化工分离工程4课件
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— — j板为进料板，j + 1板改换操作线方程
从下向上计算(要求轻、重关键组分液相浓度比值增加越快越 好)：
(x x h l,,jj)R (x x h l,,jj)S ;பைடு நூலகம்x x h l,,jj 1 1)R (x x h l,,jj 1 1)S
— — j板为进料板，j + 1板改换操作线方程
数学模型： 1. 物料衡算
（M）
Fj
Gj
zi,j HFjTFj PFj
Vj+1
第j级
Lj
2. 相平衡关系
Qj （E）
Uj
3. 摩尔分率加 和式（S）
yi,j+1 Hj+1Tj+1 Pj+1
xi, j hj Tj Pj
4. 热量衡算 （H）
化工分离工程4
一、MESH方程的推导
1.物料G 衡 iM ,（ j 算 每C 一 式 个级 方有 —程 —） M方程 G iM ,jLj1xi,j1Vj1yi,j1Fjzi,j(LjUj)xi,j
讨论：1.恒摩尔流
2.用相对挥发度或相平衡常数表示平衡关系
方法：交替使用操作线、平衡线方程
模型塔：
1 L0 DxLK,D
V
FL
ziF V
N -L1
N
变量规定：Na=5 饱和液体温度 LK的回收率 HK的回收率 回流比
WxHK,W
最适宜进料位置
化工分离工程4
一、逐板计算法
当然是逐板!
喂,你怎么计算?
化工分离工程4
三、计算起点的确定
二元精馏： xA,D,xB,W指定后，顶、配 釜已 物确 料定 分 计算起点：塔顶或塔釜
多元精馏： xl,D,xh,W指定后，顶、配 釜未 物确 料定 分
计算起点：从物料分配 误差小的一端开始
化工分离工程4
例1.无轻组分（LNK）的精馏
AB
A（LK） B（HK） C D
(VjG j)yi,j0 (i1,2, ,c) （(4 6 -11）)
2 .相平G 衡 iE ,（ j 关 每 C 个 一 系 方 级 —式 —程 有 E方） 程 G iE ,jyi,jK i,jx i,j0 (i1 ,2 , ,c) （(4 6- 22 ）)
3.摩尔分率加和式GjSY、GjSX(每一级各一个）
化工分离工程4
二、变量分析
总变N 量 V：数
3 股进料 Q、Gj、U j
G 1、UN
串级
NVN[（ 3C2） 3]21N（ 3C9） 1 设计变N量 i N数 xN ： a
N x：
Na：串级单元数 1
进料 N（C 2） 侧采单元数（ 2 N1）
压力 N
传热单元数 N
N（C 3）
3N 1
N i [ N （ C 3 ） ] （ 3 N 1 ） N （ C 6 ） 1 N C N V N i [ N ( 3 C 9 ) 1 ] [ N ( C 6 ) 1 ] N ( 2 C 3 ) — — MESH方程数
ABCD
讨论：若C只有99%的进入塔釜
用来K 计 、 H（ 算 h）的方程：
Ki,jKi,j(Tj,Pj,xi,j,yi,j)(i1,2, ,c) （(4 6-66）) HjHj(Tj,Pj,yi,j) (i1,2, ,c) （(46-7 7)）
hjhj(Tj,Pj,xi,j) (i1,2, ,c) （(46-8 8)）
MESH方程全塔的个 数：N（2C+3）！
第六章 多组分多级分离的严格计算
• 第一节 平衡级的理论模型 • 第二节 逐板计算法 • 第三节 三对角矩阵法
化工分离工程4
第一节 平衡级 的理论模型
化工分离工程4
考察；逆流接触阶梯布置、连续稳定多级 汽液或液液接触设备（图6—2）。
对于任一级j（图6—1）：
Vj
Lj- 1
yi, j H j T j Pj xi,j- 1 hj- 1 Tj- 1 Pj- 1
化工分离工程4
我把不同类型分离设备设计 中典型变量规定列在表6—1中， 你可以去查哟！
