多组分分离顺序的选择
乙烯装置分离顺序选择及前脱丙烷技术
式 中 ： — —分 离费 用 ； Ｆ
— —
某一 分离 的费用 ；
“—— 设计 变量 ；
— —
小装 置 。对 于 大 型 乙烯 装 置 ，ｕ ｍ ｓ 用 甲烷 压 Ｌｍ ｕ 采 缩制 冷 ， 际上 是一个 开 式 热泵 系 统 ， 甲烷 塔 顶 实 脱
作者简介 ： 王振维 （ ６ 一）男， １ ， ， 河北人 ， ８ 年毕业于清华大学 ， ９ ｌ６ ９ 获学士学位，９１ １ 年毕业于清华大学， ９ 获工学硕士学位， 现从事石 油化工的设计和开发工作 ， 教授级高级工程师 ， 副总工程师。
第２ ０卷
王振维等 ． 乙烯装置分离顺序选择及前脱丙烷技术
大的。
是对该规则 的简单利用 ， 当时的脱 甲烷塔采用高
压塔 ， 还没 有 考 虑 提 高相 对 挥 发 度 的问题 。后 随 着技 术 的进 步 及 对节 能 的越 来 越 重 视 ， 生 的 中 产
压脱 甲烷塔 、 低压脱 甲烷 塔 、 乙烯 精馏 塔 热泵 等技
术应 用 ， 进而 产生不 同 的技术 路线 。
（）应 首先把 混 合 物分 成 分 子数 接 近 的两股 ３ 物流 。理论上 ， 如果 分 离塔 的塔 顶／ 釜 分子 数接 塔 近 ， 可能 使 能 量更 好 地 匹配 从 而 降 低 能耗 。但 有
具体应用时应根据具体系统具体分析。
１ 分 离顺序 的确定 方法
（）对 回收 率要 求 高 的分 离 应放 在 最后 。回 ４ 收率 高要求 的分离精 度 高 、 品纯度 高 ， 产 需要 的分 离级数 多 ， 当有 非 关 键 组 分存 在 时会 增 加 设 备投 资， 因此 ， 宜放 在最后 。 （）容 易造成 系 统腐 蚀 或 产 生 聚合结 焦 的组 ５ 分应先 除去 ， 以降 低 投 资 ， 利 于 装 置 的稳 定 运 更 行 。乙烯装置 中碱洗 塔 的作 用就 是 先将 酸性 气加
第三章 多组分精馏和特殊精馏(化工分离过程)
3.1.3 最少理论板数（Nm）和组分分配
全回流对应最少理论板数，但全回流下无产品采出， 因此正常生产中不会采用全回流。 什么时候采用全回流呢？
1、开车时，先全回流，待操作稳定后出料。 2、在实验室设备中，研究传质影响因素。 3、工程设计中，必须知道最少板数。
最少理论板数的计算
Fenske（芬斯克）方程推导前提： 1、塔顶采用全凝器，（若采用分凝器，则分凝器为第1块塔板） 2、所有板都是理论板。
一、关键组分（Key Components）
Na=串级数(2)＋分配器(1)＋侧线采出
F
(0)＋传热单元(2) = 5
已被指定的可调变量： （1）进料位置；（2）回流比； （3）全凝器饱和液体回流或冷凝 器的传热面积或馏出液温度。
余下的2个可调设 计变量往往用来指 定组分在馏出液和 釜液中的浓度。
两组分精馏 指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏 出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓 度，也就确定了釜液的全部组成。
下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过 程分析进行比较。
二组分精馏实例：苯－甲苯
图3-1 二组分精馏流率、温度、浓度分布
三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯
图3-2 三组分精馏流量分布 图3-3 三组分精馏温度分布
四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯
图3-6 四组分精馏液相组成分布
⎜⎜⎝⎛
yA yB
⎟⎟⎠⎞ 2
= ⎜⎜⎝⎛
xA xB
⎟⎟⎠⎞1
代入（3-2）式：
⎜⎜⎝⎛
yA yB
⎟⎟⎠⎞1
= α1 ⎜⎜⎝⎛
xA xB
⎟⎟⎠⎞1
=
⎜⎜⎝⎛
2-3色谱分析导论-2学时-√分离度及分离条件选择-09-9-22
