第三章多組分多級分離過程分析與簡捷

1、多組分精餾： 1.組分?jǐn)?shù)c2 2.求解數(shù)目較多方程 變量分析 3塔內(nèi)分布復(fù)雜過程分析 4計(jì)算 簡捷法： 蒸出因子法 共沸精餾圖解法 萃取精餾簡化法 吸收因子法 逆流萃取集團(tuán)法 逐板法：嚴(yán)格計(jì)算（非本章內(nèi)容）返回第一節(jié) 設(shè)計(jì)變量第二節(jié)多組分精餾過程第三節(jié) 萃取精餾和共沸精餾第四節(jié) 吸收和蒸出過程第五節(jié) 萃取過程第一節(jié) 設(shè)計(jì)變量 3.1.1 單元的設(shè)計(jì)變量 3.1.2 裝置的設(shè)計(jì)變量返回 設(shè)計(jì)變量：確定設(shè)計(jì)中已知變量 例如二元精餾： 可解出：n； , ,44fwadbf xq pxxr固固有有的的個(gè)個(gè)變變量量， ，進(jìn)進(jìn)料料位位置置規(guī)規(guī)定定個(gè)個(gè)變變量量 對于復(fù)雜體系變量如何確定？確定變量數(shù)目確定變量

2、數(shù)目設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量約束條件約束條件系統(tǒng)中的變量數(shù)系統(tǒng)中的變量數(shù)設(shè)：設(shè)：cvicvnnnnn icvnnn，如何確定如何確定u約束條件數(shù)約束條件數(shù) c： 物料平衡式物料平衡式 能量平衡式能量平衡式 化學(xué)平衡式化學(xué)平衡式 其它相等條件其它相等條件cn如何確定？cvnn ,數(shù)數(shù)出出能進(jìn)能進(jìn)數(shù)數(shù)出出功進(jìn)功進(jìn)）（換：換：股物流，且有功、能交股物流，且有功、能交若若物流數(shù)（一股）物流數(shù)（一股）自由度數(shù)（自由度數(shù)（單相）：單相）：任意單股物流（一股、任意單股物流（一股、)()(2212+ + + + + + + + + + + cnnnccfnvvp pvn返回相數(shù)相數(shù)變量數(shù) ：3.1.1 單元的設(shè)計(jì)變量

3、 將復(fù)雜化工裝置分解成簡單單元，求 ： 42263221216300233+ + + + + + + + + + + + + + ccceinccxxppttcenccennlififfcv）（）（個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)等等量量關(guān)關(guān)系系：個(gè)個(gè)能能量量衡衡算算式式：個(gè)個(gè)物物料料衡衡算算式式：）（物物流流數(shù)數(shù)：einein例1.分配器fffptxf,ptxll,11ptxll,2213431211 + + + + + + + + + ）（）（）（中分配器：中分配器：例例ccexneineanccexn設(shè)計(jì)變量分為：設(shè)計(jì)變量分為： 固定設(shè)計(jì)變量固定設(shè)計(jì)變量 ： 進(jìn)料物流變量和系統(tǒng)壓力進(jìn)料物流變量和系統(tǒng)壓力 可

4、調(diào)設(shè)計(jì)變量可調(diào)設(shè)計(jì)變量 ： 除除 的其他變量的其他變量eanexnexn往往對此感興趣！3.1.2 裝置的設(shè)計(jì)變量由單元設(shè)計(jì)變量確定：ucnrneinuin式式連連接接單單元元間間物物流流產(chǎn)產(chǎn)生生等等重重復(fù)復(fù)使使用用的的單單元元數(shù)數(shù) + + uin重復(fù)使用一種為1前面進(jìn)等前面進(jìn)等于后面出于后面出 對精餾塔歸納出簡便、可靠的對精餾塔歸納出簡便、可靠的 確定設(shè)計(jì)變量的方法：確定設(shè)計(jì)變量的方法： （1）按每一單相物流有（）按每一單相物流有（c+2）個(gè)變）個(gè)變 量，量， 計(jì)算由進(jìn)料物流所確定的固計(jì)算由進(jìn)料物流所確定的固 定設(shè)計(jì)變量數(shù)。定設(shè)計(jì)變量數(shù)。 （2）確定裝置中具有不同壓力的數(shù)目。）確定裝置中具有

