第4章 精馏计算(4,5).pptVIP

4.4 多元精馏的简捷计算 温度分布：温度分布从再沸器到冷凝器单调下降 产品组成 二组分精馏：塔顶和塔底的产品组成可以唯一地确定 多组分精馏：塔顶和塔底的产品组成不能完全确定 求解方法 二组分精馏：无需试差 多组分精馏：反复试差求解 摩尔流率 二组分精馏：在进料板液相组成有突变，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 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 多组分精馏过程分析 关键组分（Key Components） 对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓度，也就确定了釜液的全部组成。 根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配组分和非分配组分。 定义：塔顶、塔釜同时出现的组分—分配组分 只在塔顶或塔釜出现的组分—非分配组分 一般：LK、HK和中间关键组分为分配组分； 非关键组分可以是分配组分，也可以是非分配组分。 清晰分割(sharp split or sharp separation)： 馏出液中除了重关键组分之外，没有其它重组分； 釜液中除了轻关键组分之外，没有其它轻组分。 4.4 多元精馏的简捷计算 全回流条件下的最小理论板数 全回流是精馏操作的一种极端情况，即在塔顶和塔底的分离要求下，全回流时所需理论板数最小。 全回流条件下的最小理论板数 非关键组分的分布 在实际部分回流时，可以用全回流近似法假定各组分在塔顶和塔底产品中的摩尔分率与全回流时相同，则产品中各组分的摩尔分率也可用Fenske方程计算。对于任意组分i 和重关键组分，有 多组分精馏中的恒浓区 （2）重组分为非分配组分，轻组分为分配组分： （4）轻、重组分均为分配组分： 理论板数的计算 图1 Gilliland图 图2 Erbar-Mddox 多元精馏简捷计算的计算步骤 多元精馏简捷计算的计算步骤 初步设计和经验估算； 适宜操作方式的确定； 合理分离顺序的确定； 严格计算中设计变量数值和迭代变量初值的提供； 当相平衡数据不足时，与严格计算方法的准确度相当。 (2) 按塔顶和塔底的组成计算塔顶和塔底的泡点温度 4.5 多元精馏的严格计算 4)热量衡算方程-H方程组(3NT+2M·NT个方程) 进入=流出 热平衡 Hij = fiE(Tj , Pj , y) hij = fiE(Tj , Pj , x) 1 ≤ i ≤ M , 1 ≤ j ≤ NT ◆对第j块板(1 ≤ j ≤ NT) 2. 建立数学模型(基本方程推导) 5)三对角矩阵法----泡点法 该法是结合物料平衡和相平衡方程组，即M-E方程组，化成三对角矩阵的形式，由矩阵解出各板的液相组成后，通过泡点计算各板新的温度和相平衡常数，然后运用S和H方程进行其它参数的求解。 ◆对第 j 块板至塔顶作物料衡算 2. 建立数学模型(基本方程推导) L1 ① 对i 组分作物料平衡(1≤i≤C) 三对角矩阵法—泡点法 ◆对第 j 块板至塔顶作物料衡算 Fj Zi,j + Lj-1 xi,j-1 + Vj+1 yi,j+1 =(Vj+Gj) yi,j +(Lj+uj) xi,j Lj-1 xi,j-1 + Vj+1 yi,j+1 – (Vj+Gj) yi,j +(Lj+uj) xi,j= - Fj Zi,j 将方程 yij= Kij xij 代入 Lj-1 xi,j-1 + Vj+1 Ki,j+1 xi,j+1 – (Vj+Gj) Ki,j xi,j +(Lj+uj) xi,j= - Fj Zi,j Lj-1 xi,j-1 – [(Vj+Gj) Ki,j – (Lj+uj)] xi,j + Vj+1 Ki,j+1 xi,j+1 = - Fj Zi,j 上式中x 是要求的未知数，其余为已知数。 等式左边第一项为第j-1板的i 组分的液相浓度。 等式左边第二项为第j 板的i 组分的液相浓度。 等式左边第三项为第j+1板的i 组分的液相浓度。 2. 建立数学模型(基本方程推导) 5)三对角矩阵法----泡点法 对i 组分作物料平衡(1≤i≤C) ◆对第j 块板至塔顶作物料衡算 为此将式①写成下面的形式： 式中： 2. 建立数学模型(基本方程推导) 5)三对角矩阵法----泡点法 （3）重组分为分配组分，轻组分为非分配组分： 重组分恒浓区 轻组分恒浓区 重组分恒浓区 轻组分恒浓区 多元精馏分