化工过程分析与合成计算题-1.ppt

例1.换热系统冷热物流的热熔流率， 初始温度如下表，若冷热物流最小传递温差为10oC， 试用问题表格法计算该系统的夹点温度， 所需的最小公用冷负荷和最小公用热负荷? 物流 FCP(KW/oC) T初oC T终oC 热流量（kw） 热物流1 4.0 150 60 360 热物流2 2.5 160 50 275 冷物流1 3.5 50 170 420 冷物流2 2.0 40 150 220 [解] 根据所给数据作出问题表格（1） 在?T min=10oC的情况下，夹点温度在热流体夹点温度150oC和冷流体夹点温度140 oC之间，故最小公用工程加热量 Q H min = 100 kw 最小公用工程冷却量 Q C min = 95 kw 例2 试用夹点设计法对上题物流进行匹配 （要求画出换热器以及所需的公用冷量、热量）。 物流 FCP(KW/oC) T初oC T终oC 热流量（kw） 热物流1 4.0 150 60 360 热物流2 2.5 160 50 275 冷物流1 3.5 50 170 420 冷物流2 2.0 40 150 220 夹点上方子网络匹配：NH NC, FCPH ≤ FCPC, H2与C1匹配，H2放出的热量为2.5 (160-150) = 25， C1需要的热量为3.5 (170-140) = 105，需外加热量80.H2需热量2.0 (50-140) = 20 夹点下方子网络匹配: NH≥NC, FCPH ≥ FCPC, H1与C1匹配, H2与 C2 匹配，H1放出的热量为4.0（150-60） = 360，C1需要的热量为3.5（140-50） = 315，需外加冷量45；H2放出的热量为2.5（150-50） = 250， C2需要的热量为2.0（140-40） = 200， 需外加冷量50。 序号 组成(摩尔分率) 相邻组分相对挥发度 标准沸点（oC） A 0.02 -42.1 B 0.15 2.45 -6.3 C 0.50 1.18 -0.5 D 0.28 2.89 15.0 E 0.05 2.50 36.1 例3 现有一五组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：工艺要求得到高纯度的单组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列的综合。 分离易度系数计算公式：CES = f*△， f = D/W或W/D，f 取接近 1的数值，△ = (α-1)*100。 （1）根据经验规则M1、M2，分离采用常规精馏。 （2）规则D1、S1未采用。（3）根据规则S2，B/C的分离应放在最后。（4）根据规则C1，C组分应优先分出，但规则S2优先于规则C1，故C放在最后分离。（5）计算分离易度系数 CES ( A/BCDE) = 0.73,CES ( ABC/DE) = 7.63, CES ( ABCD/E) = 1.11,根据规则C2 ABC/DE分离应优先，因为此处分离易度系数最大（6）考虑前面的步骤，得到以下分离序列： 6/3/F/Fmax问题，说明Johnson规则在特殊的n/3/F/Fmax问题上的应用 首先对此问题检查 是否满足条件 因为 式子ai=pi1+pi2得到满足。表中右侧写出了 根据ai=pi1+pi2和bi=pi2+pi3计算的虚拟二单元加工时间。因此可以两个虚拟时间为准，用Johnson规则求取最优时间表 (3, 2,4，5, 1,6)或（3，4，2，5，1，6） 例7-4 利用夹点设计方法对下表中的物流进行匹配，设最小传热温差△Hmin = 20oC FCp 最小加热量为107.5 kW，最小冷却量为40kW，夹点位置在90-70℃.N1 ≤ N3 + N4, FCp1 ≤ FCp3 ,FCp1 ≤ FCp4 Q = 2.5×(125-70) = 137.5 kW Q = 2×(150-90) = 120 kW Q = 3×(100-70) = 90 kW 70oC 90oC 夹点之上物流匹配情况 夹点之下股流N1+N2 ≥ N3+N4,夹点之下的2条热物流，只有流股2的热容流率大于冷物流，它可以与任意一条冷物流匹配，问题是剩下的物流则无法进行匹配。 因此需要对夹点之下的热物流作分割 把夹点之上或夹点之下的冷、热物流的热容流率按照数值的大小分别排成两列列入FCp表，将可行性判据列于表头。 每个FCp值代表一个流股，那些必须参加匹配的FCp值用方框圈起(如夹点之上的每个股流必须参加匹配)。 夹点匹配表现为一对冷、热流股FCp值的结合，分割后的流股热容流率写在原流股热容流率旁边。 由于热流股