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1、化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology关于多组分精馏AL第一页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology4.1.1 多组分精馏的特
2、点和精馏方案的选择多组分精馏的特点和精馏方案的选择一一 多组分精馏原理多组分精馏原理多组分多组分混合物混合物精馏过程ESA塔釜蒸汽塔釜蒸汽加热加热液体多次部分汽化蒸汽多次部分冷凝采用相际相际传质传质传热传热 实现组分分离富集于塔顶富集于塔顶富集于塔釜富集于塔釜各组分相各组分相对挥发度对挥发度不同不同 概述概述4.1R第二页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Techno
3、logy1、多组分精馏设备数、多组分精馏设备数对于对于n组分系统：所需设备数组分系统：所需设备数塔数换热器数泵数其他（n-1）2（n-1）3（n-1）2、多组分精馏方案数、多组分精馏方案数精精馏馏方方案案顺序分馏顺序分馏顺序分凝顺序分凝按挥发度递减按挥发度递减按挥发度递增按挥发度递增按挥发度交错按挥发度交错方案数共方案数共二二 多组分精馏方案多组分精馏方案 概述概述4.1第三页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemica
4、l Vocation College of Technology举例：四组分系统分离方案：举例：四组分系统分离方案：B.C.DC.DCBDA.B.C.DA（a）A.B.C.DDA.B.CABCA.B（b）A.B.C.DDA.B.CAB.CBC（e）A.B.C.DC.DA.BCDAB（c）A.B.C.DAB.C.DDB.CBC（d）图4-2 四组分精馏的五种精馏方案 概述概述4.1第四页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-che
5、mical Vocation College of Technology满足工艺要求满足工艺要求1产品的质量和纯产品的质量和纯度要求度要求2保证安全生产保证安全生产4.1.2 多组分精馏方案的选择原则多组分精馏方案的选择原则能量消耗少能量消耗少 精馏塔的能量用精馏塔的能量用户有：塔顶冷凝户有：塔顶冷凝器（主要消耗冷器（主要消耗冷量）、塔釜再沸量）、塔釜再沸器（主要消耗热器（主要消耗热量）、泵（主要量）、泵（主要消耗电能）消耗电能）设备投资少设备投资少 设备投资包括设设备投资包括设备的购置和维修备的购置和维修费、操作费用等。费、操作费用等。保证设备投资少。保证设备投资少。如使用并联流程，易分解、
6、聚合的物质减少加热次数或降低操作温度！如易燃、易爆、腐蚀性介质一般都要先行分离！需要遵循如下原则：1）腐蚀性介质应先分离2）量大的组分应先分离3）相对挥发度接近者或分离要求高者最后分离。在不同的精馏方案下其能量消耗是不同的，概述概述4.1第五页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology4.1.3 精馏塔的结构精馏塔的结构 概述概述4.1第六页，讲稿共六十三
7、页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology表4-1板式塔主要性能比较塔板结构塔板生产能力（以蒸汽负荷计算）塔板效率（当负荷为最大效率的82%时）负荷弹性（最大负荷与最小负荷之比）液体阻力（负荷为最大值的85%）mmHg塔板间距相当造价比较泡罩塔10.805804008001浮阀塔1.21.30.89503006002/3筛板塔1.21.40.83404008001/2舌
8、形塔板塔1.30.824403006001/2浮动喷射塔1.3-56-300-栅板塔1.22.00.753303004001/2波纹板塔1.21.60.73203004001/2 概述概述4.1第七页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology图4-11裂解气深冷分离顺序分离流程1-碱洗塔 2-干燥塔 3-脱甲烷塔 4-脱乙烷塔 5-乙烯塔 6-脱丙烷塔7-
9、脱丁烷塔8-丙烯塔 9-冷箱 10-脱炔反应器 11-绿油塔21934,C10H2C20678C4C5+C3=C30511C10C2=101011C10裂解气案例案例1 深冷分离深冷分离-顺序分离流程顺序分离流程多组分精馏过程典型案例 4.2第八页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology案例案例2 深冷分离深冷分离-前脱乙烷流程前脱乙烷流程1-碱洗塔 2
