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1、分离工程河北科技大学刘玉敏第三节多组分精馏1、变量分析2、简捷计算法3、逐板计算法3.1分离系统的变量分析3.2多组分精馏过程3.3特殊精馏3.3.1萃取精馏3.3.2恒沸精馏3.4复杂精馏重点掌握掌握了解第三章主要内容掌握1）了解分离系统的变量分析；2）了解多组分精馏过程与二组分精馏的比较分析。掌握关键组分等概念；3）掌握清晰分割和不清晰分割物料衡算的计算方法。简捷法计算算精馏过程的步骤。4）掌握萃取精馏原理和萃取剂选择性的定义和影响因素以及萃取剂的选择。本章要求：5）了解萃取精馏流程和萃取精
2、馏过程的计算；6）了解共沸物的特性和共沸组成的计算，三元物系组成的表示方法，掌握共沸精馏过程共沸剂的确定；7）掌握简捷计算法计算萃取精馏和共沸精馏过程的理论板数；8）了解复杂精馏的定义及其过程。本章要求：多组分精馏过程：多次单级分离的串联，简称精馏利用混合物中各组分的相对挥发度不同，采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发生变化并结合应用回流手段，使各组分分离多次部分冷凝和多次部分汽化的串联设备，与二元精馏和单级分离过程一样，多组分精馏的计算的基本方程仍然是物平
3、、相平和焓平三个方程，计算方法有简捷法、逐板法和矩阵法等。多组分精馏塔：一、多组分精馏过程分析简单塔Ni=Nv-NCNv为独立变量数，NC为约束方程式数，Ni为设计变量数1、独立变量数条件：C个组分，N块理论板的精馏塔二、设计变量（简单塔）(1)总变量数N0：令下标i---代表i组分j---代表j第块理论板变量变量数F,进料量1Zi,进料组成CTF,进料温度1JF,进料板位置1Pj,各组压力NN,全塔板数1Tj,各板温度NLj,Vj,各板流量2Nxij,yij,各板汽液组成2CNHj,hj,各板
4、汽液相焓2NHF,进料焓1Kij,各板和个组分的相平衡常数C(N+1)qr,qc,冷凝器和再沸器热负荷2Σ3CN+6N+2C+7(2)方程式数目NC：方程类别方程数各板各组分物平衡CN各板各组分相平衡CN各板热平衡,(包括塔顶釜)N分子分数加和式NN1计算各板的Kij方程CN计算各板汽液相焓方程2N计算进料Ki和焓HF方程C+1计算各板的压力降方程N-1Σ3CN+6N+C+1(3)总变量数Ni：Ni=N0-NC=[3CN+6N+2C+7]-[3CN+6N+C+1]=C+62、独立变量的指定方案N
5、i=N0-NC=C+6通常在实际设计时，以下条件是必须给定的。独立变量名称变量数进料状态(温度)T进料1进料组成ZiC-1进料量F1塔操作压力P1进料板位置1ΣC+3还有三个变量没有给出呢????剩下三个变量一般从下列四项中，根据设计任务的需求进行选择。变量名称变量数某一组分在塔顶，另一组分在塔釜产品中浓度(即轻重关键组分)xDi,XWj2回流比R1总理论板数N1塔釜塔顶产品量之比D/W1手工计算常规定的变量计算机计算时常采用的指定变量①求解方法二组分精馏：无需试差多组分精馏：反复试差求解②摩尔
6、流率二组分精馏：在进料板处液体组成有突变，各板的摩尔流率基本为常数多组分精馏：液、汽流量有一定的变化，但液汽比接近于常数三、多组分精馏过程的复杂性二组分精馏流量、温度、浓度分布苯、甲苯、异丙苯精馏塔内汽液流量分布苯、甲苯、异丙苯精馏塔内温度分布苯、甲苯、异丙苯精馏塔内液相浓度分布苯、甲苯、异丙苯精馏塔内液相浓度分布③温度分布 温度分布从再沸器到冷凝器单调下降④组成分布（浓度）二组分精馏：在精馏段和提馏段中段组成变化明显多组分精馏：在进料板处各个组分都有显著的变化A简捷法计算只解决分离过程中级数、
7、进料与产品组成间的关系，而不涉及级间的温度与组成的分布B将多组分溶液简化为一对关键组分的分离C物料衡算按清晰分割计算，求得塔顶和塔釜的流量和组成D用芬斯克公式计算最少理论板数E用恩德伍德公式计算最小回流比F用吉利兰关联图求得理论板数N三、简捷计算法（群法）为什么要简捷计算?????是进一步学习逐板法，矩阵法的基础；能加快设计进度；适用于多种方案比较。该法的计算结果可以为严格计算提供初值三、简捷计算法（群法）1、关键组分的确定及其回收率(1)关键组分的定义：关键组分有轻、重关键组分之分；重关键组分
8、hk(heavykey),在塔顶流出物中要严格控制其浓度的组分轻关键组分lk(lightkey),在塔釜产品中要严格控制其浓度的组分1、关键组分的确定及其回收率(2)关键组分的确定：一般是由工艺要求所确定的！！！H2C10C2=C20C3=C30……塔顶出料C2=是重关键组分塔釜出料C10是重关键组分例如：石油裂解气中的脱甲烷塔轻重关键组分其挥发度一般都是相邻的。(3)回收率：1、关键组分的确定及其回收率塔顶回收率：塔釜回收率：1、关键组分的确定及其回收率1、关键组分的确定及其回收率1、关键组分
