多組分精餾計算

2.3精餾計算設(shè)計型:P,Fi,XhD,XlDR,NT,NF,Tj操作型:P,Fi,NT,NF,R XiD,Xiw,Tj2.3.1精餾數(shù)學(xué)模型(MESH)1. 物料衡算(M)uij+wij+lij+vij-vi,j+1-li,j-1-fij=0(2-102)

NC個方程2. 相平衡(E)

yij=kijxijyij=vij／Vjxij=lij／Ljvij=kijVjlij／Lj(2-103)

NC個方程

3. 歸一方程(S)

∑yi=∑xi=∑fi=1∑lij／Lj=∑vij／Vj=∑fij／Fj=1(2-104)3N個方程4. 熱量衡算(H)(Uj+Lj)hj+(Wj+Vj)Hj-Vj+1Hj+1-Lj-1hj-1-Fjhfj-Qj=0(2-105)N個方程當(dāng)j=1li,0=0L0=0j=Nvi,N+1=0VN+1=02.3.2精餾定態(tài)模型算法

自由度=變量數(shù)-方程數(shù)=(C+5)N-1

變量數(shù) 變量

N-1Uj塔底無液相側(cè)線出料N-1Wj 塔頂無汽相側(cè)線出料NC fi,jN PjNhf,jN-2Qj Q1,QN未知3 R,V1,N∑(C+5)N-1各種算法主要有三方面不同:

⑴迭代變量⑵迭代算法的組織 ⑶歸一方法 YNNY開始求解三對角矩陣（M+E）各板歸一計算，各板泡點計算（S方程）熱量衡算和總物料衡算（H）各板結(jié)束得2.3.3.Wang-Henke三對角線矩陣法1.W-H法的解題思路(BP)法

W-H的求解方法:

1)ME方程M+E方程:2)利用高斯消去法解c個ME方程；

當(dāng)全部解出后，可得所有板上、所有組分的，然后用硬性歸一的方法得到。即3)利用泡點方程計算各板的溫度

4)并用各板的作為內(nèi)層迭代收斂判

5）H方程

若各板的，整個模擬計算完成；否則以新的，重新回到內(nèi)層迭代計算，直至外層收斂。2.SR法是否是設(shè)Tj,Lj算Vj算Kij(M+E)

H方程Tj否結(jié)束LjTjBP法：內(nèi)層泡點方程求溫度，外層熱量衡算求汽液流率，適用于窄沸程的精餾；SR法：內(nèi)層流率加和求汽液流率，外層熱量衡算求溫度，適用于寬沸程的吸收。三對角線矩陣法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：非理想性不強(qiáng)的物系，具有相當(dāng)快的收斂速度；缺點：非理想性強(qiáng)的物系，計算振蕩或發(fā)散。2.3.4全變量迭代法

納夫塔列—山德荷姆方程迭代變量:Tj,li,j,vi,j迭代算法:聯(lián)例求解MEH適用于:精餾,吸收……求解方法迭代變量矩陣

剩余函數(shù)矩陣

迭代方法式中：ε為阻尼因子，其值在０～１之間；—Jacobian矩陣（剩余函數(shù)方程對迭代變量的偏導(dǎo)數(shù)矩陣)。建矩陣求NY結(jié)束N-S法的計算框圖

2.3.5精餾的簡捷計算1.關(guān)鍵組分

2.芬斯克方程(Nm)計算全回流時達(dá)到分離要求所需的最少理論板數(shù)Nm.3.恩特吾德方程(Rm)所謂最小回流比，理論上講是需要無限多塊塔板才能達(dá)到分離要求時的回流比。在多組分精餾中，由于非分布組成存在出現(xiàn)了上下兩個恒濃區(qū)。而且恒濃區(qū)濃度和位置均未知，所以嚴(yán)格計算Rm至今沒有一個通用法，目前只能用一些近似式計算。4.吉利蘭關(guān)聯(lián)式(N)5.進(jìn)料位置吉利蘭關(guān)聯(lián)式求出的理論板隱含著最佳進(jìn)料位置的要求.⑴柯克布蘭德經(jīng)驗式⑵芬斯克方程

分別求出精餾段和提餾段最少理論板數(shù).

假定:實際回流比時,兩段理論板之比與全回流兩段理論板之比相同.

適用于塔頂塔底產(chǎn)品量大致相同,D≈B6.塔頂和塔底組成估算⑴為嚴(yán)格計算提供初值.⑵計算Nm,Rm.作用:(1) 清晰分割法假定:除了輕重關(guān)鍵組分和中間組分以外其它組分均為非分布組分.(2) 非清晰分割法

除了輕重關(guān)鍵組分和中間組分以外,輕重組分中也含有分布組分.

適用于相對揮發(fā)度差異不大或分離要求不太高的系統(tǒng).假定:實際回流比下各組分在塔頂和塔底的分布與全回流時相同.

芬斯克方程:(2-144)寫成I組分對重關(guān)鍵組分2.3.7精餾操作壓力選擇1. 塔頂塔底溫度

P TDTB

當(dāng)塔頂產(chǎn)品用冷卻水冷凝時,TD不能小于40℃.TD＞40℃泡點壓力Pd=Pmin當(dāng)塔底產(chǎn)品用蒸汽加熱時,一般蒸汽溫度不超過180℃.TB＜180℃泡點壓力Pd=Pmax若氣相為理想氣體,液相為非理想溶液:2. 相對揮發(fā)度P,影響不大,常壓塔取P=常數(shù)

3.板效