10、-干燥塔 3-脱乙烷塔4-加氢脱炔 5-脱甲烷塔6-冷箱7-乙烯塔 8-脱丙烷塔9-丙烯塔 10-脱丁烷塔器 图4-12裂解气前脱乙烷分离顺序分离流程213,8C4C5+C3=C3046C207C10C2=裂解气5910多组分精馏过程典型案例 4.2第九页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology123过热水蒸汽过热水蒸汽48补充过补充过热水蒸汽热水蒸汽5
11、679101112131415图图4-13 乙苯脱氢生产苯乙烯流程乙苯脱氢生产苯乙烯流程1-乙苯蒸发器乙苯蒸发器 2-乙苯加热器乙苯加热器 3-混合器混合器 4-脱氢反应器脱氢反应器 5-废热锅炉废热锅炉 6-水冷器水冷器 7-盐水冷凝器盐水冷凝器8-气液分离器气液分离器 9-油水分离器油水分离器10-阻聚剂添加槽阻聚剂添加槽 11-乙苯蒸出塔乙苯蒸出塔 12-苯苯-甲苯回收塔甲苯回收塔 13-苯苯-甲苯分离塔甲苯分离塔 14-苯乙烯粗馏塔苯乙烯粗馏塔 15-苯乙烯精馏塔苯乙烯精馏塔苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯焦油焦油水相水相燃料气燃料气乙苯乙苯案例案例3 乙苯脱氢生产苯乙烯乙苯脱氢生产苯
12、乙烯多组分精馏过程典型案例 4.2第十页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology简捷法计算流程简捷法计算流程多组分精馏过程典型案例分析 4.3第十一页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-
13、chemical Vocation College of Technology物料衡算物料衡算1塔顶温度和塔釜温度的确定塔顶温度和塔釜温度的确定 2最小回流比和和回流比的计算最小回流比和和回流比的计算 3计算最少理论塔板数计算最少理论塔板数 4简捷法计算具体步骤简捷法计算具体步骤多组分精馏过程典型案例分析 4.3第十二页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technol
14、ogy 用吉利兰图或尔波用吉利兰图或尔波-马克多斯关联图计算理论塔板数马克多斯关联图计算理论塔板数5 用克尔克勃莱特法确定进料位置用克尔克勃莱特法确定进料位置6 计算冷凝器和再沸器的热负荷 7 计算过程各项目合理性、正确性校核计算过程各项目合理性、正确性校核8简捷法计算具体步骤简捷法计算具体步骤多组分精馏过程典型案例分析 4.3第十三页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of
15、 Technology4.3.1 多组分精馏物料衡算多组分精馏物料衡算 多组分精馏不能对所有组分都提出分离要求，而只能对其中一种或两种组分多组分精馏不能对所有组分都提出分离要求，而只能对其中一种或两种组分规定分离要求。规定分离要求。规定了分离要求的组分称为关键组分规定了分离要求的组分称为关键组分，关键组分的分离要求一旦被确定，其它组分的，关键组分的分离要求一旦被确定，其它组分的分离程度随之被规定。分离程度随之被规定。1、关键组分选择：、关键组分选择：关关键键组组分分重关键组分重关键组分HK关键组分中关键组分中i,j较小的组分。较小的组分。轻关键组分轻关键组分LK关键组分中关键组分中i,j较大的
16、组分。较大的组分。LK和和HK可以使可以使相邻的，也可以相邻的，也可以使不相邻的。使不相邻的。多组分精馏过程典型案例分析 4.3固定条件下各组分固定条件下各组分的相对挥发度是一的相对挥发度是一定的。定的。一一一一 清晰分割法物料衡算清晰分割法物料衡算清晰分割法物料衡算清晰分割法物料衡算第十四页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology2、清晰分割法规定：、
17、清晰分割法规定：比比LK更轻的组分，其塔釜采出量为更轻的组分，其塔釜采出量为0，即，即x w,LNK=0。比。比HK更重的组分，更重的组分，在塔顶的馏出量为在塔顶的馏出量为0，即，即xD,HNK=0。3、清晰分割法的应用范围：、清晰分割法的应用范围：1）各组分间）各组分间i,j 较大；较大；2）LK和和HK相邻的物系。相邻的物系。多组分精馏过程典型案例分析 4.34、清晰分割法物料衡算法、清晰分割法物料衡算法1）比）比LK更轻组分的物料衡算式：更轻组分的物料衡算式：F1=10F2(lk)=20F,3(hk)=30F4=25F5=15D1=10D2(lk)=xD3(hk)=yD4=0D5=0w1
