多组分多级分离的过程分析及简捷计算.ppt

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1、第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分精馏：1.组分数C>22.求解数目较多方程——变量分析3塔内分布复杂——过程分析4计算简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法共沸精馏图解法萃取精馏简化法吸收因子法逆流萃取集团法逐板法：严格计算（非本章内容）返回第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第一节设计变量第二节多组分精馏过程第三节萃取精馏和共沸精馏第四节吸收和蒸出过程第五节萃取过程第一节设计变量3.1.1单元的设计变量3.1.2装置的设计变量返回设计变量：确定设计中已知变量例如二元精馏：可解出：N；…对于复杂体系变量如何确定？约束条件数：物料平衡式能量平衡式化学平衡

2、式其它相等条件VN如何确定？CVNN,变量数：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+++=+=++-=+=CNNNCCfNVVpVN返回3.1.1单元的设计变量将复杂化工装置分解成简单单元，求：eiNeiN例1.分配器FFFPTxF,,,PTxLL,,,11PTxLL,,,22设计变量分：●固定设计变量：进料物流变量和系统压力●可调设计变量：除的其他变量eaNexNexN往往对此感兴趣！例2.产物为两相的全凝器LBFLAQ方程数物料衡算C热量衡算1相平衡C二相T，P相等22C+3:eNC可指定为平衡单元温度例

3、3.简单绝热操作理论板OViVOLiL方程数物料衡算C热量衡算1相平衡C二相T，P相等22C+3:eNC我把各种单元的设计变量归纳在表3—1中，你可以去查哟！设计变量真难！返回3.1.2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

4、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及传热单元数

5、目2合计7作业：P115：1题P116：4题返回二个极限条件：计算：1.近似（简捷）法用于：●基础数据不全●提供电算初值●比较、选择方案2.严格计算电算（下一章）第二节多组分精馏过程第二节多组分精馏过程3.2.1多组分精馏过程分析3.2.2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、理论板数、进料位置返回3.2.1多组分精馏过程分析一、关键组分1.关键组分的引出一般精馏：对于设计型计算，5个可调设计变量为：5=uaNi、j为在精馏中起关键作用的组分，称关键组分。i：挥发度大的组分，称轻关键组分，表示：LK，下标：lj：挥发度小的组分，称重关键组分，表示：HK，下标：

6、h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。2.关键组分的特点◆LK和HK形成分离界线，且越小，分离越难。◆◆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。hlahlahla3.关键组分的指定方法◆指定回收率◆指定控制量hWlDjj；注意：同一组分，规定了一端的回收率，另一端的量已确定。不能重复！4.关键组分的指定原则由工艺要求决定例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离

7、◆工艺要求按AB与CD分开：则：B为LK；C为HK◆工艺要求先分出A：则：A为LK；B为HK二、设计计算多组分精馏过程的复杂性1.确定后，顶釜浓度未确定物料衡算确定顶釜浓度jWDxix,二种方法：★清晰分割法假设LNK全部从塔顶采出；假设HNK全部从塔釜采出。★非清晰分割法各组分在顶、釜都有可能存在。流量分布、温度分布、浓度分布复杂★流量分布分子汽化潜热相近，可视为恒摩尔流例：苯—甲苯物系（图3—4）苯—甲苯—异丙苯物系（图3—5）