② 分离极性组分，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序 流出色谱柱，极性小的先出峰。
③分离非极性和极性（或易被极化的）混合物，一般选用极性固 定液。此时，非极性组分先出峰，极性的(或易被极化的)组分后出 峰。
④分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物，通常选择极 性或氢键性的固定液。
四、气化温度的选择：
色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在此瞬间气化; 气化温度一般较柱温高30~70℃防止气化温度太高造成试样分解。
五、检测器选择
检测器 灵敏度、适用范围、操作难易、稳定性等各不相同。 根据分析对象和分析要求合理选择。
2.4.2、分离条件选择
一. 固定相的选择：
对气－固色谱一般根据样品性质，参照常用固体吸附剂的使用 范围选择；对气－液色谱，则根据“相似相溶”的原则进行选择：
∴R =
n ×(
k2
α -1 )×( )
4 1+k2 α
n
=
16R
2 s
×(
α )2 α -1
1 ×(
+ k2 k2
)2
n = 1+k 2 k
n eff
∴ n 有效
=
16R
2 s
•( α )2 α -1
∴R =
n eff
α -1 ×( )
4α
∴R =
n α -1 k
•( )•(
) 色谱分离方程式
4 α 1+k
可合理地假设 k1 ≈k2 =k， Y1≈Y2 =Y。
由n = 16( tR )2 Y
Y=
16t
化工原理多组分精馏
2021年7月13日星期二
知识要求
1 多组分精馏过程分析 2 最小回流比 3 最少理论塔板数和组分分配 4 实际回流比和理论板数 5 多组分精馏的简捷计算方法
1 多组分精馏的特点和精馏方案的选择
一 多组分精馏原理
R
多组分 混合物 采用
ESA
相际传 质传热
液体多次 部分汽化
蒸汽多次 部分冷凝
dh wh
结合 f i d i wi
di wi
Nm 1 ih
dh wh
解得 di、wi
di
Nm 1 ih
(
dh wh
)
f
i
1
N ih
m
1
( dh ) wh
wi
fi
1
N ih
m
1
( dh ) wh
II、图解法 计算步骤
➢对关键组分
dl wl
Nm 1 lh
dh wh
此式的几何意义是：
lg( d l ) lg d h
)D
/(
xl xh
lg lh
)W
xl xh
D
Nm 1 lh
xl xh
W
Dx D,l Dx D,h
Nm lh
1
WxW ,l WxW ,h
dl dh
Nm 1 lh
wl wh
或
dl wl
Nm 1 lh
dh wh
2）以HK为基准组分，任意组分i的分配规律。
对照：d l wl
Nm 1 lh
W ih1 1 xD,l xw,h
l 1
zi zh xW ,h
D F i1 1 x D,l xW ,h
分离工程各章思考题
第一章绪论1.分离工程的定义、作用及分类？2.何为“清洁工艺”？与分离工程有何关系？3.按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为那两类？4.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。
试比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
5.请列举至少4种速率分离过程，并说明其推动力及传递机理。
第二章单级平衡过程1.相平衡常数相关的概念？（K、α、β）2.相平衡关系可用几种方法来表达？3.什么叫泡点、露点？如何计算？设计精馏塔时各处温度如何处理？4.活度系数法计算气液平衡常数的简化形式？5.怎样判断混合物在指定T，P下的相态？若为两相区其气化率和气液相组成怎样计算？第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第一、二节设计变量、多组分精馏1. 基本概念：设计变量；清晰分割；关键组分/非关键组分；分配组分/非分配组分；逆行精馏；最小回流比；全回流意义。
