第9章多组分分离序列的综合N

第9章多组分分离序列的综合第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法C2C3C4C3C4C2C3C4C2C3C4C2C3C4C2C3组分分离的方式直接影响投资成本与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！采用顺序分离？！第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法第一节分离序列综合问题给定待分离流股的状态（流量、温度、压力和组成），系统化地设计出能从进料中分理处所要求产品的过程，并使总费用最小。分离序列综合（塔序）ABCDEFGABCDEFG分离过程ABCDEFGABCDEFG分离过程原料分离序列产品原料分离序列产品分离序列设计影响塔结构、投资费用、操作费用！在塔系的分布最优化塔的结构与操作条件优化。分离序列综合的特点：第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

一、简单塔一个进料分离为两个出料每一组分仅出现在一个产品中

(锐分离，SharpSeparation)塔底采用再沸器，塔顶采用全凝器简单塔（SimpleColumn）第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

二、分离序列综合的可能方案用S种分离方法把含有N个组分的混合物分离成N个纯组分的产品，其分离序列数F等于：分离序列组合:想全部罗列出逐个分析以找到最优？！几乎不可能！！！能尽快找到接近最优的方案就不错了！数学表达式：混合整数非线性规划问题：寻求最优分离序列寻求每个分离单元的最优设计变量第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

三、分离物性排序①

组分的沸点（蒸馏）②

溶解度（萃取）③

固体粒度（筛分）④

组分挥发度（蒸馏、萃取）进料组分排列规律(顺序表)组分分离原理：

利用组分在某种方面的物性差异分离！第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

四、分离序列综合的目标分离序列综合的目标

保证产品质量的前提下，设计投资成本和运行成本综合最优的分离方案影响因素：

组分分离顺序、塔操作压力、理论板数和进料位置都会影响设备投资和运行结果第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法第二节直观推断法直观推断法(HeuristicMethod)“试探法”、“启发式规则法”算法推导法它基于较严格的数学推导，而且保正产生出足够可靠的各种替换方案。初始最优流程方案的确定：“直观推断法”利用一些虽未经过严格证明但确实比较正确的半理论半经验法则来指导、揭示和发现较优的系统。直观推断法在分离序列的综合与换热网络的综合方面发展较为成熟。直观推断法第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）（1）分离方法的选择法则（M法则）

法则M1

所有其他条件都相同时，应当尽量采用直接分离法（即只用能量分离剂的分离方法）。如果不得已采用了间接分离法，则应在使用外加的质量分离剂之后所先将其脱除。主要直观推断法则：直接分离只涉及外加能量而不涉及外加物质的分离过程，如精馏、蒸发、压差膜分离、筛分和结晶等为直接分离。间接分离涉及引进外加物质来推动分离的过程，如液体萃取、气体吸收、恒沸精馏和离子交换等为间接分离。分离操作:①

液体沸点相差很小，用精馏法不经济，用萃取精馏或液－液萃取更合理；②

虽然沸点相差不小，相对挥发度≤1.05~1.10时，精馏法不如萃取精馏或液－液萃取更为经济；③

当混合物沸点很高，精馏必须在高真空度或分子精馏下完成，否则高温会导致组分热分解或聚合时，用萃取可能便宜可靠；选择直接精馏或间接精馏分离的建议：④

当蒸发器浓缩除水不如用萃取－蒸发来脱除溶剂时，宜优先用萃取；⑤

在以下的场合，采用间接分离法：

l

混合物分离中有共沸物形成；

l

混合物中要求分离的组分沸点相互重叠

l

热敏性物料的分离。法则M1－a

首先尽量采用常规精馏，但是关键组分之间相对挥发度≤1.05～1.10时，不推荐采用精馏。如果某种质量分离剂能大大改进时，则可使用质量分离剂；法则M1－b

一旦使用质量分离剂，则应在质量分离剂进入的设备之后，马上设法将其脱除。法则M1－c

如采用了外加分离剂的方法，则必须附有分离剂的脱除分离。衍生法则：法则M2

如果其他条件相同，最好要求温度和压力不要过于偏离环境条件。若必须偏离，则向高的方向偏要比向低的方向偏为好。第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

二、设计方法（D法则）法则D1:倾向于生成产品个数最少的分离序列。也就是免去分离那些在最终产品中仍然共存的组分。

当规定的产品是多组分时，倾向于直接生产这些产品，或者用最少的混合。法则D2如有可能时，应尽量采用流股分割和混合来降低分离负荷。流股分割与混合是特别容易实现的两种操作，成本低、能耗少。例：物料a和b均有1、2、3三种组分组成。易分离程度是：成分2>成分1>成分3，将其分离成A、B、C三种目标产品。方案一总加工量：12+13+8=33方案二总加工量：6+4.4=10.4当既没有较大的相对挥发度差别，同时各组分量差也不大时，就应当把各组分按挥发度大小的顺序，一个一个地从塔顶分馏出来。

（直接序列法）。法则D3:（不是相对挥发度）第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法

三、物类法则（S法则）法则S1将腐蚀性的、热不稳定的和毒性物料组分优先分离出来。法则S2困难分离最好保留到最后去完成。特别是相对挥发度接近于1的关键组分的分离，应当在没有非关键组分参与的条件下最后进行。法则S3最容易分离的组分最优先分离。基于被分离组分之间的物性差别的直观推断法则第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法第9章多组分分离序列的综合

四、组分法则（C法则）法则C1如果其他条件相等，则应将量最大的成分优先分离。法则C2如果其他条件相等，则倾向于对等地将物流一分为二，或倾向于50/50的分割率。与进料组分和产品对分离成本的影响有关易分离系数（CES）:B,D分别为塔底及塔顶产品量ΔT为被分离组分的沸点差或ΔT=(1)×100如果难以判断哪一种分离切割最接近50/50分割，则可以把CES最大的最先分离第一节分离序列综合问题

一、简单塔

二、分离序列综合的可能方案

三、分离物性排序

四、分离序列综合的目标第二节直观推断法

一、分离方法的选择法则（M方法）

二、设计方法（D法则）

三、物类法则（S法则）

四、组分法则（C法则）第三节有序直观推断法第三节有序直观推断法采用直观推断时的任意性,不同的研究者可能会产生完全不同的结果Nadgir和Liu加以系统化整理按重要程度和实际意义排列就序有序直观推断法直接简便地合成优化分离序列结果往往与比较复杂的直观推断－调优方法导出的相同，甚至更好。步骤1决定分离的方法（a）应用法则M1－a和M1－b(倾向于普通精馏和首先脱除质量分离剂)。（b）并用法则M2（避免真空精馏和冷冻）。步骤2给出由产品规定引起的禁用分割指南应用法则D1（倾向于产品种类最少）。步骤3给出实际首先分离的指南用直观推断法则S1（首先脱出腐蚀性和毒性组分步骤4给出实际最后分离的指南用法则S2（难于分离的最后分离）（a）应用法则C1（量最大的首先脱除）。（b）应用法则C2（倾向于50/50的分割）。（c）用辅助排序参数CES来最后确定分离顺序。步骤5合成实际分离序列。用普通精馏来合成烃类的分离序列组分组成mol%相邻组分间