逐板计算法求理论板数:
若塔顶采用全凝器。
图解法求理论塔板数:
1. 在直角坐标上给出恒压下的平衡曲线y-x和对角线。
2. 作精馏段操作线;
3. 作q线。
4. 作提溜段操作线;
5. 在平衡线与操作线之间作梯级。
图解法求理论板数时,操作线的更换以某梯级跨过两操作线交点来判断。
将跨过交点的梯级定为加料板,板上汽液组成与进料组成最为相近,对一定分离任务,作图所得的梯级最少。
最适宜的加料位置是板上汽液组成与进料组成最接近处。
回流比R的影响及选择
全回流与最少理论板数:
回流量增大的极限是将塔顶汽相冷凝后全部送回顶层塔板作回流,称为全回流。
全回流时:
最少理论板数的计算-芬斯克方程
全回流时所需的最小理论板数,取全塔平均相对挥发度:
最小回流比的确定:
对于一定的进料和分离要求:
回流比减少,精馏段操作线截距增大,操作线向平衡线移动。
进料不变则q线不变,操作线交点d向平衡线靠近。
当回流比减少,提馏段操作线也向平衡线移动。
结论:回流比减少,达到指定分离程度所需的理论板数将增多。
最小回流比:
回流比R减少,两操作线交点d落在平衡线上,所需的理论板数为无穷多,此时所对应的回流比为最小回流比。
式中ye、xe为q线和相平衡曲线交点的纵坐标和横坐标,即进料中平衡汽液两相轻组分的摩尔分率,最小回流比的大小与相对挥发度、塔顶产品组成,进料组成及进料热状况有关。
适宜回流比的选择:
实际回流比介于全回流与最小回流比两种之间。
适宜的回流比应根据操作费用和设备费用来确定。
操作费用:精馏的操作费用主要决定于再沸器中产生上升蒸汽所小伙加热介质的量和冷凝器中冷却塔顶蒸汽所消耗的冷却介质的两。
当F、q、D一定时,R增大,塔内上升蒸汽量增加,加热和冷却介质的消耗量亦随之增多,操作费用相应增加。
实际塔板数及塔板效率:
实际的塔板难以达到理论板的分离效率,设计中,一般是首先根据分离任务计算出所需的理论板数,然后再根据所选塔板的类型根据塔板效率进行修正,从而确定出所需的实际塔板数。
塔板效率:
1.全塔效率Er
2.板效率Emv、Eml
3.点效率E0v。
全塔板效率(总板效率)为完成一定分离任务所需的理论塔板数和实际塔板数之比。
一般由实验确定或用经验公式计算。
单板效率是一块板的平均效率,板上各点的传质差异可进一步由点效率来表达。
塔板效率的影响因素:
凡是影响汽液两相传质传热的因素均会对塔板效率有所影响。这些因素可以分为三大类:
1. 物的性质:如相对挥发度、粘度、密度、表面张力、扩散系数等。相对挥发度影响传质推动力;粘度、密度影响板上流动情况;表面张力则与泡沫的生产、大小及稳定性有关;扩散系数影响传质系数。
2. 塔板结构:主要包括塔板的类型及塔板间距、塔高、堰高等。
3. 操作条件:主要指汽相通过塔板上的孔道的速度、温度、压强、汽液相流率等,其中气速的影响十分重要。
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