2. 单元及装置设计变量计算及变量组的指定。
3. 如何确定最小回流比和最少理论板数？相应的方程及条件？4. 总结简捷法计算精馏塔的步骤。
第三节萃取精馏和共沸精馏1. 基本概念：特殊精馏；萃取精馏；共沸精馏。
2. 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。
3. 溶剂的作用？选择时考虑因素？4. 萃取精馏特点？其流量、浓度分布特点？5. 共沸精馏的基本原理？6. 理想共沸剂的要求？共沸剂用量的确定？7. 分离均相共沸物的双塔双压法流程及二元非均相共沸精馏流程。
8. 请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。
第四节吸收和蒸出过程1. 基本概念：吸收因子/蒸出因子2. 吸收的分类？吸收塔内组分分布特点？3. 平均吸收因子法计算吸收过程。
4. 简述精馏和吸收过程的主要不同点。
第六章第三节分离顺序的选择确定分离顺序的经验法有哪些？第七章其他分离技术1.催化精馏实质是什么？有何特点？2.简述溶液结晶过程。
3.常用的固体吸附剂有哪些？简述两床变压吸附过程。
4.膜分离定义是什么？举例说明膜分离在工业上的运用。
分析化学：第五节 分离条件的选择
b．柱选择项及其影响因素：
影响峰的间距 主要受固定相性质，以及柱温影响
因为 R 1 所以 1 ，R
1 R 0 ，无法分离
微小变化对R 的影响都很大 1.1 1.2 R 一倍
柱效项
柱容量项
柱选择项
n理
L H理
H AB/uCu
K2
k2
t
' R2
K1
k1
t
' R1
前提——定义式基础上，相邻两组分的n一致（假设）
a．柱效项及其影响因素：
影响色谱峰的宽窄 主要取决于色谱柱性能及载气流速
因为 R n
所以 n R
已知 n L 或n 1 所以 L 或H n ，R H
L2
✓ 注：根据R>1.5选择L，一般较短(0.6~6m) 不可以无限延长柱子
练习
例：两组分在1 m长柱子上的分离度为0.75，问使用 多长柱子可以使它们完全分离？
解： R n R L
R1 L1
R2
L2
0.75 1 1.5 L2
L2 4m
2．柱温的选择
B 2Dg
1
T
C DL
选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响
uop H min uop B C H min A 2 BC
分离是主要矛盾 u uop 分析时间是主要矛盾 u uop u uop 选N 2气 B u u uop 选H 2气 C u
选择载气应与检测器匹配 • TCD→选H2，He（u 大，粘度小） • FID→选N2（u 小，粘度大）
1 k k 时 对R的影响，
多组分分离顺序的选择_2022年学习资料
3、多组分分离序列-远-1-BCD-AC亚-CID
3、多组分分离序列-ABICD-CID
3、多组分分离序列-BICD-ABCD-CID
3、Байду номын сангаас组分分离序列-日-t
二、安排分离流程的一些经验规测-1、首选分离方法为能量分离剂的方法（如普-通精馏-●其次选用是使用物质分离 的方法（如吸-收，液液萃取和特殊精馏-。-●关键组分的相对挥发度小于1.05时，普通-精馏在经济上不合算
考考你-是非：分离过程的最小功为当分离过程可逆-时，分离所消耗的功-X-是非：分离程度越高，分离过程的最小 越大
思考题-1、分离最小功的条件是什么，说明什么是完-全可逆。-2、精馏过程的不可逆性表现在哪些方面？节-省精 过程能耗有哪些措施？-3、试列举确定多组分分离顺序的经验法所包-含的主要规则。
参考文献-14.赵彩虹，广义最小偏差排序方法确定多组-份分离过程最佳序列，吉林化工学院学报，-1994年0 期-15.董宏光，秦立民，姚平经.设计演化算法实-现精馏分离序列优化综合.化工科技，2005，-01-16 魏哲如，董宏光，钱建华.基于神经网络混-合整数线性规划的精馏分离序列优化综合.当-代化工，2004，05
