化工原理：第五章 蒸餾總結(jié)課

1、華北工學(xué)院化工原理教研室化工原理蒸餾2007.11一、 汽液平衡關(guān)系二、 二元連續(xù)精餾的計(jì)算xFxWxDxFxWxD二、 二元連續(xù)精餾的計(jì)算（3）提餾段操作線(xiàn)（4）q線(xiàn)方程(進(jìn)料方程) 三 、進(jìn)料熱狀況q： 進(jìn)料中液相所占分率：四、回流比 五 、理論板數(shù)的計(jì)算 yx五 、理論板數(shù)的計(jì)算 yx(2)圖解法(梯級(jí)法)注：其中板數(shù)的取舍，只能取其整數(shù)并大于計(jì)算值五、理論板數(shù)的計(jì)算 六、板效率 七、討論題 一 、分離苯甲苯的精餾塔，按以下三種方式冷凝，塔頂?shù)谝粔K板上升蒸汽濃度為含苯0.8（摩爾分率）回流比均為2。問(wèn)：采用全凝器冷凝，在塔頂及回流處插兩支溫度計(jì)，測(cè)得溫度分別為t0，t1，問(wèn)t0，t1是否

2、相等？為什么？并求t0，t1的值？ 在圖1、2、3三種冷凝情況下，第一塊板濃度y1含苯0.8。 a. 比較溫度t1，t2，t3的大??；b.比較回流液濃度xL1,xL2,xL3的大?。籧. 比較塔頂產(chǎn)品濃度xD1,xD2,xD3的大小，將以上參數(shù)分別按順序排列，并說(shuō)明理由。t0y1t1xD1yV1xL1圖1t0y1t2xD21/3VxL2yV2圖2t0y1t3xD31/4VxL3yV31/3V圖3七、討論題 三種情況下，精餾段操作線(xiàn)是否相同？在同一yx圖上表示出來(lái)，并將三種情況下：xD，xL，yV的值在yx圖上表示出來(lái)。已知安托尼常數(shù)為： A B C苯 6.89740 1206.35 220.2

3、37甲苯 6.953 1343.94 219.58t0y1t1xD1yV1xL1圖1t0y1t2xD21/3VxL2yV2圖2t0y1t3xD31/4VxL3yV31/3V圖3七、討論題 解：（1）t0是露點(diǎn)溫度，t1是泡點(diǎn)溫度 t0 t1 圖解法： 在t-x-y圖上，從x=0.8處作垂線(xiàn)與t-x及t-y線(xiàn)相交于a、b兩點(diǎn)，則a點(diǎn)為泡點(diǎn)，t1=84.3，b點(diǎn)為露點(diǎn) t0=89。tx,ya,t1b ,t00.8t0t1 假設(shè)正確 同理，設(shè)露點(diǎn)t0=89 則：PA0=991.62mmHg PB0=396.06mmHgy=0.797 假設(shè)正確七、討論題 解： 解析（試差法） 由x、y與PA0、PB0

4、的關(guān)系：其中：P=760mmHg若求泡點(diǎn)：則設(shè)若求露點(diǎn)：則設(shè) 假設(shè)泡點(diǎn)t1=84.3,則PA0=863.98mmHg PB0=338.84mmHg 取=2.46由y=0.8時(shí)代入上式得：x=0.62，則在t-x-y圖得露點(diǎn)t0=89同理當(dāng)x=0.8時(shí)，得 y=0.91，在t-x-y圖得泡點(diǎn)t1=84.3。結(jié)論：（1）混合物冷凝與沸騰時(shí)的溫度不等，即露點(diǎn)與泡點(diǎn)溫度不等（2）汽液平衡時(shí)，兩相溫度相同。 七、討論題 c. 利用平衡關(guān)系求解：七、討論題 （2）解法一第一種情況：yV1=xL1=xD1=0.8第二種情況：分凝器，yV2與xL2達(dá)平衡，則塔頂分凝器相當(dāng)于一塊理論板，由汽液平衡關(guān)系有： =2

