1、2023-4-261二元精馏过程的几种特殊情况二元精馏过程的几种特殊情况1、直接蒸汽加热、直接蒸汽加热2、回收塔（提馏塔）、回收塔（提馏塔）3、多侧线精馏塔、多侧线精馏塔2023-4-262 D,xD W*,xW*F,xF V。，。，y。=0 V L WDFxWDxVFxWDVF0直：WDFWxDxFxWDF间间：1直接蒸汽加热直接蒸汽加热（1）全塔物料衡算式形式不同）全塔物料衡算式形式不同与间接蒸汽加热流程相比：与间接蒸汽加热流程相比：适用范围：水溶液，且水是难挥发组分适用范围：水溶液，且水是难挥发组分【结论【结论】2023-4-263（2）精馏线、）精馏线、q线、提馏线方程形式相同线、提馏
2、线方程形式相同 D,xD W*,xW*F,xF V。，y。=0 V L 思考：思考：L 与与W 关系？关系？V 与与V。关系？关系？V V。L W -过点过点（xW，0）2023-4-264 乙醇乙醇-水精馏体系直接蒸汽加热流程的水精馏体系直接蒸汽加热流程的 M MT T 图解示意图解示意 a c d f xF xW xD x y x*W c 在相同条件（在相同条件（F F、x xF F、q q、D D、x xD D、R R相同）下，直接蒸汽加热与间相同）下，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比：精、提操作线接蒸汽加热相比：精、提操作线及及q q线是否重合线是否重合?【思考【思考】直接蒸汽加热与间接
3、蒸汽直接蒸汽加热与间接蒸汽加热时的精、提操作线及加热时的精、提操作线及q q线分线分别别重合，但提馏段操作线需延重合，但提馏段操作线需延长至长至c （xW，0）。理论板理论板N:N:同原来的求法同原来的求法，N N直直NN间间。2023-4-265思考：思考：与间接蒸汽加热相比，直接蒸汽加热有何优缺点？与间接蒸汽加热相比，直接蒸汽加热有何优缺点？优点：优点：可以用结构简单的塔釜鼓泡可以用结构简单的塔釜鼓泡器代替造价昂贵的再沸器，且需器代替造价昂贵的再沸器，且需要的加热蒸汽压力较低；要的加热蒸汽压力较低；缺点：缺点：需要的理论板数略有增多、需要的理论板数略有增多、塔釜排出更多的废液。塔釜排出更多
4、的废液。D,xD W*,xW*F,xF S，yS=0 V L 2023-4-2662、回收塔（提馏塔）、回收塔（提馏塔）特点：特点：从第一块板加料，无精馏段从第一块板加料，无精馏段加料情况：加料情况：冷液或泡点进料。冷液或泡点进料。F xFD xDW xW条件：条件：（1）回收稀溶液中的轻组分，而对馏出液浓度要求不高；）回收稀溶液中的轻组分，而对馏出液浓度要求不高；（2）物料在低浓度下，相对挥发度大，不用精馏段也可达到）物料在低浓度下，相对挥发度大，不用精馏段也可达到xD2023-4-267提馏段操作线方程、提馏段操作线方程、q线方程同常规塔线方程同常规塔 理论板理论板N：由提馏线与：由提馏线
5、与q线的交点线的交点a，开始向下画阶梯。开始向下画阶梯。c 要提高馏出液组成，当操作线上端移至点要提高馏出液组成，当操作线上端移至点e（挟（挟紧点），则汽相浓度紧点），则汽相浓度D=xDmax2023-4-268例例9(P372)：在具有两层理论板的提馏塔中，分离水溶液中的易挥发在具有两层理论板的提馏塔中，分离水溶液中的易挥发组分。原料液流量为组分。原料液流量为100kmol/h，组成为，组成为0.2（易挥发组分（易挥发组分的摩尔分率），的摩尔分率），q为为1.15的冷液进料。在操作范围内平衡关的冷液进料。在操作范围内平衡关系可视为系可视为y=3x。塔底用直接蒸汽加热，饱和蒸汽用量为。塔底用直
6、接蒸汽加热，饱和蒸汽用量为50kmol/h，试求馏出液组成和易挥发组分的回收率。，试求馏出液组成和易挥发组分的回收率。F xFD xDW xWV0,y0=02023-4-269解：本题为提馏塔，原料液从塔顶加入，塔底无再沸器，直接蒸气加热。解：本题为提馏塔，原料液从塔顶加入，塔底无再沸器，直接蒸气加热。因塔内恒摩尔流动，故因塔内恒摩尔流动，故W=L=qF=1.15100=115kmol/h由全塔物料衡算得：由全塔物料衡算得：D=F+V0-W=100+50-115=35kmol/h且且 V=V0=50kmol/h提馏段操作线方程为：提馏段操作线方程为：对第二层理论板，对第二层理论板，y2与与xw
7、成平衡关系成平衡关系,故故wmwmwmmxxxxxVWxVLy3.23.25011550115001wxy32F xFD xDW xWV0,y0=0V y2x212x12023-4-2610y2与与x1成操作线关系成操作线关系,即即由全塔物料衡算得由全塔物料衡算得联立式联立式（1）和（2）得得xD=0.387 xw=0.056易挥发组分的回收率为：易挥发组分的回收率为：wwxxyx304.23.221(1)912.6304.233 y ww11Dxxxx且WDFWxDxFx(2)115352.0100WDxx%7.67%1002.0100387.035%100FDFxDx2023-4-2611