5、量多的组分先分-6、分离要求高和最困难分离的组分后分。-7、有特殊组分的要先分-K
参考文献-1.许世兵，余晖，精馏分离与节能，-精细秘紅-中间体，2001年06期-2.李会泉，祝刚，王世广 复杂精馏塔的用能分-析法，高校化学工程学报，1998年02期-3.姚阳照，浅谈精馏塔的节能设计，化工设-计 999年06期-4.刘庆林，李鹏，张志炳，精馏节能过程非平-衡热力学分析一一模型方程的建立，高等学-校化学 报，2001年07期-5.马庆元.精骝过程的节能方法.冶金能源-2004年03期
微相分离多组分聚合物体系
第六章微相分离多组分聚合物体系Scott扩展到聚合物共混体系均聚物共混时，混合的自由能变化为Flory-Huggins 的高分子溶液统计热力学理论溶剂A和高分子B混合时的自由能变化:v 为体积分数，n 为摩尔分数，χ1为HUggis 参数Φ为体积分数, V R 为摩尔链节体积，V 为总体积。
N：聚合度¾高分子体系中微相形态的演化非常缓慢，在样品制备过程中如果体系偶然陷落到某些非稳定状态，就比较难以转变到热力学稳定态¾实验观测与理论计算¾自洽场理论（self-consistent field theory, SCFT）：平均场理论，忽略热涨落¾决定嵌段共聚物微相分离的结构参数：嵌段共聚物微相分离时的嵌段混合焓正比于嵌段间的相互作用参数；微相分离的熵变与嵌段共聚物的聚合度（N）相关；嵌段共聚物组成也是影响相分离时的混合焓和混合熵的重要因素。
嵌段共聚物的组成（体积分数）f和组合参数反映了嵌段共聚物微相分离趋势的强弱对称嵌段共聚物¾自洽场理论的核心思想：对高分子链进行“粗粒化”（coarse-graining）处理¾把一个高分子看成是在空间中运动的“粒子”所走过的一条“路径”。
对含大量高分子的体系，把各个高分子之间的复杂的多体相互作用简化为一个共同的外加势场的作用。
¾1965年Edwards 自回避行走的高分子的线团尺寸（自回避行走的高分子在空间中的形状可以由一个在外场中进行扩散运动的粒子所走过的路径来表示，并且这个粒子的运动方程正好是薛定谔方程。
（高分子形态问题与量子力学之间的深刻联系）R∝N3/5g自洽场理论计算得到的两嵌段高分子本体的热力学相图（谱方法在Fourier空间严格求解）强分离限区域χN>100, S（立方体心相）、C（六方堆积柱分散相）和L（交替分层相）弱分离限区域CPS、S、C、G（双连续立方螺旋相）和L均相区χN<10.5M. W. Matsen, M. Schick. Phys. Rev. Lett., 1994, 72, 2660三嵌段（ABC ）聚合物f A 、f B 、NCore-shell sphere/cylinderSpheres in lamellae Rings on cylinderABC线性嵌段高分子在两维空间中的微相形态(a)层状相；(b)柱状相；(c)核-壳结构的柱状相；(d)四方相；(e)和(f)两种含球状相的层状相；(g)含球状相的柱状相Qiu F, et. al., Phys. Rev. E, 2004, 69, 1803动态密度泛函理论（自组装演化动态过程)稀溶液的组装由于嵌段弹性体中聚苯乙烯（PS ）内聚能密度较大，两端的PS 嵌段分别与其它链上的PS 嵌段聚集在一起，形成相畴为10~30nm 的球状物(称为微区)，作为物理交联点分散在聚丁二烯（PB)的连续相中。
化工分离工程模拟试题
模拟试1题—1一、 填空1. 分离过程所加的分离媒介是 和 。
2. 相平衡常数K i 的定义是 。
3. 在变量分析中，固定设计变量通常指 。
4. 精镏中要指定 个关键组分，而吸收指定 个。
5。
用Underwood 法求R m 时，θ的取值范围是 。
6. 在多组分吸收中，理论板一定时,吸收因子大的组分，吸收程度 ；分离要求一定时，若关键组分吸收因子大,理论板数 .7。
当某组分在 中不存在时,该组分的相对吸收率与吸收率相等.8. 化学吸收中瞬时反应将在 完成，反应速率 传递速率。
9。
逐板计算法中,计算起点的确定以 为计算起点。
10。
塔板效率有多种表示方法，常用的三种方法有 。