18、=0w2(lk)=20-xw3(hk)=30-yw4=25w5=15第十五页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology2）比）比HK更重组分的物料衡算式：更重组分的物料衡算式：3）塔顶馏出液）塔顶馏出液D为：为：4）塔釜采出液）塔釜采出液W为：为：多组分精馏过程典型案例分析 4.34.3F1=10F2(lk)=20F,3(hk)=30F4=25F5=15D
19、1=10D2(lk)=xD3(hk)=yD4=0D5=0w1=0w2(lk)=20-xw3(hk)=30-yw4=25w5=15第十六页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology根据分离要求，计算根据分离要求，计算D和和W。给定馏出液中给定馏出液中LK的摩尔分率的摩尔分率xD,l和釜液中和釜液中HK的摩尔分率的摩尔分率xW,hLK和和HK的物料衡算：的物料
20、衡算：全塔的物料衡算为：全塔的物料衡算为：F=D+W第十七页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology设进料中组分设进料中组分i的摩尔分数为的摩尔分数为zi，则，则fi=F zi ,于是于是第十八页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组
21、分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology 给定馏出液中给定馏出液中HK的摩尔分率的摩尔分率xD,h和釜液中和釜液中LK的摩尔分率的摩尔分率xW,l第十九页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology 给定馏出液和釜液中给定馏出液和釜液中LK的摩尔分率的摩尔分率xD,l、xW,
22、l。则馏出液和釜液流量为：。则馏出液和釜液流量为：F=D+Wfi=F zi第二十页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology 给定馏出液中给定馏出液中LK的摩尔分率的摩尔分率xD,L和和LK的回收率的回收率L根据回收率的定义：根据回收率的定义：第二十一页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of c
23、hemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology应用举例应用举例例：某精馏塔进料组成如下表所示：例：某精馏塔进料组成如下表所示：组分甲烷乙烷丙烯 丙烷异丁烷正丁烷组成(mol%)53515201015100分离要求是：馏出液中分离要求是：馏出液中 ，釜液中，釜液中 试用清晰分割法确定馏出液和釜液的产物组成。试用清晰分割法确定馏出液和釜液的产物组成。解题步骤：解题步骤：1、设进料基准为、设进料基准为100kmol2、以乙烷为、以乙烷为LK，丙烯为，丙烯为HK进行物料
24、衡算。进行物料衡算。3、清晰分割法物料衡算过程表：、清晰分割法物料衡算过程表：第二十二页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology组分进料量Fi(kmol)馏出液量Di(kmol)釜液量Wi(kmol)甲烷550乙烷35350.05W0.05W丙烯150.025D15 0.025D丙烷20020异丁烷10010正丁烷1501510040 0.05W+0.0
25、25D60+0.05W 0.025D根据题义：根据题义：结合结合D+W=100得：得：D=37.84，W=62.160.94614.0543.10831.89262.1637.84第二十三页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology4、计算结果列表、计算结果列表组分进料量馏出液量釜液量F(kmol)z,i(%)D(kmol)xD,i(%)W(kmol)xw
26、,i(%)甲烷55513.200乙烷353531.89284.33.1085丙烯15150.9462.514.05422.6丙烷2020002032.2异丁烷1010001016.1正丁烷1515001524.110010037.8410062.16100第二十四页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology二二二二 非清晰分割法物料衡算非清晰分割法物料衡算
