理论塔板数的计算

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理论塔板数的计算

理论塔板数的计算
分离度是衡量分离效果的重要指标,塔板数 越多,分离度越高,即相邻两流股的分离越 彻底。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在一定范围内,增加塔板数可以显著提高分 离度,但超过一定值后,分离度的提高将变
得缓慢。
塔板数与产品纯度的关系
塔板数越多,产品纯度越高。这是因为塔板数越多, 物料在塔内停留的时间越长,越有利于组分的分离。
在实际操作中,为了达到所需的产品纯度,可以通过 增加塔板数来提高分离效果。
理论塔板数计算公式
理论塔板数计算公式是用于计算色谱柱分离效率的重要参数,其计算公式为:$N = 5.54(tR/W1/2)$,其中$N$为理论塔板数, $tR$为峰的保留时间,$W1/2$为半峰宽。
该公式基于色谱理论,通过将色谱峰的保留时间和峰宽等参数代入公式,即可得到理论塔板数。
实际应用中的计算方法
理论塔板数的计算
contents
目录
• 塔板数的定义 • 理论塔板数计算方法 • 塔板数的影响因素 • 塔板数与分离效果的关系 • 塔板数优化方法
01
塔板数的定义
塔板数的概念
01
塔板数是指塔内理论分离层的数 目,用于描述蒸馏塔或吸收塔等 分离设备的分离性能。
02
它反映了塔内各层分离效果的好 坏,是衡量分离设备效率的重要 参数。
在实际应用中,理论塔板数的计算通常需要借助色谱软件或仪器自带软件进行。
这些软件通常会提供自动计算或手动输入参数的功能,用户只需输入保留时间和峰 宽等参数,软件即可自动计算出理论塔板数。
此外,为了获得更准确的计算结果,还需要注意实验条件的标准化和数据的准确性。
计算过程中的注意事项
在计算理论塔板数时,需要注意峰宽的测量方法,因为不同的测量方法 可能会影响计算结果的准确性。

理论塔板数的计算

理论塔板数的计算

2、方法: 从塔顶到塔底计算。
精馏段:
xDy1 平 衡 x1操 作 y2 平 衡 x2L xn xq
当xn <xq时,q为加料板,因q点为两点操 作线交点,加料板为提馏段一块板,所以精馏 段理论板数为(n-1)块板。
提馏段:(改用提馏段操作线)
xn x1' (加料板下流液相组成)
例、在一常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合 物,已知进料液流量为80kmol/h,料液中苯含 量40%(摩尔分率,下同),泡点进料,塔顶 流出液含苯90%,要求苯回收率不低于90%, 塔顶为全凝器,泡点回流,回流比取2,在操作 条件下,物系的相对挥发度为2.47。
求:分别用逐板计算法和图解法计算所需的 理论板数。
2)以上理论板数是用泡点进料的情况所得,则 xq=xF,如果不是泡点进料,这时xq≠xF,我们要 把两条操作线交点q坐标求出,当x≤xq,即为加 料板。
3)塔顶采用分凝器:
塔顶分凝器相当于第一块理论板(进一个 气相,出一个气相和一个液相);塔内第一块 板就成为第二块板。
D,yD V, y1
L, xL(2)相平衡方程 Nhomakorabea可写成:
x(y1)y2.47 y1.47 y
解: (1) 根据苯的回收率计算塔顶产品流量:
DFxF0.98 00.43k2m /hol
xD
0.9
由物料恒算计算塔底产品的流量和组成:
W F D 8 0 3 2 4 8 k m o l / h
x W F x F W D x D 8 0 0 .4 4 8 3 2 0 .9 0 .0 6 6 7
其中过q点的梯级为加料板,最后一个梯级 为再沸器。
塔内总共需要(m+n-2)块理论板。

第五节 理论板数的求法

第五节  理论板数的求法

第五节 理论板数的求法所谓求理论塔板数,就是利用前面讨论的平衡关系,()n n x f y =和操作关系,()()m n n x f y x f y ''='=+或1计算达到指定分离要求所须的汽化-冷凝次数。

