6.8
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 24

6.8 多组分精馏 PowerPoint PPT Presentation


  • 94 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

6.8 多组分精馏. 多组分精馏的特点:. ① 汽、液平衡关系复杂. ● 相平衡常数是温度、压力及浓度的函数。. ② 物料衡算关系复杂. ● 各 有 C-1 个操作线方程。. ③ 分离程度的确定比较复杂 根据塔分离工艺要求和物流特点,规定两个特定组分的分离程度,其余组分的分离程度则由分离的流程和操作情况等条件所决定。. ④ 流程方案的选定比较复杂 需要的塔多 若要将一混合物完全分离成纯组份产品的分离称之为 锐分离 ,需多塔操作。采用简单塔操作时 C 个 组分,需 C -1 个塔。 流程方案多

Download Presentation

6.8 多组分精馏

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


6 8

6.8 多组分精馏

多组分精馏的特点:

① 汽、液平衡关系复杂

●相平衡常数是温度、压力及浓度的函数。

② 物料衡算关系复杂

● 各有C-1个操作线方程。


6 8

③ 分离程度的确定比较复杂

根据塔分离工艺要求和物流特点,规定两个特定组分的分离程度,其余组分的分离程度则由分离的流程和操作情况等条件所决定。

④ 流程方案的选定比较复杂

需要的塔多

若要将一混合物完全分离成纯组份产品的分离称之为锐分离,需多塔操作。采用简单塔操作时C个组分,需C -1个塔。

流程方案多

分离C个组分的混合物,锐分离的序列数为:

每个序列需要精馏塔(C-1)个。


6 8

6.8.1 分离序列的选择

(1)一般确定原则

① 减少组分汽化次数,降低能耗。

直接序列(顺序流程):按混合物中组分沸点递升排序,轻组分依次从塔顶分离出去。

例:四组分A、B、C、D

混合物的分离


6 8

② 保证产品质量原则:

● 高纯度产品在塔顶采出;

● 热敏性、易分解或聚合的物料优先分出,减少受

热次数。


6 8

③ 经济性原则:

● 尽可能考虑到减少设备费和操作费,易腐蚀、

有毒的组分先分出去;

  ● 难分离的最后分,此时,气体负荷小、塔径小。

④ 操作管理方便原则:

说明:以上原则是在用普通精馏塔一进二出,

分离出较纯的单一组分为前提下得到的。

(2)多组分分离序列综合

研究始于20世纪70年代,研究方法有:

试探法、调优法、数学规划法等。


6 8

6.8.2 全塔物料衡算

(1)关键组份及分离要求的规定

关键组份:根据塔的主要分离目的,选取两组份规定分离要求。规定其中较难挥发的组份在塔顶不得高于某一允许值,易挥发组份在塔底不得高于某值。

轻关键组份(l): 挥发度较大的关键组份;

重关键组份(h): 挥发度较小的关键组份。

非关键组份:

比轻关键组分更轻的组分称为轻非关键组分;

比重关键组分更重的组分称为重非关键组分。


6 8

分离要求规定:通过规定关键组分的分离要求,对塔的分离结果进行控制。规定方式有:

◆ 规定轻关键组份在塔顶的组成和重关键组分在塔底的组成;

◆ 规定轻关键组分在塔顶组成及回收率;

◆ 规定重关键组分在塔底组成及轻关键组分在塔顶的回收率。

(2)非关键组份在两端产品中的分配

作为设计型计算,求N,欲知qnD, qnW,必需知 xwi和xDi,

但xwi、 xDi又和N有关,故需试差。

估算方法:


6 8

① 清晰分割

比轻关键组份更轻的各组分均从塔顶蒸出,比重关键组份更重的组分,均从塔底排出,且两关键组分为相邻组分,称为清晰分割。可以进行严格的计算。

② 非清晰分割

不满足清晰分割的条件,采用近似方法估计。

给定条件:轻关键组分在馏出液中的回收率;

重关键组分在釜液中的回收率。

方法:享斯特别克法(Hengsteback)

假设:

(a) 各组份在馏出液和釜液中的流率分配与回流比无关;

