西北大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）双组分精馏的设计型计算

西北大学化工原理 第六节 双组分精馏的操作型计算 一、精馏过程的操作型计算 1、操作型计算的命题 在设备塔一定的条件下，即：N,一定，加料板位置 也一定。由指定的操作条件来预测精馏操作的结果。 已知量： 总N,加料位置、相平衡关系、X q、D/F(W/F)采出率、操作时R可调节。 待求：X,、X及各板的组成分布

西北大学化工原理 第六节 双组分精馏的操作型计算 一、精馏过程的操作型计算 1、操作型计算的命题 在设备塔一定的条件下，即：NT一定，加料板位置 也一定。由指定的操作条件来预测精馏操作的结果。 已知量： 总N，加料位置、相平衡关系、Xf、 q、D/F（W/F）采出率、操作时R可调节。 待求：XD、XW及各板的组成分布

西北大学化工原理 对设计型计算，要选择条件，而对精馏操作型 计算，有唯一的解，但由于非线性关系多，一般需 要试差求接。试差求接有两种解法：数学解法和图 解法另外操作型计算还有一个特点，加料位置一般 不为最优位置。 下面通过调节回流比R和改变进料组成x这两种 方法来说明操作型计算的方法。 2、调节回流比 R增加，精馏段斜率[R/(R+1)=1/(1+1/R)]增 加，提馏段斜率减小，在全塔理论板数一定的条件 下，馏出液组成X,比有所增加，而X减小

西北大学化工原理 下面通过调节回流比R和改变进料组成x F这两种 方法来说明操作型计算的方法。 2、调节回流比 R增加，精馏段斜率[R/（R+1）=1/（1+1/R）]增 加，提馏段斜率减小，在全塔理论板数一定的条件 下，馏出液组成XD比有所增加，而XW减小. 对设计型计算，要选择条件，而对精馏操作型 计算，有唯一的解，但由于非线性关系多，一般需 要试差求接。试差求接有两种解法：数学解法和图 解法另外操作型计算还有一个特点，加料位置一般 不为最优位置

西北大学化工原理 的代大享 R个 结论：)个，x↓ XwXw Xf XDXD X R个对x,x,的影响

西北大学化工原理 R ↑对xD, xW 的影响 R↑ 结论：xD ↑, xW ↓

西北大学化工原理 数学方法： 先假定一个Xw, 由物料衡算得 x-xy(1-D/F) xD-Xw 由X,'其交替使用精馏段操作方程及相平衡方程： R yn= XD R+1 R+1 yn Xn= a-(a-1)yn

西北大学化工原理 数学方法： 先假定一个X W，由物料衡算得 FD FDxx x Wf D − )1(′ − =′ ( ) WD Wf xx xx F D − − = 由X D ’其交替使用精馏段操作方程及相平衡方程： +11 + + = R x x R R y D n n n n n y y x −− )1( = αα

西北大学化工原理 x,=f) 操作线 yI=XD 进行m次计算，直至算出离开加料板液体的组 成，跨过加料板后，操作线换为提馏段操作线方程： R+gF D FD-1 R+-1-90FD(R+)-1-qFD x,=f0） 逐板计算直至最后一块理论板的液体组成X。 比较X和X'的接近程度，否则重新假设Xv

西北大学化工原理 D = xy1 )( nn = yfx 1 x 2 y ( ) ⎪⎩ ⎪⎨⎧ = −−+ − − −−+ + + = nn n n w yfx x DFqR DF x DFqR DFqR y )1()1( 1 )1()1( 1 操作线 进行m次计算，直至算出离开加料板液体的组 成，跨过加料板后，操作线换为提馏段操作线方程: 逐板计算直至最后一块理论板的液体组成XN。 比较XN和Xw’的接近程度，否则重新假设XN

西北大学化工原理 图解法：假设一个回流比，做出操作线图.化阶梯确定N及N·只 有在R变到合适的位置时化出的N及N与已知的相符才行 注意：在馏出液流率D/F规定的条件下，R增大来提高 X,的方法不是总有效，因为： A、X,的提高受全塔物衡的限制，根据物衡 当X0时，FxD,即： F n= Dxp=1 Fxf Xmax B、全回流时 R→o0 操作线为对角线，p只能 趋近于术pmax

西北大学化工原理 图解法: 假设一个回流比,做出操作线图.化阶梯确定N及Nm.只 有在R变到合适的位置时化出的N及Nm与已知的相符才行 注意: 在馏出液流率D/F规定的条件下,R增大来提高 XD的方法不是总有效,因为: A、XD的提高受全塔物衡的限制，根据物衡 当XW=0时，F xf=D xD，即： == 1 f D Fx Dx η f x D F xmax = B、全回流时 操作线为对角线， 只能 趋近于 R ⇒ ∞ Dx Dmax x

西北大学化工原理 C、A冷，A加一定时，不能任意增加 R,因为R的个 意味着V↑，V个。Q金，Q受A的限制

西北大学化工原理 意味着 受，。， 的限制 ，、 一定时，不能任意增加 ，因为 的 釜 顶 冷 加热 A R QQVV AAC R ↑↑ ↑

西北大学化工原理 3、进料组成的影响 在一个操作中的精馏塔，X减小，同一回流比R及塔 板数下，塔顶馏出液组成X,将降为X,‘。Xw降为Xw XwXw XfXf 00 X↓对x),Xw的影响 X

西北大学化工原理 在一个操作中的精馏塔，Xf减小，同一回流比R及塔 板数下，塔顶馏出液组成XD将降为XD‘。XW降为XW’ 3、进料组成的影响 xF ↓对xD, xW 的影响

西北大学化工原理 计算时，假定X,‘,根据物料衡算式： D x-xw F XD-X 再用逐板法算，直至算出X 判断x。与X的接近程度 进料组成变动，要维持X,不变， 一般是增大R或减少采出量D/F

西北大学化工原理 计算时，假定X D ‘，根据物料衡算式： wD wf xx xx F D − − = ′ w x 再用逐板法算，直至算出X W 判断 与X W的接近程度 进料组成变动，要维持X D不变， 一般是增大R或减少采出量D/F。 ′ w x

西北大学化工原理 4、加料板位置上移 结论：x)↓， Xw 个 XwXw Xf XD XD X 加料板位置个对xD,xw的影响

西北大学化工原理 4、加料板位置上移 结论：xD ↓, xW ↑ 加料板位置↑对xD, xW 的影响