精馏过程的物料衡算和塔板数的计算 一、理论塔板 连续精馏计算的主要对象是精馏塔的理论塔板数
所谓的理论塔板是指气液在塔板上充分接触,有足够长的时间进行传热传质,当气体离开塔板上升时与离开塔板下降的液体已达平衡,这样的塔板称为理论塔板
实际上,由于塔板上气液接触的时间及面积均有限,因而任何形式的塔板上气液两相都难以达到平衡状态,也就是说理论塔板是不存在的,它仅是一种理想的板,是用来衡量实际分离效率的依据和标准
通常在设计中先求出按生产要求所需的理论塔板数NT然后用塔板效率η 予以校正,即可求得精馏设备中的实际塔板数NP 二、计算的前提 由于精馏过程是涉及传热、传质的复杂过程,影响因素众多
为处理问题的方便作如下假设,这些就是计算的前提条件
( 1)塔身对外界是绝热的,即没有热损失
( 2)回流液由塔顶全凝器供给,其组成与塔顶产品相同
( 3)塔内上升蒸气由再沸器加热馏残液使之部分气化送入塔内而得到
( 4)恒摩尔气化 在精馏操作时,在精馏段内,每层塔板上升的蒸气的摩尔流量都是相等的,提馏段内也是如此,即: 精馏段:V1 = V2 = …………= Vn= Vmol/s(下标为塔板序号,下同) 提馏段:V′n+1 =V′n+2 =…………= V′m = V′mol/s 但Vn不一定与V′m相等,这取决于进料状态
(5)恒摩尔溢流(或称为恒摩尔冷凝) 精馏操作时,在精馏段内每层塔板下降的液体的摩尔流量都是相等的,提馏段也是如此, 即:L1 = L2=…………= Ln = L mol/s L′n+1 = L′n+2 =………… = L′m = L′ mol/s 但L不一定与L′相等,这也取决于进料的状态
(6)塔内各塔板均为理论塔板
三、物料衡算和操作线方程 1、全塔物料衡算 图 4-10 全塔物料衡算示意图 如图4-10所示,设入塔进料流量为F,轻组分含量为xF,塔顶