双组分连续精馏过程物料衡算
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第四节 双组分连续精馏过程的物料衡算
一、理论板的概念及恒摩尔流假定
1.理论板的概念 理论板—离开该塔板的蒸汽和液体互成平衡。
2.恒摩尔流假定
恒摩尔流:指在精馏塔内,无中间加料或出料的情况下,每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等(恒摩尔气流),每层塔板下降液体的摩尔流量也相等(恒摩尔液流)。
(1)恒摩尔气流(气化)
精馏段:
提馏段: • 注意:V 不一定等于V '
V--精馏段上升蒸汽的摩尔流量, kmol/h;
V '--提馏段上升蒸汽的摩尔流量, kmol/h
(2)恒摩尔液流(溢流)
精馏段:
提馏段: 注意:L 不一定等于'L
L —精馏段任一塔板下降液体流量,kmol/h L '—提馏段任一塔板下降液体流量,kmol/h
若恒摩尔流动假设成立,则有1kmol 蒸汽冷凝,同时就必须有1kmol 的液体气化。 满足恒摩尔流的条件:
(1)两组分的摩尔汽化潜热相等;(2)两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略不计;(3)塔设备保温良好,热损失可以忽略不计。
二、物料衡算和操作线方程
1.全塔物料衡算
常数=====V V V V 321常数
=====''3'2'1V V V V 常数=====L L L L 321常数
=====''
3'
2'1L L L L
设:F 、D 、W ——kmol/h
x F 、x D 、x W ——摩尔分数
连续稳定操作,故:
总物料:
易挥发组分:
塔顶采出率: ; 塔底采出率:
塔顶易挥发组分回收率
塔底难挥发组分回收率
【例题7-3】
2.操作线方程
(1)精馏段操作线方程
令
D L
R = 为回流比 精馏段操作线方程
W x ⎩⎨⎧+=+=W D F Wx Dx Fx W D F W D W F x x x x F D --=)(W D F D x x x x F W --=)(W D W F x x x x F D --=W
D F D x x x x F W --=%100A ⨯=F D Fx Dx η%100)1()1(B ⨯--=F W x F x W
η⎩⎨⎧+=+=+D n n Dx Lx Vy D L V 1D n n x D L D x D L L y +++=
+11
11+++=
+R x x R R y D
n n
其意义:表示在一定的操作条件下,精馏段内自任意第n 块板下降液相组成x n 与其相邻的下一块(即n+1)塔板上升蒸汽组成y (n+1)之间的关系。
精馏段操作线的绘制:
当R, D, x D 为一定值时,该操作线为一直线。
(方法一) 斜率: 截距: (方法二)过点a (x D ,x D )及点c (0, x D /(R+1))的一条直线。
课堂练习:习题7-5
练习:在连续操作的精馏塔中,每小时要求蒸馏2000kg 含水90%(质量百分数,以下同)的乙醇水溶液。馏出液含乙醇95%,残液含水98%,若操作回流比为3.5,问回流量为多少?[答:L=602.2kg /h ]
小结:理论板的概念及恒摩尔流假定;全塔物料衡算及精馏段操作线方程。 作业:习题7-6
V L 1=+R R 1
D
+R x