化工分离第四章1.ppt

第四章

多组分多级别离的严格计算2024/9/2

复习精馏简捷计算——FUG法FenskeNTUnderwoodRmGillilandN、R吸收简捷计算——平均吸收因子法-1lg)1lg(--=AANjj2024/9/2

严格计算的必要性简捷算法中引入的假设“恒摩尔流和相对挥发度为常数”，在高压及塔顶、塔釜温差很大的情况下，偏差太大。简捷计算不能给出各塔板上的浓度、温度等信息，也难以处理具有多股进料，多股侧采及有侧线换热等复杂别离过程。特殊精馏，多组分吸收，多组分萃取等过程也以采用严格计算为宜。2024/9/2

第四章

多组分多级别离的严格计算§4.1平衡级理论模型§4.2逐级计算法§4.3三对角矩阵法2024/9/2

严格计算的原那么：在给定的条件下，对每块塔板同时进行物料衡算，热量衡算及相平衡和归一化计算。2024/9/2

对于任一级j〔图4—1〕：第j级1111,1-----jjjjijPThxL1111,1+++++jjjjijPTHyVjjjjijPTHyV,jGjjjjijPThxL,jUQj§4.1平衡级的理论模型一、平衡级模型2024/9/2

假定各级上到达相平衡且无化学反响。建模原那么：M——物料衡算；MESH方程E——相平衡关系；S——组分摩尔分率加和式；H——热量衡算。2024/9/2

二、MESH方程组1、物料衡算方程C个2、相平衡关系方程C个3、摩尔分率加和方程2个〔M〕〔E〕〔S〕2024/9/2

4、热量衡算方程1个∴共有〔2C+3〕个MESH方程假设别离装置为N个平衡级逆流串联〔图4－2〕〔H〕UjGjFjLjVjLj-1Vj+1QjjF1V1Q11FNLNQNN······VNL12024/9/2

方程数：N〔2C+3〕Zi,jN〔C-1〕TFjNPFjNFjNNCxi,,jNCyi,,jTjNPjNLjNUjN-1VjNGjN-1QjN1板数∴总变量数=N〔3C+9〕－1设计变量数＝N〔3C+9〕－1－N〔2C+3〕＝N〔C+6〕－12024/9/2

设计变量分析：固定设计变量Nx：进料变量数：N〔C+2〕压力等级数：N可调设计变量Na：N〔C+3〕串级单元数：侧线采出数：传热单元数：分配器数：12N－2N03N-1总设计变量数Ni=Nx+Na=N(C+6)-1UjGjFjLjVjLj-1Vj+1QjjF1V1Q11FNLNQNN······VNL12024/9/2

对操作型问题可以指定以下变量：1、进料信息：Fj、zij、TFj、PFj——N〔C+2〕个2、各级压力：Pj——N个3、各级侧线采出：Uj、Gj——2〔N－1〕个4、各级换热：Qj——N个5、级数：N——1个未知量：＋N(C+6)-11、液相组成：xi,j——NC个2、气相组成：yi,j——NC个3、液相流率：Lj——N个4、气相流率：Vj——N个5、各级温度：Tj——N个N〔2C+3〕个有唯一解2024/9/2

1-NNL，V，LV1讨论：2.用相对挥发度或相平衡常数表示平衡关系方法：变量规定：饱和液体温度LK的回收率HK的回收率回流比最适宜进料位置§4.2逐级计算法1.恒摩尔流模型塔：交替使用操作线、平衡线方程Na=52024/9/2

操作线方程：一、逐级计算法2024/9/2

2024/9/2

二、进料位置确实定适宜进料位置：完成别离任务理论板最少的进料位置NNF,OP操作点进料板j板2024/9/2

进料位置的近似确定法：板改换操作线方程板为进料板，——1+jj板改换操作线方程板为进料板，——1+jj从上向下计算：从下向上计算：2024/9/2

三、计算起点确实定二元精馏：误差小的一端开始计算起点：从物料分配多元精馏：计算起点：塔顶或塔釜2024/9/2

例1.无轻组分〔LNK〕的精馏ABABCDA（LK）B（HK）CD讨论：假设C只有99%的进入塔釜计算起点：塔釜2024/9/2

例2.无重组分〔HNK〕的精馏CDABCDABC（LK）D（HK）计算起点：塔顶例3.LNK和HNK都有的精馏ABCBCDAB（LK）C（HK）D计算起点：从顶或釜分别计算，进料板契合。2024/9/2

四、校核和