双组分连续精馏过程的物料衡算.doc

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 Λ321常数

=====''3'2'1V V V V Λ常数=====L L L L Λ321常数

=====''

3'

2'1L L L L Λ

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