11. 精镏和吸收操作在传质过程上的主要差别是 。
12。
影响气液传质设备处理能力的主要因素有 、 、 和 等。
13. 分离成非纯产品比分离成纯产品消耗的最小功 。
14. 超滤是以 为推动力，按 选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。
二、分析与推导 1. 一单极分离如图所示（1） 通过分析得出设计变量数，并回答如何指定;（2） 用物料衡算与平衡关系推导1)1(+-=ii ij j jv f v f α （式中：j j i i j j i i Vy v Vy v FZ f FZ f ====）2。
溶液中组分在压力P 时形成均相共沸物,推导该共沸物中任意组分i 的活度系数0i i p p=γ。
3. 原溶液C 组分萃取精馏，加溶剂S ， 由相对挥发度定义推导溶剂对非溶剂的相对挥发度表达式：∑∑==α=βc i iis c i i x x 11. 三、简答1。
活度系数法计算气液平衡常数的通式为:]RT )p p (v exp[pp x y K s i L i ,m v i s i s i i i i i -==ΦΦγ 从以下几种情况讨论气液平衡常数的简化形式： （1） 气相为理想气体，液相为理想溶液；（2） 气相为理想气体，液相为非理想溶液；（3） 气相为理想溶液，液相为理想溶液；2。
第四章 aspen多组分平衡级分离过程计算(一)
第 10 页
Sep --- 组份分离器
Sep 模块可以接受多股输入物流，输出多 股物流，并把输入混合物中的各个组份分别按 照指定的比例分配到每一股输出物流中去。
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4.1.2 闪蒸的理论模型
单级蒸馏过程，使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发 组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。
简单分离单元模型：Separators
塔设备单元模型：Columns
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简单分离单元模型包含五个模块：
两相闪蒸器： Flash2
三相闪蒸器：Flash3
倾析器：Decanter
组份分离器：Sep
两出口组份分离器：Sep2
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Flash2 两相闪蒸器
Flash2 模块执行给定热力学条件下的汽-液平衡或汽-液液平衡计算，输出一股汽相和一股液相产物。用于模拟闪蒸 器、蒸发器、分液罐等。
固体
Crystallizer Crusher Screen FabFl Cyclone Vscrub ESP HyCyc CFuge Filter SWash CCD User User2
除去混合产品的结晶器 固体粉碎器 固体分离器 滤布过滤器 旋风分离器 文丘里洗涤器 电解质沉降器 水力旋风分离器 离心式过滤器 旋转真空过滤器 单级固体洗涤器 逆流倾析器 用户提供的单元操作模型 用户提供的单元操作模型
i 1 i 1
c
c
热量衡算式（Heat balance）
FH F Q LH L VHV
其他关联式 ： 相平衡常数（Ki） 气相摩尔焓（HV） 液相摩尔焓（HL）
第 14 页
流股输入表单
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分离过程-分离顺序
3. 尽可能对分（塔顶与塔 釜采出相差不大） 规定R后，塔釜蒸汽蒸发量一 定；若 D << W L L (V L D ,V' L' W ), 使（ ） 比（ ） 更接近与1， 提 精 V V 为了保证提馏段的分离，精馏段的回流量将远远 超过分离的需要
4. 分离要求高的组分最后分
分离要求：纯度、回收率
SC S j SC j
[（ 2 C 1） ] ！ 或：SC C！ (C 1)!
