第9章多組分分離序列的綜合N

第9章多組分分離序列的綜合第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法C2C3C4C3C4C2C3C4C2C3C4C2C3C4C2C3組分分離的方式直接影響投資成本與操作成本方案一方案二塔1塔2塔1塔2方案二塔1回流量大！采用順序分離？！第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第一節(jié)分離序列綜合問題給定待分離流股的狀態(tài)（流量、溫度、壓力和組成），系統(tǒng)化地設(shè)計出能從進料中分理處所要求產(chǎn)品的過程，并使總費用最小。分離序列綜合（塔序）ABCDEFGABCDEFG分離過程ABCDEFGABCDEFG分離過程原料分離序列產(chǎn)品原料分離序列產(chǎn)品分離序列設(shè)計影響塔結(jié)構(gòu)、投資費用、操作費用！在塔系的分布最優(yōu)化塔的結(jié)構(gòu)與操作條件優(yōu)化。分離序列綜合的特點：第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

一、簡單塔一個進料分離為兩個出料每一組分僅出現(xiàn)在一個產(chǎn)品中

(銳分離，SharpSeparation)塔底采用再沸器，塔頂采用全凝器簡單塔（SimpleColumn）第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

二、分離序列綜合的可能方案用S種分離方法把含有N個組分的混合物分離成N個純組分的產(chǎn)品，其分離序列數(shù)F等于：分離序列組合:想全部羅列出逐個分析以找到最優(yōu)？！幾乎不可能?。。∧鼙M快找到接近最優(yōu)的方案就不錯了！數(shù)學(xué)表達式：混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題：尋求最優(yōu)分離序列尋求每個分離單元的最優(yōu)設(shè)計變量第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

三、分離物性排序①

組分的沸點（蒸餾）②

溶解度（萃?。?/p>

固體粒度（篩分）④

組分揮發(fā)度（蒸餾、萃?。┻M料組分排列規(guī)律(順序表)組分分離原理：

利用組分在某種方面的物性差異分離！第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

四、分離序列綜合的目標分離序列綜合的目標

保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，設(shè)計投資成本和運行成本綜合最優(yōu)的分離方案影響因素：

組分分離順序、塔操作壓力、理論板數(shù)和進料位置都會影響設(shè)備投資和運行結(jié)果第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第二節(jié)直觀推斷法直觀推斷法(HeuristicMethod)“試探法”、“啟發(fā)式規(guī)則法”算法推導(dǎo)法它基于較嚴格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，而且保正產(chǎn)生出足夠可靠的各種替換方案。初始最優(yōu)流程方案的確定：“直觀推斷法”利用一些雖未經(jīng)過嚴格證明但確實比較正確的半理論半經(jīng)驗法則來指導(dǎo)、揭示和發(fā)現(xiàn)較優(yōu)的系統(tǒng)。直觀推斷法在分離序列的綜合與換熱網(wǎng)絡(luò)的綜合方面發(fā)展較為成熟。直觀推斷法第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）（1）分離方法的選擇法則（M法則）

法則M1

所有其他條件都相同時，應(yīng)當盡量采用直接分離法（即只用能量分離劑的分離方法）。如果不得已采用了間接分離法，則應(yīng)在使用外加的質(zhì)量分離劑之后所先將其脫除。主要直觀推斷法則：直接分離只涉及外加能量而不涉及外加物質(zhì)的分離過程，如精餾、蒸發(fā)、壓差膜分離、篩分和結(jié)晶等為直接分離。間接分離涉及引進外加物質(zhì)來推動分離的過程，如液體萃取、氣體吸收、恒沸精餾和離子交換等為間接分離。分離操作:①

液體沸點相差很小，用精餾法不經(jīng)濟，用萃取精餾或液－液萃取更合理；②

雖然沸點相差不小，相對揮發(fā)度≤1.05~1.10時，精餾法不如萃取精餾或液－液萃取更為經(jīng)濟；③

當混合物沸點很高，精餾必須在高真空度或分子精餾下完成，否則高溫會導(dǎo)致組分熱分解或聚合時，用萃取可能便宜可靠；選擇直接精餾或間接精餾分離的建議：④

當蒸發(fā)器濃縮除水不如用萃?。舭l(fā)來脫除溶劑時，宜優(yōu)先用萃??；⑤

在以下的場合，采用間接分離法：

l

混合物分離中有共沸物形成；

l

混合物中要求分離的組分沸點相互重疊

l

熱敏性物料的分離。法則M1－a

首先盡量采用常規(guī)精餾，但是關(guān)鍵組分之間相對揮發(fā)度≤1.05～1.10時，不推薦采用精餾。如果某種質(zhì)量分離劑能大大改進時，則可使用質(zhì)量分離劑；法則M1－b