27、非清晰分割法物料衡算非清晰分割法物料衡算1、非清晰分割法应用范围、非清晰分割法应用范围1）LK和和HK可以可以 不相邻，之间有若干种组分。不相邻，之间有若干种组分。2）LK和和HK相邻，但原料中含有大量与相邻，但原料中含有大量与LK、HK相对挥发度接近的非关键组分。相对挥发度接近的非关键组分。2、非清晰分割法的假设、非清晰分割法的假设1）任意回流比任意回流比时，各组分在塔顶、塔釜产品中的分配和时，各组分在塔顶、塔釜产品中的分配和全回流全回流时相同。时相同。2）非关键组分非关键组分的分配规律与的分配规律与关键组分关键组分的分配规律相同。满足的分配规律相同。满足Fenske公式。公式。第二十五页，
28、讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology3、非清晰分割法解法：、非清晰分割法解法：1）LK、HK在全回流时的分配规律在全回流时的分配规律I、解析法、解析法 计算步骤计算步骤或或第二十六页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分
29、精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology2）以）以HK为基准组分，任意组分为基准组分，任意组分i的分配规律。的分配规律。结合结合 解得解得 di、wi第二十七页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of TechnologyII、图解法、图解法 计算步骤计算步骤此式的几何意义是：此式的几何意义是：直角坐标中
30、过点直角坐标中过点的一条直线。其斜率为的一条直线。其斜率为 。对关键组分对关键组分对任意组分对任意组分i此式的几何意义是：此式的几何意义是：直角坐标中过点直角坐标中过点的一条直线。其斜率为的一条直线。其斜率为 。若干若干条直条直线重线重合。合。第二十八页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology图示：图示：结合式结合式fi=di+wi可以算得可以算得di、
31、wi。LKHKi第二十九页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology应用举例应用举例某原料液的组成及在平均操作条件下的相平衡常数如下表：某原料液的组成及在平均操作条件下的相平衡常数如下表：0.710.841.672.174532176组成（组成（mol%）正戊烷正戊烷4异戊烷异戊烷3正丁烷正丁烷2异丁烷异丁烷1连续精馏分离该混合物，要求馏出液中回收原料中连
32、续精馏分离该混合物，要求馏出液中回收原料中95%的正丁烷，在釜液中回的正丁烷，在釜液中回收收95%的异戊烷。试计算的异戊烷。试计算:(1)用非清晰分割法确定各组分在馏出液和釜液中的组成。用非清晰分割法确定各组分在馏出液和釜液中的组成。(2)若为泡点进料，确定最小回流比若为泡点进料，确定最小回流比(3)当当R=1.3Rm时的理论塔板数时的理论塔板数*原料可视为理想体系原料可视为理想体系第三十页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-
33、chemical Vocation College of Technology1）以）以100kmol进料作为计算基准。进料作为计算基准。2）选定轻重关键组分，以正丁烷为）选定轻重关键组分，以正丁烷为LK，异戊烷为，异戊烷为HK。3）以异戊烷作为计算相对挥发度的基准。各组分相对挥发度如下：）以异戊烷作为计算相对挥发度的基准。各组分相对挥发度如下：解题步骤如下：解题步骤如下：4）应用解析法进行物料衡算）应用解析法进行物料衡算代入芬斯克公式得代入芬斯克公式得由回收率的定义可得：由回收率的定义可得：异丁烷1正丁烷2异戊烷(h)3正戊烷4Fi（kmol）6173245Ki2.171.670.840.7
34、12.583 1.988 1.000 0.845 hihikk=,a a第三十一页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology d异异丁烷丁烷=5.967，w异丁烷异丁烷=0.033 d正戊烷正戊烷=0.554，w正戊烷正戊烷=44.446。5）计算结果列表（略）计算结果列表（略）由公式：由公式：fi=di+wi第三十二页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例