化工分离工程4
三、求解
手算： 对于单股进料、无侧线采出的简单精馏塔，Lewis-Matheson法——设计型计算， 该法涉及的逐级计算与二组分精馏的图解法相似。设计变量的规定见表6-1(b)设 计型，主要计算所需要的级数。 Thiele-Geddes法是另一个经典的逐级、逐个方程计算法 —— 操作型计算，通 常使用于与组成无关的K值和组分的焓值的情况。设计变量的规定见表6-1(b)操 作型。迭代变量为级温度和级间气相流率。 电算： MESH方程的解离法（Amundson-Pontinen方法） ——操作型，它与ThieleGeddes法有相同的迭代变量，尽管该法对手算太麻烦，但很容易用计算机来求 解。
化工分离工程4
二、进料位置的确定
适宜进料位置： 完成分离任务理论板最少的进料位置
操 作 点 N
NF,OP
进料板
j板
化工分离工程4
进料位置的近似确定法：
R——用精馏段操作计线算方结程果 S——用提馏段操作计线算方结程果
从上向下计算(要求轻、重关键组分汽相浓度比值降低得越快
越好)：(y y h l,,jj)R (y y h l,,jj)S ;(y y h l,,jj 1 1)R (y y h l,,jj 1 1)S
泡点法（BP法） —— 对窄沸程进料的分离塔； ——改进的Amundson-Pontinen方法
流率加和法（SR法） —— 对宽沸程或溶解度有较大差别的进料， BP法不易收 敛。
对于介于二者之间的情况，方程解离技术可能不收敛， —— Newton-Raphson法： 松弛法；等…
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化工分离工程4
第二节 逐板计算法
C
— S方程
GjSY yi,j 1.00
（(46-33）)
i1
C
GjSX xi,j 1.00
i1
化工分离工程4
（(46-44）)
4.热量G 衡 H j（算 每 1个 一 式 方 级程 — ） — H方程
GH j Lj1hj1Vj1Hj1FjH F,j(LjUj)hj
(VjGj)HjQj0
（(4 6 -55）)
∴ MESH方程有解
化工分离工程4
Ni 的指定方法： 对操作型计算
Nx的指定：
Fj zi,j TFjPFjPj
NN(C1) N N NN(C3)
Na的指定：
Gj Uj Qj N
N1 N1 N 1 3N1
N i N x N a [N (C 3 ) ] [3 N 1 ] N (C 6 ) 1
从下向上计算(要求轻、重关键组分液相浓度比值增加越快越 好)：
(x x h l,,jj)R (x x h l,,jj)S ;பைடு நூலகம்x x h l,,jj 1 1)R (x x h l,,jj 1 1)S
— — j板为进料板，j + 1板改换操作线方程
数学模型： 1. 物料衡算
（M）
Fj
Gj
zi,j HFjTFj PFj
Vj+1
第j级
Lj
2. 相平衡关系
Qj （E）
Uj
3. 摩尔分率加 和式（S）
yi,j+1 Hj+1Tj+1 Pj+1
xi, j hj Tj Pj
4. 热量衡算 （H）
化工分离工程4
一、MESH方程的推导
1.物料G 衡 iM ,（ j 算 每C 一 式 个级 方有 —程 —） M方程 G iM ,jLj1xi,j1Vj1yi,j1Fjzi,j(LjUj)xi,j
讨论：1.恒摩尔流
2.用相对挥发度或相平衡常数表示平衡关系
方法：交替使用操作线、平衡线方程
模型塔：
1 L0 DxLK,D
V
FL
ziF V
N -L1
N
变量规定：Na=5 饱和液体温度 LK的回收率 HK的回收率 回流比
WxHK,W
最适宜进料位置
化工分离工程4
一、逐板计算法
当然是逐板!
喂,你怎么计算?
