正文 任務二 連續精餾過程的計算(3 / 3)

(1)在y-x圖上作出相平衡線和對角線。

(4)作梯級,求理論塔板數。從a點開始在精餾段操作線與平衡線之間畫水平線及垂直線組成的直角梯級,當梯級跨越兩操作線交點d點時,則改在提餾段操作線與相平衡線之間畫梯級,直至梯級的垂線跨過點c(xW,yW)為止。每一級水平線表示應用一次氣液相平衡關係,即代表一塊理論板,每一根垂線表示應用一次操作線關係,梯級的總數即為理論塔板總數。由於將再沸器作為一塊理論板,因此理論板總數為梯級總數減去1。越過兩操作線交點d的那一塊理論板為適宜的進料板。

練習

用常壓精餾塔分離二元混合物,用圖解法求理論塔板數,根據圖示完成填空。

(1)直線ab名稱為__________線;其方程式(數據)為__________。

(2)直線eq名為__________線;其方程式(數據)__________為。進料狀況為飽和液體進料,q=__________。

(3)xF=__________;xD=__________;xW=__________。

(4)理論塔板數近似為__________塊(含塔釜)。精餾段理論塔板數為__________。提餾段塔板數為__________。

3.實際塔板數

練習

完成某分離任務需理論板數為NT=7(包括再沸器),若ET=50%,則塔內需實際板數(不包括再沸器)為__________塊。

四、回流比的影響和選擇

回流是保證精餾過程連續穩定進行的必要條件,是精餾過程的重要參數,其大小直接影響精餾的操作費用和投資費用,也影響精餾塔的分離程度。回流比有兩個極限,上限為全回流時的回流比,下限為最小回流比。適宜的回流比介於兩極限之間。

1.全回流與最少理論塔板數

塔頂上升蒸氣經冷凝後全部流回塔內,這種回流方式稱為全回流。全回流時塔頂產品量D=0,回流比R=L/D→∞,這時進料量F及塔釜產品量W均為零,既不向塔內進料,也不從塔內取出產品。此時生產能力為零。

全回流時全塔無精餾段、提餾段之分,操作線與對角線y=x重合。可見,全回流時操作線離氣液平衡線的距離最遠,完成一定的分離任務所需的理論塔板數最少,稱為最少理論板數,記作Nmin。

全回流在實際生產中沒有意義,但在裝置開工、調試、操作過程異常或實驗研究中多采用全回流。

練習

在某二元混合物,α=3,全回流條件下xn=0.3,則yn-1=__________。

當回流從全回流逐漸減小時,精餾段操作線的截距隨之增大,兩操作線皆向相平衡線靠近,即達到相同分離要求所需的理論塔板數增多。當回流比減小至兩操作線的交點正好落在相平衡線上時,交點處的氣液兩相已達平衡,圖解時無論繪多少階梯都不能跨過點d,則達到一定分離要求所需的理論塔板數為無窮多,此時的回流比稱為最小回流比,記作Rmin。

式中xq、yq——相平衡線與q線交點d的坐標(互為平衡關係)。

3.適宜回流比的選擇

實際操作回流比應根據經濟核算確定,以期達到完成給定任務所需設備費用和操作費用的總和為最小。

【例6-3】在常壓操作的精餾塔中分離苯-甲苯混合液。已知物係的相對揮發度為2.4,原料液組成為0.44,要求將混合液分離為含苯0.974的餾出液和釜殘液中含苯不高於0.0235(均為摩爾分數)。泡點進料,塔頂為全凝器,塔釜為間接蒸氣加熱,操作回流比為最小回流比的2倍。求精餾段操作線方程。