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1、第卷1第期计算机与应2用化学261.1.99年1月C55C99A1①精馏塔最小回流比求解方法杨莹高维平吉林化(工学院化学工程系吉林301)222摘要文中给出了在恒分子流条件下计算精馏塔清晰分割和非清晰分割最小回流比的数学模型和计算方法,给出,,,了求解过程并编制了计算机通用程序用实例进行了考核计算结果表明本文的方法可用于精馏过程的设计计算。,最小回流,关镇词精馏比分离,,,多组分物系在精馏塔中分离要使进料达到分离要求最小回流比是极限条件之一这一极限条件对于精馏装置的设计和操作是很重要的。在进料中若轻、重关键组分
2、的序号相邻,且塔顶馏出液中除重关键组分外没有其它重组分,而釜液中除轻关键组分外没有其它轻,。,,组分则称为清晰分割对于清晰分割计算最小回流比常用Udnerwod法其计算公式如:下。、又-竺生人2二=F·(1一的(1)代-叮xC葱一毋。,成_D带2/二一一一一丁一J`+i()m姚一甲二,,、>,若进料中有二个组分求解式(l)可得二一1个根将满足a1功>。h无的根代入式(2)R。即可求得清晰分割的最小回流比m在实际过程中多为非清晰分割,即在塔顶馏出液中可能含有比重关键组分还重的组分,,、,在釜液中也可能含有比轻关键
3、组分还轻的组分且有时进料中轻重关键组分序号不相邻中间还有其它分配组分,对于这种情况目前还没有简便、有效的最小回流比计算方法。本文nder,,扩展了Uwod法的应用使之不仅适用于清晰分割而且适用于非清晰分割的设计计算。1数学模型1.1设计过程中所需的已知条件,,(l)进料流率F(kmol/h)进料组成x九进料状态;q,,,(2)组分数二关键组分序号轻关键组分lk重关键组分hk;,3D中的回收e叭()轻关键组分在塔顶产品率ed重关键组分在塔底产品w中的回收率,。即ed=d`、/fl、e二=。h、/hf、1.2各组分
4、分离分率及最小上升蒸汽量的计算,:根据以上已知条件由物料衡算得J,、尹、了几OJ了、刀1,F=D+WfA九二F·x人本文于1994年7月19日收到稿件①获吉林化学工业公司科技进步奖,,,杨莹女助教化学工程专业研究方向:化工过程节能期杨莹等精馏塔最小回流比求解方法在精馏塔塔顶、塔底都出现的组分称为分配组分,只在塔顶或塔底出现的组分称为非分配分。比轻关键组分还轻的组分称为轻组分,比重关键组分还重的组分称为重组分。组分的分,`乞:离分率心定义为组分在塔顶馏出物与进料中的摩尔流率之比可表示为么=成/人或1一心`=二、/
5、人(0三众三l)(5)。:组分的分离分率表示该组分在馏出物中的回收率可将式(2)写成如下形式,a`心`人。n’谷、二二兰二竺二=D·(。+1=刀6R)认()a、一台妈,,,,一1,即:。1>功1>。2。:>功2>。3…。二一;>功。一:>a。将由式(l)可求出7n个根,此二一1个根分别代入式(6)可得到由m一1个方程组成的线性方程组:m。`众九闺曰冗艺n+认=0。*一价。`心`人乙+讥=0(7)a、一功2a`心￡人一瓦+从几二0三一功二一1,。:其中`:、=ed`、、=1一e`把此线性方程写成矩阵的形式心,.,
6、氛。…刀,J月胜.eseseses.lO卜。ai一1珠白ù一all口12二1上2esaZ,一1口21口22。1一(8)人口,,a一1,。一1一…am一i1am一i2…m1l·。、·az、·、ed。、、·*·1一e二人九九()、、、二心为除轻重关键组分外各其中内a:一,’,ah、功。Ik一功一沪;,,,,,。组分的分离分率(k=1…。k笋lkh哟珠为最小上升蒸汽量解线性方程组(s)可得到除轻、重关键组分外各组分的分离分率,但求得的心、中,有的轻,。。组分的分离分率可能大于1有的重组分的分离分率可能小于。在实际过程
7、中这是不可能的,,在此规定:若组分J的分离分率白>1则令岛一1同时将式(7)中含有功,(a,>九>a升1),,,的方程去掉在式(s)中去掉第k同时将勿减去第j列的aj、形成新的句值;行值若组,,分了的分离分率心价j一l>a力的方程去,一1,,一2列中各元素去掉掉将式(s)中第j行和第j解此线性方程组判断所得各组分的。,,分离乌是否满足0三幻三1若不满足此要求按上述方法再列线性方程组求解新的方程组直至全部岛。L3物料衡算.·口,、了、/,1上1上、/QU山1产、
8、l1d、=人心`二、=六一d`0``了、子了t、d一dw一艺wl艺:xd=d、/d二叨、=二`/叨计算机与应用化学卷最小回流比的计算二一珠求解过程,;输入基础数据计算进料中各组分的流率,2。;;()计算进料中各组分的相对挥发度并将此值作为全塔平均相对挥发度的初值(3)计算Underwood方程的根沪:(4)计算线性方程组中的外、和b,;,5;()求解线性方程组计算各组分的分离分率及最小