(b) 非关键组分在产品中的分配情况与关键组分的相同。


6 8

回流比为无限大时,对轻、重关键组分由芬斯克方程得:

其中:

所以


6 8

或:

根据假定(b),对任意组份与重关键组份来说,也有:


6 8

=已知数

故有:

于是有:


6 8

6.8.3 多组份精馏的最小回流比

(1) 多组份精馏的恒浓区

在最小回流比条件下,

上恒浓区——进料板以上

下恒浓区——进料板以下

(2)最小回流比的求法

恩德伍德公式(Underwood)

说明:使用该式其相对挥发度的基准组分为重关键组份。

θ介于轻重关键组分相对挥发度之间,多用试差法求解。


6 8

适用条件:①αih可取为常数(塔两端相对挥发度的平均值);

② 汽液两相符合恒摩尔流假设;

③ 轻重关键组分为相邻组分。

6.8.4 多组份精馏塔理论塔板数的计算

(1) 简捷法

① 以轻、重关键组分为依据,利用芬斯克公式求Nmin。


6 8

② 用Underwood公式求取 Rmin;

③ 根据Rmin,选取适宜的R,利用吉利兰关联图求取所需的NT。

(2)逐板计算法

------ 刘易斯-麦迪逊(L-M)法

计算前提:

◆ 恒摩尔流假定成立;

◆ 各组分的相对挥发度可近似作为常数处理。

计算步骤:

① 确定馏出液和釜液流率qnD、qnW及组成xDi、xwi;

② 计算最小回流比,确定适宜操作回流比;

③ 确定操作线方程。


6 8

y1i= xDi

qnD, xDi

n

n-1

qnF, zFi

n

m

m+1

m

x1i= xwi

qnW

④ 确定相平衡方程

式中:

⑤ 逐板计算求解理论塔板数

当关键组份居中时,可分别从塔顶和塔底逐板计算,求解精馏段和提馏段的理论板数,进而求得总理论板数。


6 8

精馏段从上至下,依次使用相平衡关系和物料衡算关系,

在进料处,轻、重关键组分满足以下条件:

为两关键组分操作线交点横坐标的比值。

第n 块板为进料板


6 8

提馏段从下至上计算,直至满足:

xni与xmi不一致,称为不契合 。

产生不契合的原因:两端产品组成的浓度是估算值。

解决办法:调整塔两端产品中非关键组分的组成及产品流量

直至契合满足规定的要求。

第m块板为进料板, m 为提馏段理论塔板数。

总理论板数:

(含再沸器)


6 8

6.8.5 精馏过程的节能

◆ 精馏是耗能较高的单元操作,在产品生成成本中占有较大的比重;

◆ 用能过程,尤其是热能的使用过程,对热能不仅有量的要求,而且有质或品位的要求;

◆ 用能过程是能量贬值的过程,是有效能损失的过程,而不是能在量上的减少。


6 8

精馏过程节能技术:

◇ 精馏塔设计和操作参数的优化;

◇ 多组分分离序列的选择;

◇ 精馏与过程系统的能量集成;

◇ 选择适宜的分离方法替代精馏。

(1)精馏塔设计和操作参数的优化

①适宜回流比和理论板数的选择;

② 适宜进料位置的选择;

③ 进料热状态的选择;

④ 操作压力的选择。


6 8

(2)多组分分离序列的选择

不同序列分离相同产品的成本不同,应选取最适宜的分离序列。

(3)精馏在过程系统内的能量集成

精馏过程的用能与系统的用能统一考虑的技术。

① 多效蒸馏


6 8

A

A

A

1

1

1

A、B

A、B

p1>p2

p1>p2

p1>p2

B

B

B

A

2

2

2

A、B

A、B

B

B

A、B

高低压双效精馏流程:


6 8

② 中间再沸器和中间冷凝器

中间再沸器:

目的:节省高品位热源。

代价:中沸器下方塔板分离能力被削弱。


6 8

中间冷凝器

目的:减少主冷凝器高品位冷剂的用量,以减少能耗。

代价:其下方的塔板的分离能力有所下降。


6 8

塔增加中沸器及中冷器对塔分离的影响


  • Login