(1)逐板计算法每利用一次平衡关系和一次操作关系,即为一块理论板。

提馏段也是一样。

(2)图解法通常采用直角梯级图解法,其实质仍然是以平衡关系与操作关系为依据,将两者绘在y x -图上,便可图解得出达到指定分离任务所须的理论塔板数及加料板位置。

图解步骤如下: ①作平衡线与对角线②作精馏段操作线111+++=+R x x R R y D n n ,即连()D D D x x A R x C ,1,0与⎪⎭⎫ ⎝⎛+的直线。

③作进料线11---=q x x q qy F,过()d AC q q x x e F F 于的直线交点,作斜率为1,- ④作提馏段操作线W L Wx x W L L y W m m -'--''=+1,即连()d x x B W W 与,所得直线即是。

⑤从A 点开始,在平衡线与操作线之间作直角梯级,直到超过B 点。

有多少直角梯级,就有多少块理论板数。

跨越d 点的阶梯为加料板。

如图所示,共有5.2块理论板,第三块板为加料板。

图解法示意图a. 回流比与吉利兰图b. 回流比的影响因素(1)回流比R 对理论板数T N 的影响。

如图。

回流比对T N 的影响↑+↓1R x R D ,,操作线靠近平衡线,↑T N 反之,↓+↑1R x R D ,,操作线远离平衡线,↓T N 即 T N 正比于R 1(2)回流比对设备费与操作费的影响 ()D R D L V 1+=+=↑↑V R ,,塔直径↑,冷凝器↑,蒸馏釜↑ 设备费↑↓↑T N R ,,塔高下降,设备费↓↑↑V R ,,冷却水量↑,加热蒸汽量↑, 操作费↑须选一个合适回流比R ,使总费用最省。

5-4 双组分精馏理论塔板数的计算2010

5-4 双组分精馏理论塔板数的计算2010

0 x W
xF
xD 1
结果:精馏段操作线下移,操作线与平衡线距离加大, N T ,但热耗 (以热耗为代价换取N T减少)
小 结
一般而言,在热耗不变的条件下,热量尽可能在塔 底输入,冷量尽可能在塔顶输入,即 “ 热在塔底”、 “冷在塔顶 ”,目的使气相回流及液体回流能经过
全塔而发挥作用。
(2)Rmin的求取
1.0 a
xD ye Rmin Rmin 1 xD xe
q

xD Rmin 1
ye
e
Rmin
xD ye ye xe
0 xW
xe
xF
xD 1.0
式中存在求取ye、xe的问题
因挟点为 q 线与相平衡线交点 坐标,联立二方程求解可得:
xf q ye q 1 xe q 1 xe y e 1 ( 1) xe
L D 物料在塔内循环的操作, W F 0,R D (2)全回流时精、提操作线与对角线重合 L D yn+1 xn xD xn V V
yn +1
L W xn xw xn V V
(3)平衡线与操作线间的距离最大,理论板数最少 (4) N Tmin 的求取
QF QB 定值
1
分析:
0 q 1
q0
q 1
q 1
y
若q值愈小,则Q F ,QB , 那么V ,提馏线斜率 , 提馏线向平衡线靠近,N T 。
q0
0
xW
xF
xD 1
工业上有时采用热态甚至气态进料,其目的: 不是为了:减少塔板数 而是为了:减少塔釜的加热量,避免塔釜温度过高, 物料产生聚合或者结焦。

