探析多组元分批精馏过程和设计方法的研究

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1、天津大学博士学位论文多组元分批精馏过程和设计方法的研究姓名：张雪梅申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：张卫江;杨志才20030601中文摘要分批精馏过程的研究已有百余年历史，但至今尚无一种完善的设计计算方法，大部分设计方法是在忽略持液和过渡段的条件下采用连续精馏的简捷设计法或凭经验进行设计，这主要是由于人们对分批精馏过程规律的认识存在一定的局限性，因此本文首先对分批精馏规律进行了深入研究：在全回流操作的研究中，引入了平衡程度系数概念，研究了全回流结束时适宜的平衡程度系数，在此基础上提出了全同流操作塔板数的确定方法。在有持液产品段的研究中，用有持液分离难度系数关联了各种参数对二元、三元物系

2、产品段回流比的影响，结果表明：对一具体分离任务适宜的分离难度系数范围为0．4’0．6。在过渡段的研究中，提出了以釜浓为过渡段结束条件的方法，计算结果表明：采用釜浓结束条件比采用顶浓结束条件过渡段所需蒸馏时间大大缩短，目标函数大大提高；在此基础上提出了过渡段放塔内持液的新型操作方式，并讨论了该操作方式F各种参数对二元、三元物系过渡段最优回流比、重组分保留率、相对蒸馏时间和目标函数的影响。系统地研究了持液对产品段回流比的作用，模拟结果显示：塔顶持液量增大，所需回流比增加：qO．7时，塔板持液量增大，所需回流比增大。对塔内持液的动态作用规

3、律的深入研究表明：持液量与釜液量之比为一个因子，因此对于一个确定的分批精馏塔，当q

4、的存在和持液作用，而且方法简单并能较好地完成设计任务，满足工程实际需要。在新塔型的研究方面，对提馏式分批精馏塔建立了恒摩尔持液模型，找出了它与常规塔之间的关系，建立了无持液简捷设计一有持液校正法，此方法能简单、准确地完成设计任务；对多罐复合式分批精馏塔建立了以平衡程度系数为基础的简捷模型和恒摩尔持液模型，在对全回流过程研究的基础上提出了多罐复合塔的设计方法。关键词：分批精馏过渡段持液模拟设计提馏式分批精馏塔多罐复合式分批精馏塔ABSTRACTAlthoughbatchdistillationhasbeendealtwithmorethan100years，thedesignmethodsdev

5、elopedtodatehavesomedisadvantages，mostofwhicharederivedfromFUGmethodforcontinuousdistillationorfromexperienceundertheassumptionofnoholdupandnoslopcutsThereasonisthatthelawsofbatchdistillationarenotunderstoodclearly．Inthispaperbatchdistillationwasstudiedthoroughly．Fortotalrefluxoperation,theconceptof

6、degreeofapproachingequilibriumwasused．Onthebasisofstudyonappropriaterangeofdegreeofapproachingequilibriumthemethodofdetemfiningthenumberoftheoreticalplateswasputforward．Inproductwithdrawalperiod，theeffectsofparametersonrefluxratiowerecorrelatedbythedegreeofdifficultyofseparation(g)forbinaryandtemary

7、systems．Theresultsshowedthattheappropriaterangeofgis04-0．6foraseparationtask．Inslopcutwithdrawalperiod，themethodofusingresiduecompositionasstoppingcriterionwasdeveloped，whichwascomparedwiththedistilla