[新版]化工原理下14-理论板计算(逐板、图解课件.ppt

1、11.5.4 理论板数的求法理论板数的求法 逐板计算法逐板计算法 图解法图解法 简捷法简捷法精选整理21.逐板计算法逐板计算法 FxFDxDL1y2y2x)(/1xxn/2y/2x/mxWyWxW1x)1(111 RxxRRyDnn)2(1WmmxWLWxWLLy)3()1(1xxy )3()1(1x2y)3()1()3()2()2(/1nxx2x3y/2y/3y/2xnxFx/mxWx 对于全凝器）(1yxDN=n+m 1 (包括塔釜)(对于泡点进料)精选整理3不同形式冷凝器的区别不同形式冷凝器的区别全凝器全凝器泡点回流，回流液泡点回流，回流液L与馏出液与馏出液D的温度及组成都的温度及组成都

2、相等。相等。分凝器分凝器泡点回流，回流液泡点回流，回流液L与馏出液与馏出液D的组成和温度都的组成和温度都不相等，分凝器相当于一块理论板。不相等，分凝器相当于一块理论板。冷凝冷却器冷凝冷却器冷液回流，回流液冷液回流，回流液L外外与馏出液与馏出液D的组成相等，的组成相等，精馏段的内的液流量精馏段的内的液流量L大于大于L外。外。精选整理4为什么再沸器或分凝器相当于一块理论板？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

3、是作用；离开分凝器（或再沸器）的气液两相是平衡的。平衡的。采用分凝器有什么作用？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）；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，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。此外，采用分凝器还可合理利用热能。精选整理5二、梯级图解法 梯级图解法又称麦克布梯级图解法又称麦克布蒂利法，简称蒂利法，简称M MT T法。法。1）操作线的作法 2.2.图解法图解法精

4、选整理v 精馏段操作线方程特点精馏段操作线方程特点直线：过点（直线：过点（xD,xD)、截踞截踞xD/(R+1)的直线的直线1111nnDRyxxRR111DRyxxRRxD/(R+1)xDyxDxDLn1V1ny1y1xnxnyLV精选整理6v 提馏段操作线方程特点提馏段操作线方程特点直线：过点（直线：过点（xW,xW)、截、截踞踞WxW/(L-W)xW1mmWLWyxxLWLWWxWmWy1 myVL1 mmx精选整理78xDabxWcd精馏塔的操作线D1xR WxL Wg精选整理9 提馏段操作线的截距数值很小提馏段操作线的截距数值很小，因此提馏段操，因此提馏段操作线不易准确作出，且这种作

5、图法不能直接反映进作线不易准确作出，且这种作图法不能直接反映进料热状况的影响。料热状况的影响。二、梯级图解法 精选整理10q 线方程线方程 精馏段操作线方程精馏段操作线方程 V y=Lx+D xD (1)提馏段操作线方程提馏段操作线方程 V y=L x-W xW (2)11 qxxqqyF(2)-(1)(V-V)y=(L-L)x-(W xW+D xD)V=V+(q 1)F L=L+qF W xW +D xD F xF(q 1)Fy=q Fx-F xFq 线的意义线的意义精馏段操作线与提馏段精馏段操作线与提馏段操作线的交点轨迹操作线的交点轨迹q线方程线方程精选整理q线线的作法的作法11 qxxq

6、qyFFx1 qq斜率斜率Fxx 设设Fxy 则则1、冷液进料、冷液进料 q12、泡点进料、泡点进料 q=1 3、气液进料、气液进料 1q0 4、露点进料、露点进料 q=05、过热蒸气、过热蒸气 q0当当xF不变，不变，q增大，则增大，则q线顺时针旋转。线顺时针旋转。精选整理11 提馏段操作线作图提馏段操作线作图 由精馏段操作线和由精馏段操作线和q q线的交点得提馏段线的交点得提馏段操作线上的另一点。操作线上的另一点。Dx1 RxDWLWyxxLWLWFxWxWxx当时Wyx精选整理1213操作线的作法xDaD1xR bxWcxFe1qq截距斜率fd精选整理步骤步骤:1.画相平衡线画相平衡线2

