精餾方案的比較例2：F，xF，q，R，xD，η相同，比較能耗及NT

因S冷凝后，由釜底排出，由圖可知xW直↓，NT直↑(1)相同D相同冷卻及加熱能耗相同。提餾段操作線斜率相同。(2)相同相同9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算224.3多股加料PrinciplesofChemicalEngineering全塔物料衡算：塔頂輕組分回收率：ⅠⅡW,xWF1,q1,xF1D,xDⅢF2,q2,xF2則必有：各段氣液負荷：9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算234.3多股加料PrinciplesofChemicalEngineering各段操作線方程:Ⅰ段:Ⅱ段:Ⅲ段:ⅠⅡW,xWF1,q1,xF1D,xDⅢF2,q2,xF29.5雙組分精餾的設(shè)計型計算244.3多股加料回流比減小，三操作線均向相平衡線靠攏。挾點可能為平衡線與I-II兩條操作線，或與II-III兩條操作線的交點。yⅠⅡⅢq2xWx01.01.0xF2xF1xDq1PrinciplesofChemicalEngineeringRmin根據(jù)操作線與平衡線的挾點來確定。計算該類塔的Rmin時，應(yīng)分別計算兩個交點對應(yīng)的Rmin1，Rmin2，然后取若平衡線不規(guī)則，挾點位置有多種可能，9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算254.3多股加料原因：任何混合都是分離的逆過程，對傳質(zhì)不利。對設(shè)計型問題，為完成同樣分離任務(wù)將增加理論板數(shù)；對操作型問題，將使產(chǎn)品質(zhì)量下降。比較：為完成同樣分離任務(wù)，兩股分開進料與混合進料所需理論板數(shù)。PrinciplesofChemicalEngineering結(jié)論：混合進料需要更多理論板數(shù)。yⅠⅡⅢq2xWx01.01.0xF2xF1xDq19.5雙組分精餾的設(shè)計型計算264.4側(cè)線出料當(dāng)需要獲得不同組成的兩種或多種產(chǎn)品時，可在塔內(nèi)相應(yīng)組成的塔板上安裝側(cè)線以抽出產(chǎn)品。PrinciplesofChemicalEngineering側(cè)線出料的產(chǎn)品可為板上的飽和液體或板間的飽和蒸汽。9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算274.4側(cè)線出料飽和液體PrinciplesofChemicalEngineering可以證明：無論側(cè)線產(chǎn)品為液相還是汽相，總有：挾點：一般在q線與平衡線交點處。飽和蒸汽9.5雙組分精餾的設(shè)計型計算4.5