理论塔板数的计算

理论塔板数的计算

yW与xW不平衡:
yW xW
V
L
yW
W, xW
xW 图6-37 塔底不平衡蒸发器流程图
6.7.3 图解法
应用逐板计算法求精馏塔所需理论板数的 过程,可以在y-x图上用图解法进行。 一、具体求解步骤如下: 1、相平衡曲线:
x y 1 ( 1) x
(6-10)
在直角坐标系中绘出待分离的双组分物系yx图,如图6-38。
xD R 2 0.9 yn 1 xn xn R 1 R 1 2 1 2 1 0.667 xn 0.3
(1 )
提馏段操作线方程:
L ' L qF L F RD F 2 32 80 144kmol / h
D,yD V, y1
L, xL
D, xD
图6-36 分凝器流程图
因为第一个分凝器实现了一次气液平衡, 理论上相当于一块理论板(进一个气相,出一 个气相和一个液相)。 yD与xL平衡:
y D xD
4)塔底不相当于一块理论板;进入再沸器一个 液相,出一个气相,这在理论上没有实现气-液 平衡,所以不相当于一块理论板。
6.7.
理论塔板数的计算
6.7.1 理论塔板数计算的依据 6.7.2 逐板计算法 6.7.3 图解法 6.7.4 理论板数的简捷计算
本节学习要点: 1、掌握逐板计算法和图解法求理论塔板数。 2、使用逐板计算法和图解法求取理论塔板数, 都要及时更换操作线方程。
6.7.1 理论塔板数计算的依据
F、xF、q、xD、xW、R、(D、W可计算 出来),这些参数是研究理论板的最重要的前 提条件;
D
F xF
xD
0.9 80 0.4 32kmol/ h 0.9

精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)

精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)

(不包括塔釜) (包括塔釜)
2、图解法 图解法求理论塔板数的基本原
理与逐板计算法相同,所不同的 是用相平衡曲线和操作线分别代 替相平衡方程和操作线方程。用 图解法求理论塔板层数的具体步 骤如下:
(1)绘相平衡曲线 (2)绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
(3)绘直角梯级 从(xD,xD)点开始,在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级,当梯级跨 过两段操作线交点d时,则改在提馏段操作线与平衡线之间 作直角梯级,直至梯级的垂线达到或跨过(xW,xW)点为止。 梯级总数即为所需的理论塔板数(包括塔釜)。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目八 蒸馏及设备操作
南京科技职业学院
项目八:精馏及设备操作
任务2:精馏过程工艺参数的确定 ---理论塔板数计算 回流比计算
南京科技职业学院 化学工程系
一、理论塔板数计算
(一)理论塔板概念 若汽液两相能在塔板上充分接触,使离
开塔板的汽液两相温度相等,且组成互为平 衡,则称该塔板为理论塔板。
❖ 试用(1)逐板计算法,(2)图解法分别求出所 需的理论板层数及进料板位置。
(三)实际塔板数确定 全塔效率 在指定的分离条件 下,所需的理论塔板 数NT(不包括塔釜) 与实际塔板数N之比 称为全塔效率,用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数:
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
y3
xn-1
精馏段操作线方程
yn
yn
相平衡方程求
xn≤ xd
直到xn xd(xd为两段操作线交点坐标x数值)时,说明第n 层板为加 料板,该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。

6.7. 理论塔板数的计算解读

6.7.  理论塔板数的计算解读
②提馏段操作关系:
WxW L qF ym1 xm L qF W L qF W
双组分连续精馏塔所需理论板数,可采 用逐板计算法和图解法。
6.7.2 逐板计算法
假设塔顶冷凝器为全凝器,泡点回流,塔 釜为间接蒸汽加热,进料为泡点进料如图6-35 所示。
x1
F, xF
x2 xn xm-1
0.431 0.365<xF 0.301 0.226 0.151 0.089 0.044<xW
精馏塔内理论塔板数为10-1=9块,其中精 馏段4块,第5块为进料板。 (2)图解法计算所需理论板数 在直角坐标系中绘出y-x图(图略)。 根据精馏段操作线方程式(1),找到 a(0.9,0.9),C(0,0.3)点,联接ac即得到精馏段 操作线。 根据式(2)提馏段操作线,通过 b(0.0667,0.0667),以1.5为斜率作直线bq,即为 提馏段操作线。
2、方法:
从塔顶到塔底计算。
精馏段:
x D y1 x1 y2
平衡 操作
x2
平衡
xn xq
当xn <xq时,q为加料板,因q点为两点操 作线交点,加料板为提馏段一块板,所以精馏 段理论板数为(n-1)块板。
提馏段:(改用提馏段操作线)
xn x
' 1 操作
WxW 144 L' 48 0.0667 ym1 xm xm V' V' 96 96 1.5 xm 0.033
(2 )
相平衡方程式可写成:
y x ( 1) y 2.47 1.47 y
y
(3 )
利用操作线方程式(1),式(2)和相平 衡方程式(3),可自上而下逐板计算所需理 论板数。

