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1、课堂练习,列出计算最小理论板数及计算非关键组分分配的Fenske方程形式 列出计算最小回流比的Underwood方程 列出计算实际理论级数的Gilliland方程 列出计算进料级位置的Kirkbride方程 列出多组分精馏简捷计算法（FUG法）的程序框图,上节课内容回顾,一些基本概念：关键组分、分配组分和非分配组分、清晰分割、最小回流比、最小理论板数 精馏塔塔压估算(下页图) Fenske方程,塔压估算,4,第三章 气液传质分离过程,3.2 多组分精馏 多组分精馏过程分析 一些基本概念 塔压选择、计算 最小理论塔板数及组分分配：Fenske方程 最小回流比：Underwood方程 实际回流比与
2、理论板数：Gilliland图 计算进料级位置：Kirkbride方程 多组分精馏塔的简捷计算方法,5,五、最小回流比（Rmin）: Underwood方程,1. 二元精馏：最小回流比下，出现1个恒浓区或称夹点。 典型理想体系，夹点位于进料级,二元精馏 恒浓区,典型非理想体系，夹点位于进料级以上,7,2.多组分精馏中的夹点位置,（1）轻、重组分均为非分配组分,（4）轻、重组分均为分配组分(all components distributed),（2）重组分为非分配组分，轻组分为分配组分,（3）重组分为分配组分, 轻组分非为分配组分,有两个“夹点”,少见,8,3. Underwood方程：计算R
3、min,假设： 1、各组分相对挥发度是常数 2、塔内汽液相流率为恒摩尔流,（3-3b),（3-3a),3. Underwood方程：计算Rmin,首先，用试差法解出式（3-3b）中的值。 分配组分只有轻重关键组分两个时，则只有一个，且H,r L,r。 分配组分不止轻重关键组分时，则有m个值，m比分配组分数小1。且位于分配组分的两个相邻相对挥发度之间。 实际计算中，xi,D常近似用全回流条件下的馏出液的组成,4.Underwood方程另一应用,计算最小回流比下非关键组分分配的Underwood方程,J.D. Seader, Ernest J. Henley. 朱开宏, 吴俊生 译. 分离过程原理
4、. 上海: 华东理工大学出版社,2007,11,不同回流比下组分分配比与相对挥发度的关系 （相对挥发度与组成关系不大，且不同组分塔板效率相同）,1全回流； 2高回流比(5Rm)； 3低回流比(1.1Rm)； 4最小回流比,例1 计算最小回流比,解题思路,求出馏出液组成（清晰分割、物料衡算） 计算相对挥发度（计算顶温、釜温、进料温度相对挥发度） 计算 计算Rmin,六、实际回流比与理论板数：Gilliland图,最小理论板数(Nmin)和最小回流比(Rmin)是两个极限条件，它们确定了塔板数和操作回流比的允许范围，有助于选择特定的操作条件。 回流比影响操作费用 理论板数影响精馏塔设备投资 N R
5、,15,1、实际回流比,Rop = 1.05 1.1Rmin,众多研究发现：,当R Rop，总费用随R的减小而急剧增加,当R Rop，总费用随R的增大而增加,故通常取 R = 1.2 1.5 Rmin 一般取 R = 1.3 Rmin,操作费,设备费,总费用,刘志伟. 回流比对操作费和设备费的影响. 现代化工. 1997(3):3436,R=N 塔径、再沸器、 冷凝器增大,2、理论板数,求理论板数常用的经验方法 Gilliland图 适用于相对挥发度变化不大的情况 Erbar和Maddox图 适用于非理想性较大的情况,17,图 3-9 Gilliland 图,图 3-10 Erbar-Mddo
6、x图,例3-5 p7980,Rm/(Rm+1) =0.2832,R/(R+1) =0.3723,Erbar和Maddox图使用方法,例2,根据例1，计算R=1.3Rmin时的理论板数N,解题思路,根据例1求出的相对挥发度及馏出液、釜液组成，用Fenske方程求出最小理论板数 再用Fenske方程校核馏出液及釜液组成 根据例1计算出的Rmin，用Gilliland图求解理论板数N,21,七、计算进料级位置：Kirkbride方程,NR 精馏段理论板数 NS 提留段理论板数,例3,根据例2计算结果，计算进料板位置,23,八、多组分精馏塔的简捷计算方法FUG法,24,简捷法应用场合,初步设计和经验估
7、算。 操作参数寻优（适宜操作参数的确定）。 合理的分离顺序的确定。 严格计算中设计变量数值和迭代变量的初值的提供。 当相平衡数据不够充分时，未必比严格计算准确度差。,25,馏出液和釜液中组分分配的规定方式,给定LK、HK在塔顶和塔釜的回收率，用Fenske eq.、Underwood eq.和物料衡算直接计算。 给定LK、HK在塔顶和塔釡的含量，且LK、HK相对挥发度相邻，先按清晰分割进行物料衡算，若校核合理，则得到LK和HK的回收率；若不合理，则试差计算，直至得到合理物料分配。 给定LK、HK在塔顶和塔釡的含量，但LK、HK相对挥发度不相邻，先设定LK、HK的回收率初值，用Fenske eq
8、.试差计算，得到符合规定的LK、HK在塔顶和塔釡的含量。 给定LK、HK其中之一的回收率，另一个为塔顶或塔釡的含量，先假定比LK轻的组分在塔釡为零，比HK重的组分在塔顶为零，作物料衡算并进行校核。若假定合理，则得到LK和HK的回收率；若假定不合理，则进行试差计算，直至物料分配合理。,例3-4已知：精馏塔 进料量=100 mol/h；70(泡点)进料，操作压力=405.3kPa 。 进料组成（摩尔分数）： 异丁烷 xA=0.4；正戊烷 xB=0.25； 正己烷 xC=0.20；正庚烷 xD=0.15。 分离要求： 正戊烷在馏出液中的回收率为90； 正己烷在釡液中的回收率为90。 计算： (1)
9、馏出液和釡液的流率和组成； (2) 塔顶温度和塔釡温度；（假设塔顶为全凝器） (3) 最少理论板数和组分分配； (4) 最小回流比和实际回流比（R=1.5Rm）； (5) 理论板数； (6) 进料位置。,27,(1) 馏出液和釡液的流率和组成,假定清晰分割，根据回收率做物料衡算：,28,(2) 塔顶温度和塔釡温度,塔顶温度：,馏出液泡点温度即塔顶温度 根据馏出液组成和压力进行露点温度计算,塔釜温度：,釜液泡点温度即塔釜温度 根据釜液组成和压力进行泡点温度计算,29,(3) 最少理论板数（ Nm ）和组分分配,Nm：,组分分配：,30,(4) 最小回流比（Rm）和实际回流比（R=1.5Rm）,R
10、m：Underwood eq.,饱和液体进料，q=1,R=1.5Rm,31,(5) 理论板数 N,Erbar-Maddox图,32,(6) 进料位置,Kirkbride empirical correlation,普通精馏操作应用范围,待分离的两组分的挥发性相差较大，两组分的相对挥发度较大，根据经验相对挥发度最少应大于1.05。 待分离的混合物不存在恒沸点。 组分间无化学反应，组分不发生分解。 混合物各组分在一般（常压，温度不很高）条件下能够汽化和液化。,小结,最小回流比求解 -Underwood方程 理论板数求解 -Gilliland图和Erbar-Mddox图 FUG简捷计算法,课外作业1,练习,如右图所示分离过程 （1）估算最小理论板数 （2）用Fenske方程估算全回流下馏出液和釜液的组成,