化工分离过程课件（ 陈洪钫，刘家祺编 ）第三章 多组分多级分离的过程分析及简捷计算.ppt

第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算;多组分精馏： 1.组分数C2 2.求解数目较多方程 ——变量分析 3塔内分布复杂——过程分析 4计算 简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法 共沸精馏图解法 萃取精馏简化法 吸收因子法 逆流萃取集团法 逐板法：严格计算（非本章内容）;第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算;第一节 设计变量;设计变量：确定设计中已知变量 例如二元精馏： 可解出：N；… ;;约束条件数 ： 物料平衡式 能量平衡式 化学平衡式 其它相等条件;3.1.1 单元的设计变量 ;设计变量分： ●固定设计变量 ： 进料物流变量和系统压力 ●可调设计变量 ： 除 的其他变量;例2.产物为两相的全凝器;例3.简单绝热操作理论板;;3.1.2 装置的设计变量;∴吸收塔设计变量：;例5. 简单精馏塔;9股单元物流数；; 对精馏塔归纳出简便、可靠的 确定设计变量的方法： （1）按每一单相物流有（C+2）个变 量， 计算由进料物流所确定的固 定设计变量数。 （2）确定装置中具有不同压力的数目。 （3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数。 （4）将串级单元数目、分配器的数目、侧线采出单元数目及传热单元数目相加，便是整个装置的可调设计变量，;例6. 带一个侧线采出口的精馏塔 设塔内与进料压力相等;作业： P115： 1题 P116： 4题 ;二个极限条件：;第二节 多组分精馏过程;3.2.1 多组分精馏过程分析 ; i、j为在精馏中起关键作用的组分，称关键组分。 i：挥发度大的组分，称轻关 键组分，表示：LK，下标：l j：挥发度小的组分，称重关 键组分，表示：HK，下标：h;精馏塔的任务： LK尽量多的进入塔顶馏出液； HK尽量多的进入塔釜釜液。 ;对于精馏中的非关键组分： 设 为非关键组分i对HK的相对挥发度。;2. 关键组分的特点 ◆LK和HK形成分离界线，且 越小， 分离越难。 ◆ ◆精馏中： LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。 ◆只有无LNK，且 较大，塔顶可采出纯LK； 只有无HNK，且 较大，塔釜可采出纯HK。 ;3. 关键组分的指定方法 ◆指定回收率 ◆指定控制量 ;4. 关键组分的指定原则 由工艺要求决定;二、设计计算多组分精馏过程的复杂性;流量分布、温度分布、浓度分布复杂 ★流量分布 分子汽化潜热相近，可视为恒摩尔流 例：苯—甲苯物系（图3—4） 苯—甲苯—异丙苯物系（图3—5） 分子汽化潜热不相近，V、L有变化， 但V/L变化不大; ★浓度分布 1.进料板附近各组分浓度变化较大，原因是 引入的组分包含全部组成。;3.关键组分 变化复杂 ▼ 若无LNK时：HK分别在二段出现两个最高点，LK表现象LNK。（图3—7） ▼ 若无HNK时：LK分别在二段出现两个最高点， HK表现象HNK。（图3—8） ▼有LNK、HNK，且都不同时出现在顶、釜时： LK在精馏段出现一个最大值，然后降到所规定的浓度； HK在提馏段出现一个最大值，然后降到所规的浓度。 （图3—9）;3.2.2 最小回流比;多元精馏： 定义：顶釜同时出现的组分——分配组分 只在顶或釜出现的组分——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。;只有HNK为非分配组分;2. 的计算;Underwood公式：;，最后取平均值。;3.2.3 最少