分离顺序数计算结果列入表6—2。
例： 用普通精馏将混合物分离成三个产品，确 定分离顺序数。
0 0 0 混合物：C 2 、C 3 、C 3 、 1 C4 和nC 4 0 三个产品： 1.C 2；
A A B BC C D BCD B D C A B C D ABC BC D
A B B C C D D 按相对挥发 度递增采出
A A B C D CD AB
AB ABC
A
顺序流程
A 按相对挥 B 发度交错 C 采出的逆 序流程 D
B
C
三个塔，五种方案
C个组分，采用C-1个塔，分挥发度递减顺序分离 依据：Underwood式： i xi , D i Dxi , D Rm 1 Vm i i
馏出物中：1. 组分数少，Vm少，热负荷低； 2. 若混合物中含低沸物，使之不进入后面塔。
2. 关 1的难分组分最后分（无非关键组分） 1 1 W 净 QT（ ） （Q R QC Q） 0 TC TR 若 关 1物系难分，有：N多，TC 、TR 相差大； Q与级间流量成正比，如果无非关键组分存在， 热负荷小，净功消耗低，高。
纯度高，N多，此时无关键组分，使塔径减小。 5. 含量多的组分先分 使后面能量降低、塔径减小。 6. 特殊组分先分 特殊组分：热敏性、强腐蚀性、易爆、易燃等。 注意：1. 以上经验互相冲突，要综合考虑主要方面； 2.不须得到纯组分时，采用侧线采出来减少塔数目。
气相色谱法分离条件的选择
三、样品预处理
对于一些挥发性或热稳定性很差 的物质，需进行预处理，才能用 于分离分析。
1.分解法 2.衍生化法：酯化法，硅烷化法
第五节 毛细管气相色谱法
一、毛细管气相色谱法的特点和分类 (一)毛细管气相色谱法的特点 1.分离效能高。 2.柱渗透性好（载气流动阻力小）
3.柱容量小，允许进样量小。一般采用 分流进样技术和柱后尾吹。
4.易实现气相色谱-质谱联用。
5.总柱效高。
6.应用范围广。
(二)毛细管柱的分类
• 毛细管柱的内径一般小于1mm,可分为 开管型和填充型；常规、小内径、大 内径毛细管柱等。
1.填充型毛细管柱 填充毛细管柱：先在玻璃管内松散地 装入载体，拉成毛细管再涂固定液。 微型填充柱:柱径细,载体颗粒细到几 十到几百微米。
(二)毛细管色谱操作条件的选择
1.毛细管柱的直径 2.载气的选择 3.液膜厚度
1.毛细管柱的直径
H 2Dg r2 (1 6k 11k2 ) u
2kd
2 f
u
u
24Dg (1 k)2
3(1 k)2 Dl
H径与成柱反内比径。平方r2成正比，uopt与柱内
内径以100～300μm为宜。 快速分析采用细内径、短
程序升温可以是线性的，也可以是 非线性的。
例: 程序升温与恒定柱温分离沸程为 225℃的烷烃与卤代烃9个组分的混合物 的差别。
• 图a,恒定柱温 Tc=45℃,
• 图b,恒定柱温，但 Tc=120℃
• 图c：为程序升温。
4、柱长和内径的选择
• 分离度正比于柱长的平方根，即
( R1 )2 n1 L1
[讲解]鲁姆斯顺序分离工艺流程
![[讲解]鲁姆斯顺序分离工艺流程](https://img.taocdn.com/s3/m/4dad6591b8d528ea81c758f5f61fb7360b4c2bad.png)
鲁姆斯（Lummus）顺序分离工艺流程由裂解单元来的裂解气经压缩脱除大部分重烃和水、经碱洗脱除酸性气体，深度干燥后进入脱甲烷塔，由脱甲烷塔塔顶分离出甲烷和氢后，釜液送至脱乙烷塔，由脱乙烷塔塔顶分离出乙烷和乙烯，塔釜液送至脱丙烷塔……依此各组分按碳一、碳二、碳三……的顺序先后分离，最终由乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、脱丁烷塔分别得到乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、混合碳四、裂解汽油等主副产品。
裂解单元裂解单元主要包括裂解炉系统和急冷系统两部分。
1、裂解炉系统的工艺过程裂解炉系统主要包括原料供应系统、裂解炉、和燃料供应系统三个部分。
