多组分分离基础及多组分精馏-现代化工分离技术

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1、现代化工分离技术---硕士研究生课程第二章多组分分离基础及多组分精馏王华军华中科技大学化学与化工学院2012.92.1分离过程的变量分析及设计变量的确定2.2相平衡关系的计算2.3多组分物系的泡点和露点计算提纲2.4闪蒸过程的计算2.5多组分精馏的简捷计算2.6多组分精馏的严格计算2.1分离过程的变量分析及设计变量的确定二元精馏（常规塔）设计中，进料组成，T、P定，再定一组分的xD，xW，即可由R、回流状态和适宜进料位置求出N或由N、回流状态和适宜进料位置求R。为什么？单组分吸收过程，已知原料气和吸收剂

2、的量、组成、T和P，吸收P一定，可由溶质的吸收率求出此条件下的NOG。为什么？设计变量——计算前，必须由设计者赋值的变量。xWxFxDyx精馏求N吸收求NOGYXYFX0Y1XNY1´XN´2.1.1设计变量2.1.1.1定义式中：——设计变量数；——描述系统所需的独立变量总数；——各独立变量之间可以列出的方程式数和给定的条件，为约束关系数。——固定设计变量，指确定进料物流的那些变量及系统的压力；——可调设计变量，是真正要由设计者来确定并按工艺要求对各变量赋值。郭氏法适用：稳流过程，过程中无化学反应，流

3、体流动的动能和位能可忽略，与外界交换的机械能只限于轴功，平衡级是串联的。郭氏法2.1.1.2独立变量与约束数⑴独立变量数①单相物流R——容量性质变量。对单相物流：——自由度，强度性质变量。②相平衡物流对互成平衡两相物流：各物流独立变量：（c+2)n与外界交换热、功等。系统Nv③描述系统与外界能量交换的变量数。即NV=∑（C+2）+能量交换变量数⑵约束数NC的确定①物料衡算式C个②能量衡算式每个系统只有一个③相平衡式有c（π－1）个④化学平衡式分离过程一般不考虑⑤内在关系式指约定关系各物流独立变量：（c+

4、2)n与外界交换热、功等。系统Nv约束数NC——固定设计变量，进料物流+系统的压力；——可调设计变量，是真正要由设计者来确定并按工艺要求对各变量赋值。设计变量小结2.1.2单元的设计变量2.1.2.1无浓度变化的单元(1)分配器分配器FP1P2单元独立变量数单元约束关系：物料衡算式C个（等于组分数）能量平衡式1个相平衡式c（π-1）=c（1-1）=0化学平衡式0个（无热、功传递）内在约束关系式两物流T、P相同2个（P1=P2，T1=T2）两物流组成相同xi，1=xi，2（c-1）个固定设计变量Nx可调设

5、计变量Na可以是L1/F或L2/F或L1/L2。(如进料、压力)(2)加热器物料平衡式c个能量平衡式1个加热器QFF约束数：其中，（即进料c+2个，压力1个），为系统换热量或出换热器的温度。(3)换热器约束关系数：能量衡算式1个换热器物料衡算式个（传热面积或出口温度）(2股物流，2个压力)2.1.2.2有浓度变化的单元（1）产物为两相的全凝器（出料为平衡的两液相）单元约束关系数：物料衡算式c个能量衡算式1个相平衡式c个内在关系式2个（P1=P2，T1=T2）全凝器L1L2V（进料c+2个，单元压力1个）

6、可以是单元温度T或移出Q或L1/L2。若出料为单相液体（饱和液体）则系统设计变量各为如何？(2)绝热操作的单元平衡级（理论板）平衡级L0V1L1V2单元约束关系相平衡关系式c个物料衡算式c个能量衡算式1个内在约束关系式2个（进料2c+4个，单元压力1个）（3）有侧线出料的单元平衡级相平衡关系式c个单元约束关系物料衡算式c个能量衡算式1个内在约束关系式c+3个（PS=PV1=PL1，TS=TV1=TL1，S与L1或V1的组成相同。C-1个）平衡级L0V1L1V2S可调设计变量可为S出料量、组成……其它单元

7、计算可见表2-1。