进料热状况及q线方程

化工原理课程论文

题目：进料热状况及进料方程

院（系）：资源与环境工程学院化学工程与工艺

班级：化工09-2 姓名：武欣

学号： 22

指导教师：熊楚安

教师职称：教授

进料热状况参数及进料方程

武欣

黑龙江科技学院资源与环境工程学院, 哈尔滨, 150000

摘要：通过改变进料的状态，分析进料热状况对精馏的影响。并对五种进料热状态进行逐一定性分析，从物料衡算和热量衡算理论推导出q 线方程。

关键词： 热状况 进料方程 理论板数

the parameter of Feed condition and feed equation Wuxin

Natural Resources and Environmental Engineering Faculty.HeiLongJiang Institute of Science and Technology, Haerbin 150000 ,china;

Abstract: The paper discusses the influence of Feed condition during rectification. Qualitative analysis these five kinds of Feed condition. Exploiting material balance and heat conservation deduce feed equation.

Keywords :condition of material feed equation tne number of theoretical plate

引言：

在精馏过程中，影响精馏效果及精馏质量的因素，除了与精馏塔的结构有关外，还与进料的状态有密切关系。精料热状况的不同，使精馏塔内精馏段和提馏段的上升蒸汽和下降液体的流量大不相同。与此同时，由于进料所携带的热量，决定了精馏塔辅助设备中的，塔底再沸器及塔顶的冷却器的耗热量不同。这样，在工厂设计中就要考虑设备的尺寸及工作状态。并且，由于精馏段操作线方程与提馏段操作线方程的交点为q 线方程，所以精料状态的不同是精料方程发生改变。例如，当液体泡点进料时，q 的值取1，相应的q 线为垂直于x 轴。而当饱和蒸汽进料时，q 值取0，此时q 线方程为垂直于y 轴的直线。由于q 值得不同，精馏塔所需的理论板数不同，这样在实际生产中就要考虑实际板数与进料热状况的关系。

一、进料热状况参数

在精馏塔内，由于原料的热状况不同，从而使进料板上升的蒸汽量和下降的液体量发生变化。为了分析进料的流量及热状况对精馏操作的影响，对进料板作为料衡算和热量衡算。

总物料衡算：

V L V L F +'='++ （1）

总热量衡算：

V L V L F VH h L H V Lh Fh +'='++ （2）

式中H V ——蒸汽的摩尔焓，kJ/kmol;

H L ——液体的摩尔焓，kJ/kmol h F ——原料的摩尔焓，kJ/kmol

由于塔内各板上的液体和蒸气均呈饱和状态，相邻两板的温度和气液组成变化不大，所以可近似认为

===-h h h F F 1原料在饱和液体状态下的摩尔焓===+H H

H 1F F 原料在饱和

蒸汽状态下的摩尔焓

h L VH H V Lh Fh F '+='++

整理后得 h L L Fh H V V

F )()(-'-='- （3）

将式（1）代入（3）得

[]h L L Fh H L L F F )()(-'-=-'-

))(()(h H L L h H F F --'=-

F

L

L h H h H F -'=--

令 F

L L h H h H q F -'=--=

（4）

即 饱和液体的焓

饱和蒸气的焓原料焓

饱和蒸气的焓--=q

原料的摩尔气化潜热

蒸气所需要的热量每摩尔原料汽化为饱和=

式中，q 为进料热状况参数，进料热状况不同，q 值亦不同。 由（1）得

qF L L +=

' （5）

代入（1）得

F q V V )1(--=' （6）

式（5）和（6）关联了精馏塔内的精馏段与提馏段上升蒸气量V 、V ’，下降液体量L 、L ’，原料液量F 及进料热状况q 之间的关系。

二、 进料热状况参数q 的计算

根据q （L

V F

V h H h H q --=）值的大小，精馏塔的进料通常有

五种状况。

○

1q>1，过冷液体进料。因为h F

F L L +>',

V V >'

○

2q=1，饱和液体进料。因为h F

进入提馏段，而两段上升的蒸汽流量相等。

F L L +='，V V >'

○

30

F

○

1图’

F

○

2图