35、化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology最小回流比最小回流比Rm=2.912（=1.60668）回流比回流比R=1.3Rm=3.878（=1.60668）塔板数塔板数N=15.8（不包括釜）（不包括釜）第三十三页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 L
36、anzhou Petro-chemical Vocation College of Technology4、实际回流比下非关键组分的分配、实际回流比下非关键组分的分配1）在全回流时各组分在馏出液和釜液中都有）在全回流时各组分在馏出液和釜液中都有一定程度的分配。（线一定程度的分配。（线1）2）在最小回流比时只有少数非关键组分在馏出液）在最小回流比时只有少数非关键组分在馏出液和釜液中分配，或者没有非关键组分分配。（曲和釜液中分配，或者没有非关键组分分配。（曲线线4）3）在接近最小回流比时，非关键组分的分配介于两）在接近最小回流比时，非关键组分的分配介于两个极限之间。（曲线个极限之间。（曲线3）4）
37、在高回流比时（曲线）在高回流比时（曲线2），非关键组分的分），非关键组分的分配实际上超出了极限。配实际上超出了极限。3241LKHK不同回流比下组分的分配比不同回流比下组分的分配比1全回流；全回流；2高回流比；高回流比；3低回流比；低回流比；4最小回流比最小回流比第三十四页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology4.3.2 精馏段、提留段操作线方程精馏段
38、、提留段操作线方程F,ziVn-1nn+1m-1mm+1D,xD iW,xW i普普通通精精馏馏物物料料衡衡算算示意图示意图精馏段的操作线方程为精馏段的操作线方程为提馏段的操作线方程为提馏段的操作线方程为第三十五页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology1、最小回流比的出现原因、最小回流比的出现原因 对双组分精馏来说，进料板处出现恒浓区。图对双组分精馏来
39、说，进料板处出现恒浓区。图a 多组分精馏比较复杂；多组分精馏比较复杂；1）若进料中的所有组分在馏出液和釜液中均存在（）若进料中的所有组分在馏出液和釜液中均存在（即所即所有组分都是分配组分有组分都是分配组分），那么只在进料板处出现一个恒浓区。），那么只在进料板处出现一个恒浓区。图图a4.3.3 回流比回流比塔顶液相回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件之一塔顶液相回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件之一。回流比是指回流流量和馏出液流量。回流比是指回流流量和馏出液流量之比。当塔板数一定时，只有选择合适的回流比才能满足给定的分离要求。而且，回之比。当塔板数一定时，只有选择合适的回流比才能满足给定的
40、分离要求。而且，回流比也是影响精馏塔设备投资和运行费用的一个重要因素。流比也是影响精馏塔设备投资和运行费用的一个重要因素。a恒浓区恒浓区最小回流比是最小回流比是N 时精馏塔的一种极限操作状况。时精馏塔的一种极限操作状况。第三十六页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology3）若重组分是非分配组分，而轻组分均为分配组分则在精馏段中部出现一恒浓区使）若重组分是
41、非分配组分，而轻组分均为分配组分则在精馏段中部出现一恒浓区使HK在在塔顶浓度为塔顶浓度为0。图。图c4）若轻组分是非分配组分，而重组分均为分配组分，则在提馏段中部出现一）若轻组分是非分配组分，而重组分均为分配组分，则在提馏段中部出现一恒浓区使恒浓区使LK在塔釜的浓度为在塔釜的浓度为0。图。图dc2）若轻重关键组分都是非分配组分，则在精馏段中部出现一恒浓区使）若轻重关键组分都是非分配组分，则在精馏段中部出现一恒浓区使HK在塔在塔顶浓度为顶浓度为0，在提馏段中部出现一恒浓区使，在提馏段中部出现一恒浓区使LK在塔釜浓度为在塔釜浓度为0。图。图bdb第三十七页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分
42、离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology2、最小回流比的计算、最小回流比的计算Underwood法法 Underwood法的假设：法的假设：1）塔内汽相和液相均为恒摩尔流率；）塔内汽相和液相均为恒摩尔流率；2）各组分的相对挥发度为常数。）各组分的相对挥发度为常数。Underwood公式：公式：进料状态的确定进料状态的确定 各组分相对挥发度的求法各组分相对挥发度的求法 值和值和 的求法的求法 12