化工分离工程4
三、计算起点的确定
二元精馏： xA,D,xB,W指定后，顶、配 釜已 物确 料定 分 计算起点：塔顶或塔釜
多元精馏： xl,D,xh,W指定后，顶、配 釜未 物确 料定 分
计算起点：从物料分配 误差小的一端开始
化工分离工程4
例1.无轻组分（LNK）的精馏
AB
A（LK） B（HK） C D
(VjG j)yi,j0 (i1,2, ,c) （(4 6 -11）)
2 .相平G 衡 iE ,（ j 关 每 C 个 一 系 方 级 —式 —程 有 E方） 程 G iE ,jyi,jK i,jx i,j0 (i1 ,2 , ,c) （(4 6- 22 ）)
3.摩尔分率加和式GjSY、GjSX(每一级各一个）
化工分离工程4
二、变量分析
总变N 量 V：数
3 股进料 Q、Gj、U j
G 1、UN
串级
NVN[（ 3C2） 3]21N（ 3C9） 1 设计变N量 i N数 xN ： a
N x：
Na：串级单元数 1
进料 N（C 2） 侧采单元数（ 2 N1）
压力 N
传热单元数 N
N（C 3）
3N 1
N i [ N （ C 3 ） ] （ 3 N 1 ） N （ C 6 ） 1 N C N V N i [ N ( 3 C 9 ) 1 ] [ N ( C 6 ) 1 ] N ( 2 C 3 ) — — MESH方程数
ABCD
讨论：若C只有99%的进入塔釜
用来K 计 、 H（ 算 h）的方程：
Ki,jKi,j(Tj,Pj,xi,j,yi,j)(i1,2, ,c) （(4 6-66）) HjHj(Tj,Pj,yi,j) (i1,2, ,c) （(46-7 7)）
hjhj(Tj,Pj,xi,j) (i1,2, ,c) （(46-8 8)）
MESH方程全塔的个 数：N（2C+3）！
第六章 多组分多级分离的严格计算
• 第一节 平衡级的理论模型 • 第二节 逐板计算法 • 第三节 三对角矩阵法
化工分离工程4
第一节 平衡级 的理论模型
化工分离工程4
考察；逆流接触阶梯布置、连续稳定多级 汽液或液液接触设备（图6—2）。
对于任一级j（图6—1）：
Vj
Lj- 1
yi, j H j T j Pj xi,j- 1 hj- 1 Tj- 1 Pj- 1
化工分离工程4
我把不同类型分离设备设计 中典型变量规定列在表6—1中， 你可以去查哟！
化工分离工程4
三、求解
手算： 对于单股进料、无侧线采出的简单精馏塔，Lewis-Matheson法——设计型计算， 该法涉及的逐级计算与二组分精馏的图解法相似。设计变量的规定见表6-1(b)设 计型，主要计算所需要的级数。 Thiele-Geddes法是另一个经典的逐级、逐个方程计算法 —— 操作型计算，通 常使用于与组成无关的K值和组分的焓值的情况。设计变量的规定见表6-1(b)操 作型。迭代变量为级温度和级间气相流率。 电算： MESH方程的解离法（Amundson-Pontinen方法） ——操作型，它与ThieleGeddes法有相同的迭代变量，尽管该法对手算太麻烦，但很容易用计算机来求 解。
化工分离工程4
二、进料位置的确定
适宜进料位置： 完成分离任务理论板最少的进料位置
操 作 点 N
NF,OP
进料板
j板
化工分离工程4
进料位置的近似确定法：
R——用精馏段操作计线算方结程果 S——用提馏段操作计线算方结程果
从上向下计算(要求轻、重关键组分汽相浓度比值降低得越快
越好)：(y y h l,,jj)R (y y h l,,jj)S ;(y y h l,,jj 1 1)R (y y h l,,jj 1 1)S
泡点法（BP法） —— 对窄沸程进料的分离塔； ——改进的Amundson-Pontinen方法
流率加和法（SR法） —— 对宽沸程或溶解度有较大差别的进料， BP法不易收 敛。
对于介于二者之间的情况，方程解离技术可能不收敛， —— Newton-Raphson法： 松弛法；等…
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第二节 逐板计算法
C
— S方程
GjSY yi,j 1.00
（(46-33）)
i1
C
GjSX xi,j 1.00
i1
化工分离工程4
（(46-44）)
4.热量G 衡 H j（算 每 1个 一 式 方 级程 — ） — H方程
GH j Lj1hj1Vj1Hj1FjH F,j(LjUj)hj
(VjGj)HjQj0
（(4 6 -55）)
∴ MESH方程有解
化工分离工程4
Ni 的指定方法： 对操作型计算
Nx的指定：
Fj zi,j TFjPFjPj
NN(C1) N N NN(C3)
Na的指定：
Gj Uj Qj N
N1 N1 N 1 3N1
N i N x N a [N (C 3 ) ] [3 N 1 ] N (C 6 ) 1