《SVT塔板的开发与应用－part I.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SVT塔板的开发与应用－part I.ppt（27页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、超级浮阀塔板的开发新思路及其在精馏中的应用( PART I ),张 志 炳 南京大学分离工程研究中心,塔板研制新路线：,新结构浮阀塔板,液相流型、塔板结构、浮阀具体结构,理论预测,实验验证,超级浮阀塔板研发的理论思路,塔板效率 塔板压降,体系物化性质 操作工况,塔板用能 大小,塔板宏观结构 传质元件结构,塔板非平衡热力学用能分析,能量平衡法 熵分析法 非平衡热力学分析法,非平衡热力学分析法:对于实际蒸馏塔板，熵产速率方程为：,METSH方程组：,模型结构,过程模拟,非平衡热力学分析,METSH方程组法,混合池模型,点效率,板效率,传质熵增速率,传热熵增速率,单个混合池传质熵增速率,气相：,液相
2、：,蒸馏塔的“平衡级板效率”模型,METSH方程组: 物料平衡方程M方程 相平衡方程E方程 板效率T方程 归一化方程S方程 焓衡算方程H方程,苯甲苯精馏塔的规格及分离要求,计算示例,参 数 计 算,计算流程图 相平衡常数Kij 物流的焓（H）和熵（S） A.气相的焓和熵 B.液相的焓和熵 两相化学势差, 传质系数和板效率 A.气相传质系数 B.液相传质系数,相平衡常数Kij,相平衡常数Kij：,汽相逸度系数由Virial方程：,饱和蒸汽压用Antoine 方程计算：,由Wilson方程计算活度数：,物流的焓和熵（1）,气相的焓和熵 真实气体的焓：,真实混和气体的熵：,物流的焓和熵（2）,液相的
3、焓和熵 真实混合液体的焓:,真实混合液体的熵:,两相化势差：,气相传质系数：,液相传质系数：,总传质系数：,上式中，hw为堰高，Fa为汽相动能因子，lw为堰长，DL为液相扩散系数。Sc为施密特准数，按下式计算：,tL，hL，DG分别为停留时间，液层高度和气相扩散系数。 Aa为塔板有效传质面积。,汽相扩散系数由Fuller-Schettler-Giddings公式估算:,液相扩散系数， Perkins & Geankoplis曾经对Wilke-Chang的计算式做了一定修正，可以用来估算混合溶液:,点效率和板效率之间的关系可表达为(Gautreaux & Oconnell) 8：,式中n是塔板上
4、混合池的数目。如果塔板上的液体完全混合，n=1，板效率等于点效率；如果板上液体为平推流， n= ，板效率可以简化为：,汽相、液相的板效率的关系为：,塔型对能耗的影响,不同板型的熵增速率比较,F1 浮阀塔板() 筛板(),液相流型对能耗的影响,不同液相流型的熵增速率比较,全混流 () 5个混合池() 100个混合池() 平推流 (),不同传质区面积熵增速率比较,塔板传质区面积对能耗的影响,Aa/At=0.95 () Aa/At=0.80() Aa/At=0.65 (),不同堰高比较,降液管结构对能耗的影响,0.02m() 0.05m() 0.08m (),不同堰长比较,降液管结构对能耗的影响,1
5、.56m () 1.82m() 2.08m (),结论：,1.塔板类型、液体流型对精馏过程的能耗有很大影响。传质效率较高的塔板，能耗较低；液相流型较好的塔板，能耗较低；平推流型塔板最低，全混流型塔板最高。 2.塔板结构参数对塔板的能耗有较大影响，较低的堰高，较长的溢流堰，较大的传质区面积，有利于能耗降低。,本研究已发表的论文,AIChE J., 2006, 52(12), 4229-4239 AIChE J., 2008, 54(6)，1470-1477 Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41: 285-292 Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41: 293-296 Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42：2219-2222 J.Chem. Indus.& Eng. 2002, 53, 172-174. 化工学报 ，2003，54：699701. 化工学报，2000，51：395-398.,