一旦使用質(zhì)量分離劑，則應(yīng)在質(zhì)量分離劑進入的設(shè)備之后，馬上設(shè)法將其脫除。法則M1－c

如采用了外加分離劑的方法，則必須附有分離劑的脫除分離。衍生法則：法則M2

如果其他條件相同，最好要求溫度和壓力不要過于偏離環(huán)境條件。若必須偏離，則向高的方向偏要比向低的方向偏為好。第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

二、設(shè)計方法（D法則）法則D1:傾向于生成產(chǎn)品個數(shù)最少的分離序列。也就是免去分離那些在最終產(chǎn)品中仍然共存的組分。

當規(guī)定的產(chǎn)品是多組分時，傾向于直接生產(chǎn)這些產(chǎn)品，或者用最少的混合。法則D2如有可能時，應(yīng)盡量采用流股分割和混合來降低分離負荷。流股分割與混合是特別容易實現(xiàn)的兩種操作，成本低、能耗少。例：物料a和b均有1、2、3三種組分組成。易分離程度是：成分2>成分1>成分3，將其分離成A、B、C三種目標產(chǎn)品。方案一總加工量：12+13+8=33方案二總加工量：6+4.4=10.4當既沒有較大的相對揮發(fā)度差別，同時各組分量差也不大時，就應(yīng)當把各組分按揮發(fā)度大小的順序，一個一個地從塔頂分餾出來。

（直接序列法）。法則D3:（不是相對揮發(fā)度）第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

三、物類法則（S法則）法則S1將腐蝕性的、熱不穩(wěn)定的和毒性物料組分優(yōu)先分離出來。法則S2困難分離最好保留到最后去完成。特別是相對揮發(fā)度接近于1的關(guān)鍵組分的分離，應(yīng)當在沒有非關(guān)鍵組分參與的條件下最后進行。法則S3最容易分離的組分最優(yōu)先分離。基于被分離組分之間的物性差別的直觀推斷法則第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第9章多組分分離序列的綜合

四、組分法則（C法則）法則C1如果其他條件相等，則應(yīng)將量最大的成分優(yōu)先分離。法則C2如果其他條件相等，則傾向于對等地將物流一分為二，或傾向于50/50的分割率。與進料組分和產(chǎn)品對分離成本的影響有關(guān)易分離系數(shù)（CES）:B,D分別為塔底及塔頂產(chǎn)品量ΔT為被分離組分的沸點差或ΔT=(1)×100如果難以判斷哪一種分離切割最接近50/50分割，則可以把CES最大的最先分離第一節(jié)分離序列綜合問題

一、簡單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第三節(jié)有序直觀推斷法采用直觀推斷時的任意性,不同的研究者可能會產(chǎn)生完全不同的結(jié)果Nadgir和Liu加以系統(tǒng)化整理按重要程度和實際意義排列就序有序直觀推斷法直接簡便地合成優(yōu)化分離序列結(jié)果往往與比較復(fù)雜的直觀推斷－調(diào)優(yōu)方法導(dǎo)出的相同，甚至更好。步驟1決定分離的方法（a）應(yīng)用法則M1－a和M1－b(傾向于普通精餾和首先脫除質(zhì)量分離劑)。（b）并用法則M2（避免真空精餾和冷凍）。步驟2給出由產(chǎn)品規(guī)定引起的禁用分割指南應(yīng)用法則D1（傾向于產(chǎn)品種類最少）。步驟3給出實際首先分離的指南用直觀推斷法則S1（首先脫出腐蝕性和毒性組分步驟4給出實際最后分離的指南用法則S2（難于分離的最后分離）（a）應(yīng)用法則C1（量最大的首先脫除）。（b）應(yīng)用法則C2（傾向于50/50的分割）。（c）用輔助排序參數(shù)CES來最后確定分離順序。步驟5合成實際分離序列。用普通精餾來合成烴類的分離序列組分組成mol%相鄰組分間