多组分精馏的简捷计算和逐板计算举例

多组分精馏塔的简捷计算和逐板计算举例气液混合为进料，状态不清楚。其他已知的条件：①塔顶为部分冷凝器，即气相出料；部分冷凝器温度-100℃，采用乙烯作为冷却介质；②工厂常用条件：全塔压40atm，全塔平均温度-39℃；③入塔裂解气压力40atm，温度-60℃；④分离要求：塔釜C2=回收率≥98%；塔釜C10带入量≤0.051kmol/h。求解：①物料预分布（涉及轻重关键组分的选取，物料分割方法：清晰分割和非清晰分割）②求解塔顶温度（露点计算）③求解塔釜温度（泡点计算）④进料状态（闪蒸：部分气化部分冷凝）⑤简捷计算理论板数（Nmin、Rmin、R、吉利兰关联图）⑥进料位置的确定（nmin，Rmin、R、吉利兰关联图）⑦逐板计算N（相平衡方程和操作线方程）解：①物料预分布（采用非清晰分割法的图解法）Ⅰ：首先确定轻重关键组分：C2=：重关键组分（h）；C10：轻关键组分（l）。塔釜：顶底分布：C10塔顶：C2=塔顶：

塔釜：

顶底分布：Ⅱ：工厂常用条件：全塔压40atm，全塔平均温度-39℃，求解，暂且采用工厂常用的条件，后面需要验证。从已知的

、与

、作图：

在对应的找到对应的；根据公式计算得到对数坐标纸得到：②：求塔顶温度氢气从塔顶出来，不能被温度-100℃乙烯作为冷却介质的部分冷凝器冷却下来，C10被冷却后回流到塔中。塔顶没有C3=、i—C40。求解塔顶温度采用露点方程计算：假设温度-95℃，全塔压力仍然为40atm，采用验证。③塔釜温度根据求出塔顶温度-95℃和工厂常用的条件：全塔平均温度-39℃，得到一个大概的塔釜温度：考虑全塔的阻力降可以忽略，仍然认为全塔压力为40atm。在塔釜温度17℃和塔压为40atm的情况下，采用泡点方程来验证塔釜温度。

在采用简捷法计算理论板的时候，用到回流比，回流比与进料状态有关系，下面求解进料状态。④进料状态进料温度―60℃，压力为40atm，塔全压也为40atm，压力没有发生变化，所以在进料过程中不存在闪蒸过程，用液化率或者气化率来表示进料状态都可以的。

ki为―60℃，压力为40atm的数据。来判断。假设，得出，采用牛顿迭代法计算得出：，得出这样进料的液相分率。⑤简捷计算最少理论板数塔釜温度17℃，利用气相中的烷烃冷凝提供塔釜中需要的热量，可以认为是塔顶部分冷凝，塔釜泵厢式循环。其中需要注意的问题：zi是题面中的数据；1-q=0.36；采用牛顿迭代法；b组分选取（i—C40挥发度最小）；采用全塔平均温度-39℃和压力为40atm的相对挥发数据。（注意换算到）最小回流比：-100℃的耐低温合金钢很贵，这样一次性费用很贵；回流比大，操作费用很大。选择：R/Rm=1.20，R=0.434，N=13.85。⑥确定进料位置因为是气液相进料，可以采用芬斯克公式计算精馏段塔板数塔顶温度：-95℃；进料温度：-60℃；塔釜温度：17℃从塔顶温度与进料温度相差不大，可以判断精馏段塔板数不会太多，采用全塔的平均温度计算误差会很大。所以，采用塔顶温度和进料温度的平均值来计算。下面得到-77.5℃和40atm下的数据：

减2块板原因：塔顶部分冷凝相当于一块塔板；汽液相进料进料板相当于一块板。根据，利用吉利兰关联图，得出：脱甲烷塔，塔顶为部分冷凝器，相当于一块板，为冷凝蒸出塔，甲烷和乙烯挥发度相差较大，提馏段板数较多。精馏段板数较少。

⑦逐板计算相平衡方程与操作线方程交替运用。精馏段相平衡方程：手算，计算机计算精馏段操作线方程：相平衡方程中的是精馏段平均温度下的值：，（进料温度与塔顶温度的平均值）b组分为C20。下面得到-77.5℃和40atm下的数据：

操作线方程操作线方程………………塔顶部分冷凝器（n=0），相平衡方程：第一块板：利用操作线方程得利用相平衡方程得第二块板：利用操作线方程得利用相平衡方程得第三块板：利用操作线方程得利用相平衡方程得进料的轻重关键组分液相组成比为：比较与计算到第1块板的时候得到：第2和3块板：

精馏段计算结束，精馏段理论板数为2块。提馏段相平衡方程：手算，计算机计算提馏段操作线方程：这儿的是提馏段平均温度下的值：，（进料温度与塔釜温度的平均值）b组分为C20。下面得到-21.5℃和40atm下的数据：塔釜组成代入到相平衡方程得到相平衡方程：

相平衡方程：……………..计算到进料的液相组成xfi进料的轻重