7、.画画操作线；操作线；3.作作 阶梯。阶梯。2Dx1 RxDFx1 qqWx不包括再沸器）理论板数(9:5加料板位置：从上往下数为 块理论板123456781092.2.图解法（图解法（M-TM-T法）法）精选整理14精选整理15161.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0LDLR精馏的开工阶段。一、全回流和最小回流比 全回流的应用1 1.5.5.5.5 回流比的影响及其选择回流比的影响及其选择精选整理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，也不从塔内全回流操作时不向塔内进料，也不从塔内

8、取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两段的操作线合二为一段的操作线合二为一 。11RRD01xR操作线与对角线重合，操作线方程为nnxy1一、全回流和最小回流比 1111nnDRyxxRR精选整理(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 R1 R2 R3精选整理1819 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 精选整理全回

9、流的理论板数求法全回流的理论板数求法1）图解法）图解法在平衡线和对角线在平衡线和对角线之间作阶梯。之间作阶梯。2）芬斯克公式）芬斯克公式BBAABAxpxp/BABAxxyPyP 相平衡方程相平衡方程BABAxxyy nnxy 1操作线方程操作线方程nBAnBAxxyy)()(1 精选整理20nBAnBAxxyy)()(1 1)()(BADBAyyxx BABAxxyy 11)(BAxx 21)(BAyy 221)(BAxx 321)(BAyy 3321)(BAxx 4321)(BAyy 123()AWWBxxN 1()AmWBxxN 1(/)(/)ABDmAB Wxxxx(/)(N1)lgl

10、g(/)ABDmAB Wxxxxmin(/)lg(/)N1lgABDAB WmxxxxN 112N+1m 精选整理21 芬斯克公式的使用范围芬斯克公式的使用范围:1.全回流全回流 2.全凝器全凝器 3.相对挥发度变化不大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计算精馏段的最少理论塔板数及加料板位置:芬斯克公式芬斯克公式 min(/)lg(/)1lgABDABWmxxxxNmin,(/)lg(/)()1lgABDABFF DxxxxN精精选整理22xDxWxF R1 R2夹紧区夹紧点斜率1minminRRxqyq g232.最小回流比 一、全回流和最小回流比 精选整理24(1)最

11、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 精选整理（2）求最小回流比的方法）求最小回流比的方法:1）作图法作图法1 mDRxDFxxghDqxghDhRRmm1DqmDqDqxyRxxxyDqmqqxyRyxqyDqDqxyxx对于非理想物系，xq,yq的确定有所不同精选整理25特殊平衡关系下的RminminDqqqxyRyx精选整理2627非正常平衡曲线最小回流

12、比的求非正常平衡曲线最小回流比的求法法一、全回流和最小回流比 精选整理2）解析法）解析法对于相对挥发度为常数的情况对于相对挥发度为常数的情况(1)111DDmqFxxRxxDqmqqxyRyx111ppFqyxxqq1(1)qqqxyx精选整理28思考思考在设计精馏装置时，回流比的选择在在设计精馏装置时，回流比的选择在哪些方面对设备费和操作费有什么影响？哪些方面对设备费和操作费有什么影响？请具体分析。请具体分析。3.适宜回流比适宜回流比精选整理29回流比与理论板数的关系回流比与理论板数的关系NNminRminR精选整理30连续精馏装置的热量衡算连续精馏装置的热量衡算v冷凝器（全凝）QcVDLD

13、LD忽略热损：=VI-(LI+DI)QRDcVDLD即：=（+1）（I-LI)pC21QWC)ttcc冷却介质用量：=（精选整理31连续精馏装置的热量衡算连续精馏装置的热量衡算v再沸器QLQLLVWWmB=VI+W-ILI,VLWLWLmIIQBVWLWL即：=V(I-LI)+QBB1B2QWII)B加热介质用量：=（精选整理32设计中回流比的选择对设备费和操作费的影响设计中回流比的选择对设备费和操作费的影响R理论板数DRV)1(精馏段塔径提馏段塔径加热蒸汽用量冷却剂用量FqVV)1(/设备费操作费塔板效率基本不变设备费设备费设备费总费用？设备费实际塔板数冷凝器规模再沸器规模操作费前提：F、xF,q，xD,xW不变精选整理33适宜回流比的选择适宜回流比的选择费费用用mR设备费总总费费用用操作费R（适宜）（适宜）R（适宜）（适宜）Rmin)21.1(R统计表明，实际生产中的操作回流比以下列范围使用较多：min9.16.1RR精选整理3435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 目精选整理