1、化工原理课程论文题 目： 进料热状况及进料方程 院 （系）： 资源与环境工程学院 化学工程与工艺 班 级： 化工 09-2 姓 名： 武欣 学 号： 22 指导教师： 熊楚安 教师职称： 教授 - 1 -进料热状况参数及进料方程武欣黑龙江科技学院资源与环境工程学院, 哈尔滨, 150000摘要：通过改变进料的状态，分析进料热状况对精馏的影响。并对五种进料热状态进行逐一定性分析，从物料衡算和热量衡算理论推导出 q 线方程。关键词： 热状况 进料方程 理论板数the parameter of Feed condition and feed equation WuxinNatural Resourc
2、es and Environmental Engineering Faculty.HeiLongJiang Institute of Science and Technology, Haerbin 150000 ,china; Abstract: The paper discusses the influence of Feed condition during rectification. Qualitative analysis these five kinds of Feed condition. Exploiting material balance and heat conserva
3、tion deduce feed equation.Keywords:condition of material feed equation tne number of theoretical plate引言：在精馏过程中，影响精馏效果及精馏质量的因素，除了与精馏塔的结构有关外，还与进料的状态有密切关系。精料热状况的不同，使精馏塔内精馏段和提馏段的上升蒸汽和下降液体的流量大不相同。与此同时，由于进料所携带的热量，决定了精馏塔辅助设备中的，塔底再沸器及塔顶的冷却器的耗热量不同。这样，在工厂设计中就要考虑设备的尺寸及工作状态。并且，由于精馏段操作线方程与提馏段操作线方程的交点为 q 线方程，所以精
4、料状态的不同是精料方程发生改变。例如，当液体泡点进料时，q 的值取 1，相应的 q 线为垂直于 x 轴。而当饱和蒸汽进料时，q 值取0，此时 q 线方程为垂直于 y 轴的直线。由于 q 值得不同，精馏塔所需的理论板数不同，这样在实际生产中就要考虑实际板数与进料热状况的关系。一、进料热状况参数在精馏塔内，由于原料的热状况不同，从而使进料板上升的蒸汽量和下降的液体量发生变化。为了分析进料的流量及热状况对精馏操作的影响，对进料板作为料衡算和热量衡算。总物料衡算：（1）VLF- 2 -V，HVL，hLL，hLV，HVF，hF总热量衡算： （2）VVLF Hh式中 HV蒸汽的摩尔焓，kJ/kmol;HL
5、液体的摩尔焓，kJ/kmolhF原料的摩尔焓，kJ/kmol由于塔内各板上的液体和蒸气均呈饱和状态，相邻两板的温度和气液组成变化不大，所以可近似认为原料在饱和液体状态下的摩尔焓 原料在饱和hFF1 H1F蒸汽状态下的摩尔焓 hLVHLhF 整理后得 （3）hLHVF)()( 将式（1）代入（3）得 LF)()( )(hHLhFH令 （4）FLhq即 饱 和 液 体 的 焓饱 和 蒸 气 的 焓原 料 焓饱 和 蒸 气 的 焓- 3 -原 料 的 摩 尔 气 化 潜 热蒸 气 所 需 要 的 热 量每 摩 尔 原 料 汽 化 为 饱 和式中，q 为进料热状况参数，进料热状况不同，q 值亦不同。由
6、（1）得 （5）qFL代入（1）得 （6）V)1(式（5）和（6）关联了精馏塔内的精馏段与提馏段上升蒸气量 V、V ，下降液体量 L、L ，原料液量 F 及进料热状况 q 之间的关系。二、 进料热状况参数 q 的计算根据 q（ ）值的大小，精馏塔的进料通常有LVFhH五种状况。q1，过冷液体进料。因为 hF 1 L L + F V V饱和液体 hF = h q = 1 L= L + F V = V气液混合物 h H q 1 + ()1ef饱和液体 q = 1 ()2气液混合物 0 1- 7 -改变了提馏段操作线的位置。q 值越小，即进料前经预热或部分汽化，所需理论板数反而越多。为理解这一点，应
7、明确比较的标准。精馏的核心是回流，精馏操作的实质是塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。由全塔热量衡算可知，塔底加热量、进料带入热量与塔顶冷凝量三者之间有一定关系。以上对不同 q 值进料所做的比较是以固定回流比 R 即以固定的冷却量为基准。这样，为保持塔顶冷却量不变，进料带热越多，塔底供热则越少，塔釜上升的蒸汽量亦越少；塔釜上升蒸汽量越少，使提馏段的操作线斜率增大，其位置向平衡线移近，所需理论板数必增多。当然，如果塔釜热量不变，进料带热增多，则塔顶冷却量必增大，回流比相应增大，所需的塔板数将减少。但必须注意，这是一增加热耗为代价的。所以，一般而言，在热耗不变的情况下，热量应尽可能的在塔底输入，使所产生的气相回流能在全塔中发挥作用；而冷却量应尽可能施加于塔顶，使所产生的液体回流能经过全塔而发挥最大的效能。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。尤当塔釜温度过高、物料易产生聚合或结焦时，这样做更有利。q 值 理论板数1.2（冷加料） 7.81.0（沸点加料） 8.00.5（气液混合加料） 8.80（饱和蒸汽加料） 12不同的 q 值所需的理论板数- 8 -参 考 文 献1 陈敏恒.化工原理 （上册）.化学工业出版社.2006.5.12周涛.化工原理.科学出版社.2010.6.3夏清. 化工原理.天津大学出版社.2011.2.
