过程系统工程-5.ppt

* * 6、蒸馏塔最佳进料位置 3、最佳进料位置判断法 分离因子图法 分离因子图是塔内液相轻、重关键组分摩尔分数之比对塔板数的关系曲线，通常采用半对数坐标作图。该图主要用于快速确定进料板位置是否正确。 作图方法 按一定板数间隔取液相轻、重关键组分的比值，对板数进行作图。通常纵坐标为对数坐标，在进料板附近若干块板应当逐板取值作图。 * *  6、蒸馏塔最佳进料位置 脱丙烷塔分离因子图（轻、重关键组分分别为C3和C4，板数17）进料位置第5板时：进料下方出现逆向蒸馏；进料位置第13板时：进料上方出现逆向蒸馏；进料位置第8板时：曲线形状正常，无逆向蒸馏。 * *  6、蒸馏塔最佳进料位置 3、最佳进料位置判断法 进料关键组分浓度比法 由二元蒸馏可知最佳进料位置应当位于两操作线的交点；据此得到泡点进料时的一种简化判断法。 * *  6、蒸馏塔最佳进料位置 3、最佳进料位置判断法 灵敏度分析法 分离因子法和进料关键组分浓度比法均有一定误差，仅作初步判断。 严格判断最佳进料位置通常可采用灵敏度分析法；灵敏度分析是检验一个过程如何对变化的关键操作变量和设计变量反应的一个工具。可以用它改变一个或多个流程变量并研究该变化对其它流程变量的影响。 该方法是最准确的进料位置判断方法。 * *  6、蒸馏塔最佳进料位置 3、最佳进料位置判断法 灵敏度分析法的两种选择： ①在给定的回流比下求最佳进料位置； 此需观察塔顶或塔釜的分离纯度，达到最高时即为最佳进料位置； ②在给定分离要求下求最佳进料位置； 需观察塔顶或塔釜的热负荷或回流比，达到最低时即为最佳进料位置； * *  6、蒸馏塔最佳进料位置 3、最佳进料位置判断法 灵敏度分析法的步骤： ①在给定的进料位置下完成蒸馏塔的模拟； ②将塔的工艺规定调整为塔顶和塔釜的分离要求或回流比； ③选择灵敏度分析模块进行相关设定：灵敏度分析的变量为进料位置，灵敏度分析结果可选择相关参数，如分离纯度，热负荷等； ④分析计算结果，确定最佳进料板。 * * 7、精馏段和提馏段的划分 蒸馏塔进料板以上称为精馏段，以下称为提馏段。 如果存在2、3、4等多股进料，精馏段、提馏段又如何分法？ 划分原则： 塔内气液相流量相减，若塔段具有净的向上的流量，则为精馏段； 若塔段具有净的向下的流量，则为提馏段。 * * 2、蒸馏过程简化计算法 最小回流比及最小理论板数表示任何一个蒸馏过程中的两个极限条件，超过此任何一个条件，则不可能达到所规定的分离要求； 若实际回流比接近最小回流比，则所需塔板数大大增加，即设备费用上升，操作费用下降； 若实际回流比较大，则操作费用上升，设备费用下降； * * 2、蒸馏过程简化计算法 （4）实际回流比和实际理论板数的计算 －Gilliland 图 优化回流比R的选取： 通常R=(1.1~2)Rm 随着能源价格的不断上升，目前实际回流比的选择，愈来愈靠近最小回流比，以降低操作费用； * * 2、蒸馏过程简化计算法 （4） 根据R和Rm计算出以下值： 然后查Gilliland 图，得到 S为实际选取的理论塔板数，根据图中读出的纵座标值，便可计算出S 的数值； 通常: S=2Sm * * 2、蒸馏过程简化计算法 Gilliland 图 * * 3、蒸馏过程严格计算法 模型和算法（model algorithm) 例：精馏塔和吸收塔是两种不同类型的塔，它们的分离原理不同，它们的计算方法也是不同的。 * * 3、蒸馏过程严格计算 （1）、蒸馏过程数学模型 通用的塔的物料流及热量流模型 * * 3、蒸馏过程严格计算 （1）、蒸馏过程数学模型 理想平衡级模型 * * 3、 蒸馏过程严格计算 （2）蒸馏塔模型方程组 三大平衡 物料平衡方程(Material balance); 能量平衡方程(Heat balance); 相平衡方程(Equilibrium balance); 约束条件 分子归一方程组(Summation of mole fractions) * * 3、蒸馏过程严格计算 MESH方程组 * * 3、蒸馏过程严格计算 独立方程数和独立变量数 * * 3、蒸馏过程严格计算 （3）精馏的计算 精馏过程的模型方程都是非线性的，必须用迭代法求解。 精馏的计算分为设计型和操作型（核算型）两类。 设计型计算：在给定的进料情况下，为达到规定的分离要求，计算确