5、.46 又由物料衡算 得 聯(lián)立可解出：xL2=0.757； yV2=xD2=0.884t0y1t1xD1yV1xL1圖1t0y1t2xD21/3VxL2yV2圖2a. （2）解法一第三種情況：xL3=0.769 yV3=xD3=0.891 由回流比R=2；知 分流量=出口點(diǎn)物料衡算 得：故 xL1 xL2 xL3 xD1 xD2 xD3 0.8 0.757 0.769 0.8 0.884 0.861 xL1 xL3 xL2 xD2 xD3 xD1以xL為橫坐標(biāo)，t-x-y查泡點(diǎn)線(xiàn)得：t2t3t1 解法二：用杠桿規(guī)則七、討論題 t0y1t3xD31/4VxL3yV31/3V圖3七、討論題 （3）

6、作三種情況下的操作線(xiàn)解法一：將分凝器作為第0塊理論板，包括在操作線(xiàn)之中，此時(shí)操作線(xiàn)斜率 互為平行，過(guò)點(diǎn)（xDi,xDi）如圖所示：yV3yV2yV1xD1xD3xD2xL1xL2xL3（3）作三種情況下的操作線(xiàn)解法二：將分凝器去掉，以第一塊板組成為精餾段的操作頂點(diǎn) 第一種線(xiàn)頂點(diǎn) y1=0.8 x=xL1 第二種線(xiàn)頂點(diǎn) y1=0.8 x=xL2 第三種線(xiàn)頂點(diǎn) y1=0.8 x=xL2 實(shí)際延長(zhǎng)即是圖 總結(jié)： 操作線(xiàn)的作法； 分凝器xDxL達(dá)平衡， xDxL，即相當(dāng)于一塊理論板七、討論題 yV3yV2yV1xD1xD3xD2xL1xL2xL3七、討論題 二、苯與甲苯精餾塔進(jìn)料量為1000 kmol

7、/h，濃度為0.5，要求塔頂產(chǎn)品濃度不低于0.9，塔釜濃度不大于0.1（皆為苯的摩爾分率）泡點(diǎn)液相進(jìn)料，間接蒸汽加熱，回流比為2。 當(dāng)滿(mǎn)足以上工藝要求時(shí)，塔頂，塔底產(chǎn)品量各為多少？ 采出560 kmol/h行嗎？采出最大極限值是多少？ 當(dāng)采出量535 kmol/h時(shí)，若仍要滿(mǎn)足原來(lái)的產(chǎn)品濃度要求，可采取什么措施？作定性分析。 解：由已知有：F=1000kmol/h ；xF=0.5 ； xD=0.9 xW=0.1 q=1 R=2代入數(shù)據(jù)有：解之得：D=500kmol/h W=500kmol/h 若采出560 kmol/h，而xD不變是不可能的。 進(jìn)料中含易揮發(fā)組分只有D=500kmol/h則要求

8、采出的560 kmol/h中含易揮發(fā)組分應(yīng)為： 5600.9=504 kmol/h達(dá)不到xD=0.9的工藝要求。而塔頂?shù)淖畲蟛沙隽科?、討論題 要保證采出量為560kmol/，則塔頂產(chǎn)品所能達(dá)到的最大濃度為：七、討論題 D=535 kmol/h1進(jìn)料NT精 總結(jié)：(1)xD，xW，D，W受物料衡算的限制，不能同時(shí)假定； (2)描述精餾的參數(shù)，如F，D，W，xF，xD，xW，R，q，NT相互影響，相互制約，它們之間的關(guān)系同時(shí)滿(mǎn)足物料衡算，汽液相平衡方程，以及理論板數(shù)NT 。七、討論題 三、在精餾塔的操作中，若F、V維持不變，而xF由于某種原因降低，問(wèn)可用哪些措施使xD維持不變？并比較這些方法優(yōu)點(diǎn)。 增大回流比 降低主品量 降低進(jìn)料位置 使xW下降 改變q值，使q=1變?yōu)閝1 塔內(nèi)熱負(fù)荷加大 例4-5 一列管換熱器外表面積為40m2，列管為252.5mm的鋼管。用飽和水蒸氣將處理量為2.5104kg/h的油從40加熱到80油走管程且為湍流。蒸汽走殼程，壓力為2at (絕壓)，冷卻對(duì)流傳熱系數(shù)21.2104W/m2K,油的平均比熱cp=2.1103kJ/kgK(1) 當(dāng)油的處理量增加一倍時(shí)，油的出口溫度為多少？若要保持油的出口溫度仍為80，換熱器是否能用？(2) 若不能用，可采取那些措施？(3) 并聯(lián)或串聯(lián)多大面積的換熱器才夠用？要考慮那些問(wèn)題？(4) 處理量增大一