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1、传质与分离过程学时 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望操作线的斜率和截距分别为 全回流操作时不向塔内进料，也不从塔内取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两段的操作线合二为一。操作线与对角线重合，操作线方程为一、全回流和最小回流比(2)最少理论板层数 回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两操作线与对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，汽液两相间的传质推动力最大，因此所需理论板层数最少，以Nmin表示。一、全回流和最小回
2、流比 xDxWxF回流比与理论板层数的关系 R 越大 NT 越少 R1 R2 R3 Nmin用芬斯克(Fenske)方程式计算，芬斯克方程式通过逐板计算法推得。由汽液平衡方程得 操作线方程为 一、全回流和最小回流比 对于塔顶全凝器第1层理论板的汽液平衡关系为 第1层和第2层理论板之间操作关系为 所以 一、全回流和最小回流比 第2层理论板的汽液平衡关系为 则 重复上述的计算过程，直至塔釜（塔釜视作第 N+1 层理论板）为止，可得一、全回流和最小回流比 令 对于全回流操作，N=Nmin一、全回流和最小回流比 几何平均对两组分物系，略去下标 A、B注意 一、全回流和最小回流比 芬斯克方程式v 求得的
3、最小理论板层数不含再沸器 v 为全塔平均相对挥发度2.最小回流比(1)最小回流比的概念 对于一定分离任务，减小操作回流比，两操作线向平衡线靠近，所需理论板层数增多。当回流比减小到某一数值，两操作线的交点d落到平衡线上，此时，若在平衡线与操作线之间绘阶梯，将需要无穷多阶梯才能到达点d，相应的回流比即为最小回流比，以Rmin表示。一、全回流和最小回流比 xDxWxF R1 R2夹紧区夹紧点最小回流比斜率xqyq g(2)最小回流比的求法 作图法 一、全回流和最小回流比 最小回流比计算式非正常平衡曲线最小回流比的求法一、全回流和最小回流比 解析法 泡点进料 露点进料 一、全回流和最小回流比 二、适宜
4、回流比的选择 分离任务一定R操作费用设备费用塔径能耗L、VR设备费用塔高理论板数适宜回流比的选择1操作费用2设备费用3总费用 选择适宜的回流比需进行经济权衡，根据生产实践经验，取 统计表明，实际生产中的操作回流比以下列范围使用较多：二、适宜回流比的选择 适宜回流比计算式一、吉利兰(Gilliland)关联图 精馏塔理论板层数除了可用前述的逐板计算法和图解法求算外，还可用简捷法计算。通常采用的简捷法为吉利兰关联图。吉利兰关联图二、求理论板层数的步骤简捷法求理论板层数的步骤v 先按设计条件求出最小回流比Rmin，并选择操 作回流比R。v 计算全回流下的最少理论板层数Nmin。v 利用吉利兰关联图，
5、计算全塔理论板层数N。v 用精馏段的最小理论板层数Nmin1代替全塔的 Nmin，确定适宜的进料板位置。由芬斯克方程式m1为精馏段平均相对挥发度二、求理论板层数的步骤一、直接蒸汽加热 v 待分离的物系为水溶液1.直接蒸汽加热应用背景及意义直接蒸汽加热的应用背景直接蒸汽加热的意义v 省掉再沸器，减少设备费v 水为难挥发组分v 提高加热蒸汽利用率，节约能耗，减少操作费直接蒸汽加热 直接蒸汽加热精馏塔的精馏段操作线和 q 线与常规塔相同，但提馏段操作线方程应予修正。2.直接蒸汽加热理论板层数的计算总物料衡算 易挥发组分衡算 一、直接蒸汽加热 对于塔内恒摩尔流动当则提馏段操作线与横轴的交点坐标为 g(
6、xW,0)一、直接蒸汽加热 提馏段操作线方程xDabxWcxFefd12345直接蒸汽加热时理论板层数的图解法v 物系在低浓度下的相对挥发度较大，无精馏 段也可达到希望的馏出液组成1.提馏塔的特点及应用背景提馏塔的应用背景v 塔顶进料，塔顶馏出物全部采出，无回流提馏塔的特点v 只有提馏段，而没有精馏段v 回收稀溶液中的轻组分二、提 馏 塔 提馏塔装置示意图正丁醇水物系分离的双塔流程示意图2.提馏塔的理论板层数的计算 提馏塔的操作线方程与一般精馏塔的提馏段操作线方程相同。泡点进料操作线方程 二、提 馏 塔 xDabxWcxFefd1234提馏塔理论板层数的图解法三、塔顶采用分凝器 精馏塔的上升蒸汽先进入分凝器，在分凝器中蒸汽部分冷凝，冷凝液作为回流返回塔内，未被冷凝的蒸汽进入全凝器，在全凝器中被全部冷凝，冷凝液作为产品采出。通过调整分凝器中冷却介质的流量或进口温度，即可调整精馏塔的回流比。塔顶采用分凝器的精馏装置1精馏塔2分凝器3全凝器y1xD（yL=xD）yL与 xL平衡关系y1与 xL操作关系 操作线方程 y1=L/V xL+D/V xD练 习 题 目思考题作业题:11、131.全回流操作的特点是什么，有何实际意义？2.回流比如何计算，对理论板层数有何影响？3.简捷法求理论板层数的原理是什么？4.直接蒸汽加热、提馏塔、塔顶分凝器有何应用背 景，其理论板层数如何用图解法求解？