5、不同壓力的數(shù)目。 （3）上述兩項(xiàng)之和即為裝置的固定設(shè)）上述兩項(xiàng)之和即為裝置的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)。計(jì)變量數(shù)。（4）將串級單元數(shù)目、分配器的數(shù)目、側(cè)線采出）將串級單元數(shù)目、分配器的數(shù)目、側(cè)線采出單元數(shù)目及傳熱單元數(shù)目相加，便是整個(gè)裝置的單元數(shù)目及傳熱單元數(shù)目相加，便是整個(gè)裝置的可調(diào)設(shè)計(jì)變量，可調(diào)設(shè)計(jì)變量，3.2.1 多組分精餾過程分析 3.2.2 最小回流比3.2.3 最少理論塔板數(shù)和組分分配3.2.4 實(shí)際回流比、理論板數(shù)、進(jìn)料位置返回3.2.1 多組分精餾過程分析 一、關(guān)鍵組分 1.關(guān)鍵組分的引出一般精餾： 對于設(shè)計(jì)型計(jì)算，5個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量為： 在塔釜回收率在塔釜回收率在塔頂回收率在塔頂回收率這里

6、：這里：）（）；）；（；回流溫度；進(jìn)料位置；回流溫度；進(jìn)料位置；jfxwxifxdxxxrfjwjwjfididiwjwjdidi 5 uan i、j為在精餾中起關(guān)鍵作用的為在精餾中起關(guān)鍵作用的組分，稱組分，稱關(guān)鍵組分。關(guān)鍵組分。 i：揮發(fā)度大的組分，稱：揮發(fā)度大的組分，稱輕關(guān)輕關(guān) 鍵組分鍵組分，表示：，表示：lk，下標(biāo)：，下標(biāo)：l j：揮發(fā)度小的組分，稱：揮發(fā)度小的組分，稱重關(guān)重關(guān) 鍵組分鍵組分，表示：，表示：hk，下標(biāo)：，下標(biāo)：h精餾塔的任務(wù)：精餾塔的任務(wù)： lk盡量多的進(jìn)入塔頂餾出液； hk盡量多的進(jìn)入塔釜釜液。1.問題的引出 分離乙醇水混合物 分離丁烯-2丁烷含量的醇。含量的醇。普通精

7、餾得不到高普通精餾得不到高，呈共沸現(xiàn)象呈共沸現(xiàn)象某板：某板：醇醇醇醇 115.78894. 012 ctxyo生生產(chǎn)產(chǎn)上上難難采采用用。塊塊需需；若若丁丁烷烷：沸沸點(diǎn)點(diǎn)：丁丁烯烯：烷烷30095. 05 . 015 .2729 .27312 nxxkkdf 問題：問題：如何分離 的混合物？1, 11212 第三節(jié)第三節(jié) 萃取精餾和共沸精餾萃取精餾和共沸精餾2.2.特殊精餾特殊精餾 在在 和和 的溶液中加入一個(gè)新組的溶液中加入一個(gè)新組分分s s，使它對原溶液中各組分產(chǎn)生不同作用，從，使它對原溶液中各組分產(chǎn)生不同作用，從而改變原溶液組分之間相對揮發(fā)度，使系統(tǒng)變的而改變原溶液組分之間相對揮發(fā)度，使系

8、統(tǒng)變的易于分離。易于分離。 即：特殊精餾為既加能量又加質(zhì)量分離劑的即：特殊精餾為既加能量又加質(zhì)量分離劑的精餾。精餾。112 112 原溶液加新組分后形成最低共沸物從塔頂采出。原溶液加新組分后形成最低共沸物從塔頂采出。 共沸精餾共沸精餾，s為共沸劑為共沸劑 原溶液加新組分后不形成共沸物且原溶液加新組分后不形成共沸物且s沸點(diǎn)最沸點(diǎn)最高，從塔釜采出高，從塔釜采出 萃取精餾，萃取精餾，s為萃取劑或溶劑為萃取劑或溶劑3.4.1 吸收過程特點(diǎn)與流程3.4.2 多組分吸收和蒸出過程分析 3.4.3 多組分吸收和蒸出的簡捷計(jì) 算法3.4.4 化學(xué)吸收返回 3.4.1吸收過程特點(diǎn)與流程一、操作目的 凈化和精制氣體 分離氣體混合物 制備溶液或中間產(chǎn)品二、吸收過程特點(diǎn) 吸收目的產(chǎn)物的同時(shí)也吸收了其他組分 多組分吸收 端點(diǎn)條件：待吸收待吸收氣體氣體吸收液吸收液未吸收未吸收氣體氣體吸收吸收 劑劑u復(fù)雜塔復(fù)雜塔ut、x頂、釜預(yù)分配難頂、釜預(yù)分配難u吸收劑組成與解吸有關(guān)吸收劑組成與解吸有關(guān)三、分類 物理吸收 無化學(xué)反應(yīng)。進(jìn)行了大量研究 化學(xué)吸收 1.可逆反應(yīng)的化學(xué)吸收過程 難點(diǎn)；汽液平衡，化學(xué)反應(yīng)速率 2.不可逆