43、3zi0.3300.3300.340ih2.01.00.8第三十八页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology第三十九页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocatio
44、n College of Technology3、实际回流比、实际回流比R 在一定的平衡级条件下，为了达到轻重关键组分一定的分离要求，在一定的平衡级条件下，为了达到轻重关键组分一定的分离要求，R必须大必须大于于Rmin。确定确定R的依据是经济衡算，要求达到操作费用和设备投资费用的总和为最小。的依据是经济衡算，要求达到操作费用和设备投资费用的总和为最小。Fair和和Bolles得研究结果是：得研究结果是：R/Rmin=1.05为最优值，经验值取为最优值，经验值取1.202.00之间。之间。第四十页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of
45、 chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology4.3.4 理论塔板数理论塔板数1最少理论塔板数最少理论塔板数在精馏塔中，两相流体在一块塔板上经常达不到平衡状态，而只是实现了从初始状态到平在精馏塔中，两相流体在一块塔板上经常达不到平衡状态，而只是实现了从初始状态到平衡状态的部分变化。衡状态的部分变化。最少理论塔板数是最少理论塔板数是R 时精馏塔的一种极限操作状况。时精馏塔的一种极限操作状况。最少理论塔板数最少理论塔板数可以用芬斯克公式计算。可以用芬斯克公式计算
46、。Fenske公式（推导过程略）公式（推导过程略）如果塔顶是全凝器，塔釜相当于一块理论如果塔顶是全凝器，塔釜相当于一块理论板，所以最少理论塔板数为板，所以最少理论塔板数为如果塔顶是分凝器，分凝器相当于一块理论如果塔顶是分凝器，分凝器相当于一块理论板，所以最少理论塔板数为板，所以最少理论塔板数为第四十一页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of TechnologyW123Ny
47、xxDxw第四十二页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technologyyzx精馏段操作线方精馏段操作线方程程进料状态线方程进料状态线方程第四十三页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemica
48、l Vocation College of Technology2 理论塔板数理论塔板数1）Gililand提出了一个经验算法，以提出了一个经验算法，以Rmin和和Nmin为基础，适用于分离过程中相对挥发度为基础，适用于分离过程中相对挥发度不大的情况，该经验关系表示成不大的情况，该经验关系表示成Gililand图。图。2）Gililand图还可拟合成关系式用于计算：图还可拟合成关系式用于计算：3）另外，还有）另外，还有Rrbar和和Maddox图法。图法。吉利兰图吉利兰图第四十四页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemic
49、al separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology3 进料板位置进料板位置1）用）用Gilliland关系图确定塔板数要求精馏段和提馏段的塔板级数有最佳的分关系图确定塔板数要求精馏段和提馏段的塔板级数有最佳的分配。最佳的进料级位置由配。最佳的进料级位置由Fenske方程确定。方程确定。精馏段的最少平衡级：精馏段的最少平衡级：提馏段的最少平衡级：提馏段的最少平衡级：Brown和和Martin提出：最佳进料级位置可由下式确定，但可靠性较差。提出：最佳进料级位置可由下式确定，但可靠
50、性较差。第四十五页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering example of chemical separation 第四章第四章 多组分精馏多组分精馏 Lanzhou Petro-chemical Vocation College of Technology2）克尔克勃莱特（）克尔克勃莱特（Kirkhride)关于进料位置提出如下经验式：关于进料位置提出如下经验式：对于泡点进料可以采用下列经验式确定进料位置。对于泡点进料可以采用下列经验式确定进料位置。第四十六页，讲稿共六十三页哦化工分离工程与案例化工分离工程与案例 Engineering examp