8、3、多侧线精馏塔、多侧线精馏塔 有多股进料与侧线出料的精馏塔称为有多股进料与侧线出料的精馏塔称为复杂塔。复杂塔。解决方法：解决方法：若精馏塔中共有若精馏塔中共有i个侧线，则计算时应个侧线，则计算时应将全塔分成（将全塔分成（i+1）段。通过每段的物料衡）段。通过每段的物料衡算，可分别写出相应段的操作线方程式。算，可分别写出相应段的操作线方程式。图解理论板层数的原则与常规塔的相同。图解理论板层数的原则与常规塔的相同。解决复杂塔问题的主要手段仍是解决复杂塔问题的主要手段仍是:l 物料衡算物料衡算l 要搞清楚每一段的要搞清楚每一段的气液两相物流的量的气液两相物流的量的关系关系F1 q1 xF1F2 q
9、2 xF2ss+1L”,xsV”,ys+12023-4-2612两股进料将塔分成三段，得三个操作线方程两股进料将塔分成三段，得三个操作线方程第第一一段段111RxxRRxVDxVLyDnDnnDRVRDL)1(第第二二段段VxFDxxVLyFDss 1111111 )Fq-(1-VVFqLL，第第三三段段1VWxxVLyWmm221122221122)Fq-(1)Fq-(1-V)Fq-V-(1VFqFqLFqLL2211FFDwxFxFDxWx操作线方程操作线方程F1 q1 xF1F2 q2 xF2D xDW xWss+1L”,xsV”,ys+11）多股进料）多股进料2023-4-2613 q
10、线方程线方程 q线方程数与进料股数相同，线方程数与进料股数相同，各股进料的各股进料的 q 线线方程仍与单股加料时相同方程仍与单股加料时相同 思考：思考：无论加料状况如何无论加料状况如何，三段，三段操作线的斜率有何变化趋操作线的斜率有何变化趋势？势？无论加料状况如何无论加料状况如何，操，操作线的斜率增加的。作线的斜率增加的。2023-4-2614（2）侧线出料）侧线出料侧线抽出的产品可为塔侧线抽出的产品可为塔板上的泡点液体或板上板上的泡点液体或板上的饱和蒸气。的饱和蒸气。sS+1L,xsv”,ys+1侧线出料为饱和液体：侧线出料为饱和液体：L”=L-D”侧线出料为饱和蒸气：侧线出料为饱和蒸气：V
11、”=V+D”“2023-4-2615 无论何种情况，无论何种情况，第段操作线斜率必小于第段第段操作线斜率必小于第段。侧线产品组成为侧线产品组成为 xD 的饱和液体的饱和液体侧线产物组成为侧线产物组成为 yD 的饱和蒸气的饱和蒸气2023-4-2616 泡点回流，塔釜间接加热，理想液体泡点回流，塔釜间接加热，理想液体第一股加料：第一股加料：F F1 1=10kmol/h,X=10kmol/h,XF1F1=0.6 q=0.6 q1 1=1=1第二股加料：第二股加料：F F2 2=5kmol/h,X=5kmol/h,XF2F2=0.4,q=0.4,q2 2=0=0要求：要求：X XD D=0.90,
12、Xw=0.90,Xw=0.02.=0.02.求：求：1)D,W 1)D,W 2)R=12)R=1时求第二段操作线时求第二段操作线 P332例6-7）2023-4-2617解：（解：（1）对全塔作物料恒算：）对全塔作物料恒算：D=7.35kmol/h，W=7.65kmol/h（2）精馏塔被分成三段。如图所示）精馏塔被分成三段。如图所示，第一段为浓进料口以上部分，它与一般精馏第一段为浓进料口以上部分，它与一般精馏段相同，操作线为段相同，操作线为 WDWDFF51021WDWxDxxFxFWDFF05.09.04.056.010221145.05.0111nDnnxRxxRRy2023-4-2618
13、第二段：第二段：L=RD=1 7.35=7.35kmol/h V=(R+1)D=2 7.35=14.7kmol/hq1=1 L”=L+q1F1=7.35+10=17.35kmol/h V”=V-(1-q1)F1=14.7kmol/h042.018.17.146.0109.035.77.1435.17111ssFDssxxVxFDxxVLy2023-4-2619第三段稀进料口一下的塔段操作线方程于一般提馏段相同：第三段稀进料口一下的塔段操作线方程于一般提馏段相同：q2=0 L=L”+q2F2=L+q1F1+q2F2=17.35kmol/hV=V”-(1-q2)F2=V-(1-q1)F1-(1-q2)F2 =14.7-5=9.7kmol/h04.079.17.905.065.77.935.1722111mmFFDmwmmxxVxFxFDxxVLVWxxVLy
