第12卷第3期湖北工学院学报1997年9月Vol.12No.3JournalofHubeiPolytechnicUniversitySep.1997收稿日期1996-10-03黄光斗男1945年生副教授武汉湖北工学院化学工程系430068直接蒸汽加热时二元连续精馏塔提馏段操作线方程黄光斗王坚邵友元;化学工程系Γ摘要提出了直接蒸汽加热时二元连续精馏塔以xF、xD、xW、q、R表达的提馏段操作线方程Κ并对直接蒸汽加热和间接蒸汽加热时的提馏段操作线方程进行了讨论和比较1关键词精馏Μ操作线方程Μ提馏段Μ理论塔板数中图法分类号TQ01图1直接蒸汽加热的二元连续常规精馏塔示意图笔者在文献[1]中已说明Κ间接蒸汽加热时提馏段操作线方程若以xF、xD、xW、q和R表达时Κ可以从实质上揭示理论塔板数的变化规律Κ而且用逐板法计算精馏过程比较直接、方便1其实Κ直接蒸汽加热时也存在着与间接蒸汽加热时相类似的情况1将两者进行比较Κ其精馏段操作线方程相同Κ精馏段操作线与提馏段操作线交点的轨迹方程;即进料线方程Γ亦相同Μ所不同在于提馏段操作线1对图1所示的直接蒸汽加热的二元连续精馏过程Κ当通入的直接蒸汽为纯水蒸汽时Κ其提馏段操作线方程一般可表达为[2Κ3]ym+1=LΩxm�VΩ-W3x3W�VΩΨ≅1Σ或ym+1=W3xm�V0-W3x3W�V0.≅2Σ式中ΚLΩ为提馏段下降液体的流率Ψkmol�s[VΩ为提馏段上升蒸汽的流率Ψkmol�s[W3为塔底产品≅釜液Σ的流率≅kmol�sΣΨV0为加入塔底的蒸汽的流率Ψkmol�s[x3W为塔底产品中轻组分的摩尔分率1若将式;1Γ或式;2Γ以xF、xD、x3W、q和R表示Κ则能收到与间接蒸汽加热时相同的效果1©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1提馏段操作线方程的改写直接蒸汽加热时Κ据恒摩尔流假设Κ有W3=LΩ=L+qF=RD+qFΨ≅3ΣV0=VΩ=V-≅1-qΣF=≅R+1ΣD-≅1-qΣF.;4Γ式中ΚL为精馏段下降液体的流率Ψkmol�s[V为精馏段上升蒸汽的流率Ψkmol�s[F为进料的流率Ψkmol�s[D为塔顶产品≅馏出液Σ的流率Ψkmol�s1式;3Γ除以式;4Γ得W3V0=RD+qF≅R+1ΣD-≅1-qΣF=R+qF�D≅R+1Σ+≅q-1ΣF�D.≅5Σ由全塔的易挥发组分的物料衡算得FxF=DxD+W3x3W.≅6Σ将式;3Γ代入式;6Γ并整理得F�D=≅xD+Rx3WΣ�≅xF-qx3WΣ.≅7Σ式中ΚR为回流比1将式;7Γ代入式;5Γ并整理得W3�V0=≅RxF+qxDΣ�≅≅R+1ΣxF+≅q-1ΣxD-≅R+qΣx3WΣ.≅8Σ将式;8Γ代入式;2Γ得ym+1=≅RxF+qxDΣxm-≅RxF+qxDΣx3W≅R+1ΣxF+≅q-1ΣxD-≅R+qΣx3W.≅9Σ式;9Γ为直接蒸汽加热时二元常规精馏塔提馏段操作线方程12讨论与说明比较式;2Γ与式;9Γ可知Κ前者是以具有容量性质的参数如;W3、V0等物流率Σ表示的[后者以具有强度性质的参数如xF、xD、x3W、q、R表示的1根据以相对挥发度Α表示的相平衡方程yn=Αxn�≅1+≅Α-1ΣxnΣ、精馏段操作线方程yn+1=≅Rxn+xDΣ�≅R+1Σ和提馏段操作线方程式≅9ΣΨ采用逐板计算法Ψ从塔顶往下交替使用平衡方程和操作线方程Ψ可以直接代入已知的xF、xD、x3W、q、R和Α进行设计型计算Ψ求得所需的理论塔板数N[也可以在N确定的条件下Ψ维持xF、xD、x3W、q、R和Α中的4个参数不变Κ当某参数发生变化时Κ试差计算另一个参数相应变化的情况Κ即进行操作型的逐板法计算1设计型的计算一般存在优化设计的问题Κ即要进行多方案选择Μ而操作型的计算Κ由于所涉及的方程为非线性隐函数形式Κ需要进行反复试差1因此Κ两种类型的计算Κ采用式;9Γ比式;2Γ方便1式;9Γ为直接蒸汽加热时二元连续常规精馏塔提馏段操作线方程1若对直接蒸汽加热时二元连续回收塔;不带回流R=0ΓΚ即只有提馏段没有精馏段的塔Κ则式;9Γ可直接改写为ym+1=qxDxm-qxDx3WxF+≅q-1ΣxD-qx3W.≅10Σ当为饱和液体进料;即q=1Σ时Κ则式;10Γ又可直接改写为ym+1=≅xDxm-xDx3WΣ�≅xF-x3WΣ.≅11Σ62湖北工学院学报1997年第3期©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.可见Κ提馏段操作线方程以xF、xD、x3W、q和R等具有强度性质的参数表示时Κ由于这些参数皆为精馏分离的条件和要求或操作参数Κ对于常规塔和非常规塔而言Κ运用起来皆比较简便1实际上Κ式;10Γ和式;11Γ只不过是式;9Γ的特例1因此Κ可以说式;9Γ是直接蒸汽加热时提馏...
