第三章多组分多级分离过程分析与简捷

1、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： 蒸出因子法 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）返回第一节 设计变量第二节多组分精馏过程第三节 萃取精馏和共沸精馏第四节 吸收和蒸出过程第五节 萃取过程第一节 设计变量 3.1.1 单元的设计变量 3.1.2 装置的设计变量返回 设计变量：确定设计中已知变量 例如二元精馏： 可解出：n； , ,44fwadbf xq pxxr固固有有的的个个变变量量， ，进进料料位位置置规规定定个个变变量量 对于复杂体系变量如何确定？确定变量数目确定变量

2、数目设计变量设计变量约束条件约束条件系统中的变量数系统中的变量数设：设：cvicvnnnnn icvnnn，如何确定如何确定u约束条件数约束条件数 c： 物料平衡式物料平衡式 能量平衡式能量平衡式 化学平衡式化学平衡式 其它相等条件其它相等条件cn如何确定？cvnn ,数数出出能进能进数数出出功进功进）（换：换：股物流，且有功、能交股物流，且有功、能交若若物流数（一股）物流数（一股）自由度数（自由度数（单相）：单相）：任意单股物流（一股、任意单股物流（一股、)()(2212+ + + + + + + + + + + cnnnccfnvvp pvn返回相数相数变量数 ：3.1.1 单元的设计变量

3、 将复杂化工装置分解成简单单元，求 ： 42263221216300233+ + + + + + + + + + + + + + ccceinccxxppttcenccennlififfcv）（）（个个个个个个等等量量关关系系：个个能能量量衡衡算算式式：个个物物料料衡衡算算式式：）（物物流流数数：einein例1.分配器fffptxf,ptxll,11ptxll,2213431211 + + + + + + + + + ）（）（）（中分配器：中分配器：例例ccexneineanccexn设计变量分为：设计变量分为： 固定设计变量固定设计变量 ： 进料物流变量和系统压力进料物流变量和系统压力 可

4、调设计变量可调设计变量 ： 除除 的其他变量的其他变量eanexnexn往往对此感兴趣！3.1.2 装置的设计变量由单元设计变量确定：ucnrneinuin式式连连接接单单元元间间物物流流产产生生等等重重复复使使用用的的单单元元数数 + + uin重复使用一种为1前面进等前面进等于后面出于后面出 对精馏塔归纳出简便、可靠的对精馏塔归纳出简便、可靠的 确定设计变量的方法：确定设计变量的方法： （1）按每一单相物流有（）按每一单相物流有（c+2）个变）个变 量，量， 计算由进料物流所确定的固计算由进料物流所确定的固 定设计变量数。定设计变量数。 （2）确定装置中具有不同压力的数目。）确定装置中具有

5、不同压力的数目。 （3）上述两项之和即为装置的固定设）上述两项之和即为装置的固定设计变量数。计变量数。（4）将串级单元数目、分配器的数目、侧线采出）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，可调设计变量，3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.2 最小回流比3.2.3 最少理论塔板数和组分分配3.2.4 实际回流比、理论板数、进料位置返回3.2.1 多组分精馏过程分析 一、关键组分 1.关键组分的引出一般精馏： 对于设计型计算，5个可调设计变量为： 在塔釜回收率在塔釜回收率在塔顶回收率在塔顶回收率这里

6、：这里：）（）；）；（；回流温度；进料位置；回流温度；进料位置；jfxwxifxdxxxrfjwjwjfididiwjwjdidi 5 uan i、j为在精馏中起关键作用的为在精馏中起关键作用的组分，称组分，称关键组分。关键组分。 i：挥发度大的组分，称：挥发度大的组分，称轻关轻关 键组分键组分，表示：，表示：lk，下标：，下标：l j：挥发度小的组分，称：挥发度小的组分，称重关重关 键组分键组分，表示：，表示：hk，下标：，下标：h精馏塔的任务：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。1.问题的引出 分离乙醇水混合物 分离丁烯-2丁烷含量的醇。含量的醇。普通精

7、馏得不到高普通精馏得不到高，呈共沸现象呈共沸现象某板：某板：醇醇醇醇 115.78894. 012 ctxyo生生产产上上难难采采用用。块块需需；若若丁丁烷烷：沸沸点点：丁丁烯烯：烷烷30095. 05 . 015 .2729 .27312 nxxkkdf 问题：问题：如何分离 的混合物？1, 11212 第三节第三节 萃取精馏和共沸精馏萃取精馏和共沸精馏2.2.特殊精馏特殊精馏 在在 和和 的溶液中加入一个新组的溶液中加入一个新组分分s s，使它对原溶液中各组分产生不同作用，从，使它对原溶液中各组分产生不同作用，从而改变原溶液组分之间相对挥发度，使系统变的而改变原溶液组分之间相对挥发度，使系

8、统变的易于分离。易于分离。 即：特殊精馏为既加能量又加质量分离剂的即：特殊精馏为既加能量又加质量分离剂的精馏。精馏。112 112 原溶液加新组分后形成最低共沸物从塔顶采出。原溶液加新组分后形成最低共沸物从塔顶采出。 共沸精馏共沸精馏，s为共沸剂为共沸剂 原溶液加新组分后不形成共沸物且原溶液加新组分后不形成共沸物且s沸点最沸点最高，从塔釜采出高，从塔釜采出 萃取精馏，萃取精馏，s为萃取剂或溶剂为萃取剂或溶剂3.4.1 吸收过程特点与流程3.4.2 多组分吸收和蒸出过程分析 3.4.3 多组分吸收和蒸出的简捷计 算法3.4.4 化学吸收返回 3.4.1吸收过程特点与流程一、操作目的 净化和精制气体 分离气体混合物 制备溶液或中间产品二、吸收过程特点 吸收目的产物的同时也吸收了其他组分 多组分吸收 端点条件：待吸收待吸收气体气体吸收液吸收液未吸收未吸收气体气体吸收吸收 剂剂u复杂塔复杂塔ut、x顶、釜预分配难顶、釜预分配难u吸收剂组成与解吸有关吸收剂组成与解吸有关三、分类 物理吸收 无化学反应。进行了大量研究 化学吸收 1.可逆反应的化学吸收过程 难点；汽液平衡，化学反应速率 2.不可逆