第三章_多组分精馏

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1、第3章多组分精馏和特殊精馏主要内容及要求：1.掌握设计变量的确定方法；2.深入理解多组分精馏过程，会分析；3.掌握多组分精馏的简捷计算方法；4.掌握萃取精馏和共沸精馏的原理和过程分析。5.掌握吸收过程的简捷计算方法。3.1设计变量3.2多组分精馏过程3.3萃取精馏3.4共沸精馏3.5反应精馏和加盐精馏第3章多组分精馏和特殊精馏√√√√√3.1设计变量3.1.1单元的设计变量3.1.2装置的设计变量设计变量：设计前需预先给定数值的变量设计变量数：设计变量数的个数例如二元精馏：可解出：N，…对于复杂体系变量如何确定？确定设计变量数遵循的

2、一般原则：Ni=NV－NC设计变量数系统的独立变量之间的变量数约束关系数变量数NV：＝出入物流的独立变量数＋能量交换数数出能进数出功进）（换：股物流，且有功、能交若物流数（一股））自由度数（单相）：任意单股物流（一股、)()(2212+++=+=++-=+=CNNNCCfNVVp约束关系数NC：物料平衡式有C个组分，可建立C个物料平衡式；能量平衡式每个系统只有一个能量平衡式；相平衡关系式可建立C（∏－1）相平衡关系式；化学平衡式对无化学反应系统，化学平衡式为O；其它内在关系约定的关系，如物料温度、压力相等。3.1.1单元的设计变量将

3、复杂化工装置分解成简单单元：确定单元的设计变量数遵循的一般原则：Nie=NVe－NCe例1.分配器FFFPTxF,,,PTxLL,,,11PTxLL,,,22设计变量数分为：固定设计变量数NXe进料物流变量数＋系统压力；可调设计变量数Nae除NXe的其他变量数。往往对此感兴趣！Nie=NXe－Nae例2.产物为两相的全凝器LBFLAQ约束关系数物料衡算C热量衡算1相平衡C二相T，P相等2∑2C+3:eNC可指定为平衡单元温度例3.绝热简单平衡级OViVOLiL约束关系数物料衡算C热量衡算1相平衡C二相T，P相等2∑2C+3:eNC3

4、.1.2装置的设计变量由单元设计变量确定：uiN重复使用一种为1前面进等于后面出例4.简单吸收塔（N块理论板串级）VN1NLN+1L1V0∴吸收塔设计变量：指定为理论板数或关键组分吸收率例5.简单精馏塔查表3—1：2MM+1M+2NFDW=L110C+N+27C+4再沸器2C+(M-1)+5(M-1)板平衡串级3C+7进料板2C+(N-M-1)+5N-(M+1)板平衡串级C+4回流分配器C+4全凝器单元9股单元物流数；进料C+2每级压力（包括再沸器）N全凝器压力1回流分配器压力1合计C+N+45合计11（D/F）1进料位置1理论板数

5、1回流温度）（DLN1+对精馏塔归纳出简便、可靠的确定设计变量的方法：（1）按每一单相物流有（C+2）个变量，计算由进料物流所确定的固定设计变量数。（2）确定装置中具有不同压力的数目。（3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数。（4）将串级单元数目、分配器的数目、侧线采出单元数目及传热单元数目相加，便是整个装置的可调设计变量。例6.带一个侧线采出口的精馏塔设塔内与进料压力相等进料变量数C+2压力等级数1合计C+3串级单元数3分配器的数目1侧线采出单元数目1传热单元数目2合计73.1多组分精馏过程3.2.1多组分精馏过程分析3.2.2

6、最小回流比3.2.3最少理论塔板数和组分分配3.2.4实际回流比和理论板数3.2.5多组分精馏的简捷计算方法3.2.1多组分精馏过程分析一、关键组分（KeyComponents）FNa=串级数(2)＋分配器(1)＋侧线采出(0)＋传热单元(2)=5(可调设计变量）已被指定的可调变量：（1）进料位置；（2）回流比；（3）全凝器饱和液体回流或冷凝器的传热面积或馏出液温度。剩余的2个可调设计变量往往用来指定组分在馏出液和釜液中的浓度。对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓度，也就确定了

7、釜液的全部组成。对于多组分精馏，待定设计变量数仍是2，所以只能指定两个组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定。通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为关键组分。挥发度大的组分，称轻关键组分，LK挥发度小的组分，称重关键组分，HK精馏塔的任务：LK尽量多的进入塔顶馏出液；HK尽量多的进入塔釜釜液。对于精馏中的非关键组分：设为非关键组分i对HK的相对挥发度。多组分精馏物系组成：轻非关键组分（LNK），轻组分轻关键组分（LK）中间组分重关键组分（HK）重非关键组分（HNK），重组分关键组分的特点:◆LK和HK形成分离界线，且越小，分离越

8、难。◆精馏中：LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。◆只有无LNK，且较大，塔顶可采出纯LK只有无HNK，且较大，塔釜可采出纯HK。hlahlahla关键组分的指定方法◆指定回收率◆指定控