理论塔板数的计算

理论塔板数的计算

理论塔板数的计算一、逐板计算法精馏段操作线方程: 提馏段操作线方程: 相平衡方程: 或第一板:第二板:…… 第m 板:第m+1板: (1)11+++=+R x x R R y D n n w m m x R f x R R f y 1111+--++=+nn n x x y )1(1-+=ααnn n y y x )1(--=ααD, V, L, xD F,xx y m m-逐板计算示意图 111)1(y y x --=ααDx y =11112+++=R x x R R y D 222)1(y y x --=αα111+++=-R x x R R y D m m F m m m x y y x ≤--=)1(αα第m 板为进料111)1(+++--=m m m y y x ααw m m x R f x R R f y 1111+--++=+第N 板:在计算过程中, 每使用一次平衡关系, 表示需要一层理论板. 由于一般再沸器相当于一层理论板.结果: 塔内共有理论板N 块, 第N 板为再沸器, 其中精馏段m-1块, 提馏段N-m+1块 (包括再沸器), 第m 板为进料板。

二、图解法图解法求理论板层数的基本原理与逐板计算法的完全相同,只不过是用平衡曲线和操作线分别代替平衡方程和操作线方程,用简便的图解法代替繁杂的计算而已。

1、操作线的作法首先根据相平衡数据, 在直角坐标上绘出待分离混合物的x-y 平衡曲线, 并作出对角线.W NN N x y y x ≤--=)1(ααw N N x R f x R R f y 1111+--++=-在x=xD 处作铅垂线, 与对角线交于点a, 再由精馏段操作线的截距xD /(R+1) 值, 在y 轴上定出点b, 联ab. ab为精馏段操作线.在x=xF 处作铅垂线, 与精馏段操作线ab交于点d.在x=xW 处作铅垂线, 与对角线交于点c, 联cd. cd为提留段操作线.2、求N 的步骤自对角线上a点始, 在平衡线与精馏段操作线间绘出水平线及铅垂线组成的梯级.当梯级跨过两操作线交点d 时, 则改在平衡线与提馏操作线间作梯级, 直至某梯级的垂直线达到或小于xw为止.每一个梯级代表一层理论板. 梯级总数即为所需理论板数.3、梯级含义:如第一梯级:由a点作水平线与平衡线交于点1(y1, x1), 相当于用平衡关系由y1求得x1;再自点1作垂线与精馏段操作线相交, 交点坐标为(y2, x1), 即相当于用操作线关系由x1求得y2。

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首先要得到相平衡方程和精馏段、提馏段方程,再根据逐板计算求得精馏塔的理论塔板数。

