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二元精餾過(guò)程的幾種特殊情況1、直接蒸汽加熱2、回收塔(提餾塔)3、多側(cè)線精餾塔8/8/20231二元精餾過(guò)程的幾種特殊情況1、直接蒸汽加熱7/24/20231.直接蒸汽加熱(1)全塔物料衡算式形式不同與間接蒸汽加熱流程相比:適用范圍:水溶液,且水是難揮發(fā)組分
【結(jié)論】8/8/202321.直接蒸汽加熱(1)全塔物料衡算式形式不同與間接蒸汽加熱流(2)精餾線、q線、提餾線方程形式相同思考:L與W關(guān)系?V與V。關(guān)系?V=V。L=W
-----過(guò)點(diǎn)(xW,0
)8/8/20233(2)精餾線、q線、提餾線方程形式相同思考:L與W關(guān)在相同條件(F、xF、q、D、xD、R相同)下,直接蒸汽加熱與間接蒸汽加熱相比:精、提操作線及q線是否重合?【思考】直接蒸汽加熱與間接蒸汽加熱時(shí)的精、提操作線及q線分別重合,但提餾段操作線需延長(zhǎng)至c(xW,0)。理論板N:同原來(lái)的求法,N直>N間。8/8/20234在相同條件(F、xF、q、D、xD、R相同)下,直接蒸汽思考:與間接蒸汽加熱相比,直接蒸汽加熱有何優(yōu)缺點(diǎn)??jī)?yōu)點(diǎn):可以用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塔釜鼓泡器代替造價(jià)昂貴的再沸器,且需要的加熱蒸汽壓力較低;缺點(diǎn):需要的理論板數(shù)略有增多、塔釜排出更多的廢液。8/8/20235思考:與間接蒸汽加熱相比,直接蒸汽加熱有何優(yōu)缺點(diǎn)??jī)?yōu)點(diǎn):7/2、回收塔(提餾塔)特點(diǎn):從第一塊板加料,無(wú)精餾段加料情況:冷液或泡點(diǎn)進(jìn)料。FxFDxDWxW條件:(1)回收稀溶液中的輕組分,而對(duì)餾出液濃度要求不高;(2)物料在低濃度下,相對(duì)揮發(fā)度大,不用精餾段也可達(dá)到xD8/8/202362、回收塔(提餾塔)特點(diǎn):加料情況:FxFDxDWx提餾段操作線方程、q線方程同常規(guī)塔
理論板N:由提餾線與q線的交點(diǎn)a,開(kāi)始向下畫階梯。
c
要提高餾出液組成,當(dāng)操作線上端移至點(diǎn)e(挾緊點(diǎn)),則汽相濃度D=xDmax8/8/20237提餾段操作線方程、q線方程同常規(guī)塔理論板N:由提餾線與q線例9(P372):在具有兩層理論板的提餾塔中,分離水溶液中的易揮發(fā)組分。原料液流量為100kmol/h,組成為0.2(易揮發(fā)組分的摩爾分率),q為1.15的冷液進(jìn)料。在操作范圍內(nèi)平衡關(guān)系可視為y=3x。塔底用直接蒸汽加熱,飽和蒸汽用量為50kmol/h,試求餾出液組成和易揮發(fā)組分的回收率。FxFDxDWxWV0,y0=08/8/20238例9(P372):在具有兩層理論板的提餾塔中,解:本題為提餾塔,原料液從塔頂加入,塔底無(wú)再沸器,直接蒸氣加熱。因塔內(nèi)恒摩爾流動(dòng),故W=L’=qF=1.15×100=115kmol/h由全塔物料衡算得:D=F+V0-W=100+50-115=35kmol/h且V’=V0=50kmol/h提餾段操作線方程為:對(duì)第二層理論板,y2’與xw成平衡關(guān)系,故FxFDxDWxWV0,y0=0V’’y2’x2’12x1’8/8/20239解:本題為提餾塔,原料液從塔頂加入,塔底無(wú)再沸器,直接蒸氣加y2’與x1’成操作線關(guān)系,即由全塔物料衡算得聯(lián)立式(1)和(2)得xD=0.387xw=0.056易揮發(fā)組分的回收率為:8/8/202310y2’與x1’成操作線關(guān)系,即7/24/2023103、多側(cè)線精餾塔