（1）原料供应系统从界区来的液态原料由进料泵加压后，经进料预热器加热至60℃左右进入各裂解炉。
由分离工序返回的循环乙烷、丙烷经预热器预热至60℃左右后在流量控制下进入乙烷裂解炉裂解。
（2）裂解炉裂解炉分对流段和辐射段两部分，对流室在辐射室上侧。
在流量控制下进入对流段的原料预热盘管与烟气对流换热，然后同加入的稀释蒸汽（DS）按相应的汽/油比混合进入混合预热盘管加热后进入辐射段裂解。
辐射段炉管出口的裂解气，每两组合为一股进入急冷锅炉与高压锅炉给水换热迅速冷却以终止二次反应，同时产生超高压蒸汽（SS）。
急冷锅炉急冷后的裂解气，用循环急冷油直接喷淋，由温度调节器调节其喷淋量将裂解气温度降至规定值，然后汇合送入汽油分馏塔。
（3）燃料供应系统裂解反应需要吸收大量热能，这些热能只能由燃料供应系统提供，燃料供应系统向裂解炉和蒸汽过热炉提供燃料气和燃料油。
燃料气的来源主要是装置自产的甲烷氢和界外补充液化气（主要为C4抽余油）。
补充燃料气经汽化和过热后，与装置自产的燃料气相混合送到裂解炉。
2、急冷系统的工艺过程急冷系统主要包括急冷油系统、急冷水系统和稀释蒸汽发生系统。
下面对这三大系统作简要阐述。
（1）汽油分馏塔及急冷油系统裂解气进入汽油分馏塔被进一步冷却，汽油和更轻组分作为塔顶气相送至水急冷塔。
塔釜采出的急冷油大部分由急冷油循环泵加压后送往稀释蒸汽发生器，然后分别经油急冷器及工艺水预热器返回汽油分馏塔；小部分急冷油在液位控制下进入裂解燃料油汽提塔进行汽提，汽提后塔顶气相返回汽油分馏塔，塔底裂解燃料油经冷却后送至裂解燃料油贮罐。
第三章 多组分精馏
层理论塔板才能满足分离要求所需的回流比，
称为最小回流比。多组分精馏计算中，必须用
解析法求最小回流比。
23
常用的是恩德伍德法，推导该式的基本假设是：
1) 体系中各组分的相对挥发度为常数；
2) 塔内气相和液相均为恒摩尔流。
根据物料平衡及相平衡表示，利用恒浓区的 概念，恩德伍德推导出最小回流比的两个联 立公式：
清晰分割时非关键组分在塔顶和塔底产品
中的分配用物料衡算求得。
11
12
总物料衡算 苯的衡算 乙苯的衡算
甲苯的衡算
13
(2) 非清晰分割
如果轻重关键组分不是相邻组分，则塔顶和塔 底产品中必有中间组分。 如果进料液中非关键组分的相对挥发度与关键 组分相差不大，则塔顶产品中就含有比重关键 组分还重组分，塔底产品中含有比轻关键组分
37
应用：实验制备的小批量物质分离、石油产 品评价、高效填料的性能测定、精细化工产
品的提纯、同位素产品的精制等。
计算：难以采用图解方法求解理论板数，通常
采用解析方法或简捷法确定理论板数、进料位
置等。计算中，精密精馏通常按二元混合物处
理。
38
3.5.3
盐溶精馏（加盐精馏）
一种采用特殊萃取剂的萃取精馏，用于难分 离混合物的分离。 例：乙醇-水 、丙醇-水、水-醋酸等的分离
5
对于双组分精馏；
塔顶：xDA 已确定 xDB =1- xDA ;
塔釜：xWB已确定 xWB =1- xWA ;
也就是塔顶、塔釜组成全部确定。
对于多组分精馏：Na=5 ，与组分数无关。
除规定全凝器饱和液体出料：2） R; 3）D/F外只
精馏塔多元组分的分离研究
精馏塔多元组分的分离研究作者：杨国浩来源：《中国科技博览》2015年第26期[摘要]本文首先介绍了多组分精馏基本概念，最后介绍了多组分精馏过程分析。
[关键词]精馏塔，多元组分，分离研究中图分类号：TQ223.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0061-02一、前言精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
精馏塔是分离多组分的常用装置。
二、多组分精馏基本概念将三个或三个以上组分混合物的精馏称之为多组分的精馏。
多组分精馏原理与双组分精馏完全相同。
双组分精馏许多概念处理方法也可用于多组分精馏中。
将混合物各组分完全分离称为锐分离。
采用简单塔对混合物进行锐分离，分离双组分则有一个方案，采用一个塔，而分离含c个组分的多元混合物则有多个分离流程方案或分离序列。