源程序:#include <stdio.h>#include <math.h>#include <string.h>static double R,L,F,W,T0,P,E;static double Xf,Xd,Xw,q,Xe;static double P1,P2;//td和tb的变量static double K1;static double K2;static double X1;static double X2;static double Y1;static double Y2;static double A1;static double B1;static double C1;static double A2;static double B2;static double C2;static double F1;static double F2;double Pressure(double A,double B,double C,double T){double temp1=101325.0/760.0;double temp2=A*1.0-B*1.0/(C+T)*1.0;double temp3=pow(10.0,temp2);double result=temp1*temp3;return result;}double Ftd(double y,double P1,double P2){double temp1=pow(K1,2);double temp2=pow(C1+T0,2);double temp3=pow(K2,2);double temp4=pow(C2+T0,2);double temp5=temp1*P*temp2;double temp6=temp3*P*temp4;double temp7=-1.0*y*P1*B1*log(10);double temp8=-1.0*(1-y)*P2*B2*log(10);double result=temp7/temp5+temp8/temp6;return result;}double Ftb(double x,double P1,double P2) {double temp2=pow(C1+T0,2);double temp4=pow(C2+T0,2);double temp5=P*temp2;double temp6=P*temp4;double temp7=1.0*x*P1*B1*log(10);double temp8=1.0*(1-x)*P2*B2*log(10);double result=temp7/temp5+temp8/temp6;return result;}double Tdm(double y){double Td=T0;double P1;double P2;KTdm:P1=Pressure(A1,B1,C1,Td);P2=Pressure(A2,B2,C2,Td);K1=P1*1.0/P;K2=P2*1.0/P;X1=y*1.0/K1;X2=(1-y)*1.0/K2;F1=X1+X2-1;F2=Ftd(y,P1,P2);if(fabs(F1)>=E){Td=Td-F1*1.0/F2;goto KTdm;}return Td;}double Tbm(double x){double Tb=T0;double P1;double P2;KTbm:P1=Pressure(A1,B1,C1,Tb); P2=Pressure(A2,B2,C2,Tb);K1=P1/P;K2=P2/P;Y1=x*K1;Y2=(1-x)*K2;F1=Y1+Y2-1;F2=Ftb(x,P1,P2);if(fabs(F1)>=E){Tb=Tb-F1*1.0/F2;goto KTbm;}return Tb;}void main(){double Td;double Tb;double x;double y;int n=0;int m=0;int N,M;int Nt;int flag;char end;printf("Please input R\n");scanf("%lf",&R);printf("Please input L\n");scanf("%lf",&L);printf("Please input F\n");scanf("%lf",&F);printf("Please input W\n");scanf("%lf",&W);printf("Please input P\n");scanf("%lf",&P);printf("Please input T0\n");scanf("%lf",&T0);printf("Please input E\n");scanf("%lf",&E);printf("Please input Xf\n");scanf("%lf",&Xf);printf("Please input Xd\n");scanf("%lf",&Xd);printf("Please input Xw\n");scanf("%lf",&Xw);printf("Please input q\n");scanf("%lf",&q);printf("Please input Xe\n");scanf("%lf",&Xe);printf("Please input A1\n");scanf("%lf",&A1);printf("Please input B1\n");scanf("%lf",&B1);printf("Please input C1\n");scanf("%lf",&C1);printf("Please input A2\n");scanf("%lf",&A2);printf("Please input B2\n");scanf("%lf",&B2);printf("Please input C2\n");scanf("%lf",&C2);//-----------------------------------//-----------------------------------y=Xd;flag=1;while(flag){flag=0;//-------------框框--------------x=0.0;Td=Tdm(y);P1=Pressure(A1,B1,C1,Td);P2=Pressure(A2,B2,C2,Td);K1=P1/P;K2=P2/P;Kup:Y1=x*K1;Y2=(1.0-x)*K2;if(fabs(Y1+Y2-1.0)>=E){x=1.0*(x+E);goto Kup;}//-----------------------------n=n+1;if(x>=Xe){flag=1;y=R*x/(R+1.0)+Xd/(R+1.0);}}N=n-1;//-----------------------------------//-----------------------------------x=Xw;flag=1;while(flag){flag=0;//-------------框框--------------y=1;Tb=Tbm(x);P1=Pressure(A1,B1,C1,Tb);P2=Pressure(A2,B2,C2,Tb);K1=P1/P;K2=P2/P;Kdown:X1=y/K1;X2=(1-y)/K2;if(fabs(X1+X2-1)>=E){y=y-E;goto Kdown;}//-----------------------------m=m+1;if(x<Xf){flag=1;x=1.0*(L+q*F)*y/(L+q*F-W)+1.0*W*Xw/(L+q*F-W);}}M=m;//-----------------------------------//-----------------------------------Nt=N+M;printf("\n%d\n",Nt);printf("Print any key to exit!");scanf("%c",&end);scanf("%c",&end);return;}。

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