化工设计概论〔3–1〕.ppt

  3.3 化工流程的物料衡算（不带反应）  解： 这是一个只做物料衡算的情况，从流程特点可以看出，整个流程系统是： 因为流程中没有化学反应，而所有输入的流股中只含有4种组份，因而可以判定流程中所有流股所含有的组份应该≦4种。  第二步、做流程的自由度分析 （1）混合器1及萃取塔的自由度分析 （2）溶剂提馏塔及整体的自由度分析 （3）溶剂回收塔及产品精馏塔的自由度分析 （4）混合器2及过程的自由度分析 （5）整体与过程自由度分析之间的区别 求解完溶剂回收塔和产品精馏塔后。 求解完混合器1后。 求解完整体（OB）后，将对混合器2、溶剂提馏塔的物料衡算产生影响。 求解完溶剂提馏塔后，将对混合器2、萃取塔的物料衡算产生影响。 从以上分析可以在具体计算之前得出物料衡算的计算顺序： 4、按判断的衡算计算顺序进行具体求解 本题小结1、认识到自由度分析是物料衡算计算的有力工具，掌握物料衡算的求解步骤；2、在自由度分析之前，必须会根据流程特点判断流程中各流股所含的组份数；3、会判断流程设计是否是弹性设计，会挑选合适的计算基准；4、会根据自由度分析结果判断衡算计算顺序，尤其是应该注意更新自由度分析；5、不能忽视具体的求解计算过程。 自由度 附加关系式数 已知变量数 MB衡算方程数 变量总数 萃取塔 整体（OB） 更新自由度分析表 4 7 0 0 12 4 0 11 7 1 废 料 E 0.1% HAC H2O H2SO4 HAC 24% 循环流 HAC 60% H2O 40% E 98.8% H2O 1.2% 混合器2 E 98.8% H2O 1.2% E 7% HAC H2O H2SO4 进 料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 E 99% H2O 1％ 产品流 HAC 99% H2O 1% 萃 取 塔 溶 剂 回 收 塔 产 品 精 馏 塔 溶 剂 提 馏 塔 1（3） 2（3） 3（3） 11（2） 10（2） 8（2） 5（2） 4（4） 6（2） 7（2） 9（4） 12（2） 将对OB、萃取塔产生影响。 更新自由度分析的结果：接着解整体，而且是完全求解。 自由度 附加关系式数 已知变量数 MB衡算方程数 变量总数 溶剂 提馏塔 混合器2 更新自由度分析表 2 5 0 1 10 4 0 8 6 0 废 料 E 0.1% HAC H2O H2SO4 HAC 24% 循环流 HAC 60% H2O 40% E 98.8% H2O 1.2% 混合器2 E 98.8% H2O 1.2% E 7% HAC H2O H2SO4 进 料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 E 99% H2O 1％ 产品流 HAC 99% H2O 1% 萃 取 塔 溶 剂 回 收 塔 产 品 精 馏 塔 溶 剂 提 馏 塔 1（3） 2（3） 3（3） 11（2） 10（2） 8（2） 5（2） 4（4） 6（2） 7（2） 9（4） 12（2） 但只有溶剂提馏塔的自由度将变成零。所以，这时应该求解溶剂提馏塔，而且是完全求解。 混合器2 自由度 附加关系式数 已知变量数 MB衡算方程数 变量总数 萃取塔 更新自由度分析表 2 6 0 0 8 废 料 E 0.1% HAC H2O H2SO4 HAC 24% 循环流 HAC 60% H2O 40% E 98.8% H2O 1.2% 混合器2 E 98.8% H2O 1.2% E 7% HAC H2O H2SO4 进 料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 E 99% H2O 1％ 产品流 HAC 99% H2O 1% 萃 取 塔 溶 剂 回 收 塔 产 品 精 馏 塔 溶 剂 提 馏 塔 1（3） 2（3） 3（3） 11（2） 10（2） 8（2） 5（2） 4（4） 6（2） 7（2） 9（4） 12（2） 12 4 10 0 －2 2 0 结论：解混合器2或萃取塔，必然是完全求解。 精馏塔MB 回收塔MB 混合器1MB 整体OB MB 溶剂提馏塔MB 混合器2MB 萃取塔MB 这是一个每步计算都能完全求解的计算顺序。最后一步不必要同时进行混合器2和萃取塔的MB，二者解其一即可。 注意：流程