有多股進(jìn)料與側(cè)線出料的精餾塔稱為復(fù)雜塔。解決方法:
若精餾塔中共有i個(gè)側(cè)線,則計(jì)算時(shí)應(yīng)將全塔分成(i+1)段。通過(guò)每段的物料衡算,可分別寫出相應(yīng)段的操作線方程式。圖解理論板層數(shù)的原則與常規(guī)塔的相同。
解決復(fù)雜塔問(wèn)題的主要手段仍是:物料衡算要搞清楚每一段的氣液兩相物流的量的關(guān)系F1q1xF1F2q2xF2DxD?ПШWxWss+1L”,xsV”,ys+18/8/2023113、多側(cè)線精餾塔有多股進(jìn)料與側(cè)線出料的精餾塔兩股進(jìn)料將塔分成三段,得三個(gè)操作線方程第一段第二段第三段①操作線方程F1q1xF1F2q2xF2DxD?ПШWxWss+1L”,xsV”,ys+11)多股進(jìn)料8/8/202312兩股進(jìn)料將塔分成三段,得三個(gè)操作線方程第一段第二段第三段①操②q線方程
q線方程數(shù)與進(jìn)料股數(shù)相同,各股進(jìn)料的q線方程仍與單股加料時(shí)相同思考:無(wú)論加料狀況如何,三段操作線的斜率有何變化趨勢(shì)?無(wú)論加料狀況如何,操作線的斜率增加的。8/8/202313②q線方程q線方程數(shù)與進(jìn)料股數(shù)相同,各股進(jìn)料的q線方(2)側(cè)線出料側(cè)線抽出的產(chǎn)品可為塔板上的泡點(diǎn)液體或板上的飽和蒸氣。sS+1L’’,x’’sv”,y’’s+1側(cè)線出料為飽和液體:L”=L-D”側(cè)線出料為飽和蒸氣:V”=V+D”“““““8/8/202314(2)側(cè)線出料側(cè)線抽出的產(chǎn)品可為塔板上的泡點(diǎn)液體或板上的飽和
無(wú)論何種情況,第II段操作線斜率必小于第I段。側(cè)線產(chǎn)品組成為xD'的飽和液體側(cè)線產(chǎn)物組成為yD'的飽和蒸氣8/8/202315無(wú)論何種情況,第II段操作線斜率必小于第I段
泡點(diǎn)回流,塔釜間接加熱,理想液體第一股加料:F1=10kmol/h,XF1=0.6q1=1第二股加料:F2=5kmol/h,XF2=0.4,q2=0要求:XD=0.90,Xw=0.02.求:1)D,W2)R=1時(shí)求第二段操作線P332例6-7)8/8/202316泡點(diǎn)回流,塔釜間接加熱,理想液體P332例6-7)7解:(1)對(duì)全塔作物料恒算:
D=7.35kmol/h,W=7.65kmol/h(2)精餾塔被分成三段。如圖所示,第一段為濃進(jìn)料口以上部分,它與一般精餾段相同,操作線為8/8/202317解:(1)對(duì)全塔作物料恒算:7/24/202317第二段:L=RD=17.35=7.35kmol/hV=(R+1)D=27.35=14.7kmol/hq1=1L”=L+q1F1=7.35+10=17.35kmol/hV”=V-(1-q1)F1=14.7kmol/h8/8/202318第二段:L=RD=17.35=7.35kmol/hV第三段稀進(jìn)料口一下的塔段操作線方程于一般提餾段相同:q2=0L’=L”
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