1、C语言程序课程设计,指导教师：王 帅 E-mail: wangshuai_ 中南大学化学化工学院,苯-甲苯精馏塔 理论塔板数的计算,一、精馏塔简介,原料自塔的中部某适当位置连续的加入塔内，塔顶设有冷凝器,将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分回入塔顶，称之为回流液。其余作为塔顶产品连续排出，塔底部装有再沸器以加热液体使之部分汽化产生蒸汽，余下的液体作为塔底产品（残液）连续排出。,图1 精馏塔操作示意图,冷凝器,再沸器,精馏塔,图2 精馏塔操作流程图,1精馏段,精馏段是指塔的加料位置以上部分塔体。 在精馏段内上升蒸汽和塔板上液体之间进行着物质、热量传递，使上升蒸汽中轻组分的浓度逐渐升高。使到达塔顶
2、的蒸汽成为高浓度的轻组分。 塔的上半部分完成了蒸汽的精制，因而称为精馏段。,图1 精馏塔操作示意图,2.提馏段,提留段指塔的加料位置以下部分塔体。 下降液体（包括回流液和加料中的液体）与上升蒸汽逆流接触进行着物质、热量传递。轻组分向汽相传递，重组分向液相传递，从而获得高纯度的重组分。 塔的下半部完成了下降液体中重组分的增浓，即提出了轻组分，因而称之为提馏段。,图1 精馏塔操作示意图,一个完整的精馏塔应包括精馏段和提馏段，这样的塔能够实现双组分混合物连续地高纯度的分离。,3.回流,精馏与蒸馏的区别就在于“回流”，回流包括塔顶的液相回流和塔底再沸器部分汽化造成的汽相回流。回流比：R=L/D回流是构
3、成汽、液两相接触传质的必要条件，没有汽液两相的接触也就无从进行物质交换。,4.理论板,理论板是一块理想化塔板。它是指一个汽、液两相充分混和而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。不论进入理论板的汽、液两相组成如何，温度如何，在塔板上充分混和并进行传质与传热的最终结果是使离开塔板的汽液两相在传质和传热两方面都达到平衡状态，即两相温度相等，组成互成平衡。,二、对于精馏塔重要的数学描述,精馏塔内存在着相变、物质交换、能量交换等，因此对它的数学描述是多方面的。相平衡方程： 描述汽液相平衡的方程 操作线方程： 描述物质交换的方程 q线方程： 描述物料进料热状态的方程,精馏段操作线方程：,提馏段操作线
4、方程：,q线方程：,相平衡方程：,三梯级图解法,在y-x图中作出精、提段操作线及平衡线，然后在两线之间绘制梯级。 绘制方法如下：从y1=xD开始，即点a（xD，xD）开始作水平线交于相平衡曲线于a点，过a点作垂线交精馏段操作线于a1点，再过a1作水平线交相平衡曲线于a，再过a点作铅垂线交精馏段操作线于a2点，以此往复，直到xnxw为止。由此作得的梯级数目即为NT(理论塔板数)。,相平衡曲线：,图4 苯-甲苯相平衡关系图,q线：,xF,进料热状态的变化,进料热状态不同，q的数值也不同。 q值不同，q线的斜率也不同，直线则也不同，如图示。,xF,E(xq, yq),精馏段操作线：,A(xD, yD
5、),最小回流比Rmin：,显然R，两操作线的交点E愈靠近平衡线，当交点恰好落在平衡线上，称为e点。e点所对应的理论板数为无穷多，此时精馏段操作线所对应的回流比为最小回流比Rmin。xq和yq分别为点E的横坐标和纵坐标值。 实际回流比R=（1.12）Rmin,(xq, yq),连接点E和点W，得到提馏段操作线方程：,xW,W(xw, yw),自点A开始，在平衡线、精馏段操作线、提馏段操作线之间做梯级，直至过点W为止：,xW,W(xw, yw),理论板数为：8块，进料板位置为：3,本课程设计中较难的子程序,根据已知相平衡数据，拟合相平衡线方程：,需要用到的数学知识：高斯主元消去法,根据相平衡方程 已知y，用牛顿迭代法求解x,