每个序列需要（c-1）个塔。
由于每个分离序列对混合物分割点不同，则各塔的处理流量和操作条件均不同，导致生产成本不同，故分离序列存在优选的问题。
四个组分混合物精馏分离序列如图1所示。
按挥发能力递减排序，依次从塔顶分离出A、B、C组分产品，称之为顺序流程，或直接序列。
其特点是各组分在分离过程汽化次数最少，故分离能耗较小。
如果C组分有毒且腐蚀性较强，为此，b方案较好，将C较早分离出来可减小系统的污染和腐蚀。
分离序列选择是精馏过程系统优化综合问题。
三、多组分精馏过程分析1、模型塔仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备。
有N块理论板，塔顶为分凝器（或全凝器，即馏出物D以液体状态采出），塔釜有再沸器，塔板序号从塔顶向下数，分凝器序号为1，再沸器序号N+1，加料板序号为n+2，n为精馏段塔板数，为加料流率，为进料组成，C为组分数，为操作压力，为馏出物的流率，为釜底残液流率，为回流比。
除加料板外，每快板上均有上升汽相流率，汽相组成，汽相混合物的分子热焓，下降的液相流率，液相组成，液相混合物的分子热焓及各块板的温度。
2、名词解释关键组分：在设计或操作控制中，有一定分离要求，且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分。
分离工程测试题
9）在萃取精馏中所选的萃取剂希望与塔顶馏出组份形成具有（2. 选择题 （10 分，每题 2 分） 1）气液两相处于平衡时（）A. 两相间组份的浓度相等B. 只是两相温度相等C. 只是两相温度相等D. 只是两相温度相等2）完全不互溶的二元物系，当达到汽液平衡时，溶液的蒸气压力小（）A. 只与温度有关B. 不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关C. 不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关 3） 常压下（）物系的相平衡常数更适合于用公式 Ki = pis / P 计算。
一、概念题（ 50 分） 1. 填空题 （30 分，每空 2 分） 1）分离作用是由于加入（ ）而引起的，因为分离过程是（ ）的逆过程2） 流量加合法在求得 后，由（ ）方程求 ，由（ ）方程求 3） 当两个易挥发的组分为关键组分时，则以（ ）为起点逐板计算 4） 三对角矩阵法的缺陷是（ ） 5） 在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用（）或（ ）方法进行物料预分布。
6）当混合物在一定的温度、压力下，满足（ ）条件即处于两相区，可通过（ ）计算求出其平衡汽液相组成。
7）最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（ ）的组分增加8）严格计算法有三类，即（））偏差的非理想溶液4）假设相对挥发度与组成关系不大且不同组分的塔板效率相同，通过对若干不同组分系统的精馏计算结果分析研究发现，（）下组分的分配比接近于实际操作回流比下的组分分配比。
A. 高回流比B. 低回流比C. 全回流D. 最小回流比5）在二元精馏中，易挥发组分表面张力小于难挥发组分的物系，宜采用（），反之宜采用（）第一个选： A. 泡沫接触状态 B. 喷射接触状态第二个选： A. 泡沫接触状态 B. 喷射接触状态3. 判断题 （10 分，每题 1 分）1）分离最小功是在可逆的情况下，分离过程所消耗的功 2）对多组分物系的分离，应将最困难分离或分离要求高的组分放在最后进行分离。
分离工程04多组分单级分离计算
Ci -34.42 -39.94 -48.78
解法1：用试差法计算
Ki
Pi0 P
Kixi 1
T（设） 50 ℃ 60 ℃ 55 ℃ 57.5℃
Kixi 0.799 1.062 0.924 0.991
∴ T=57.5℃
解法2：电算〔Newtow迭代法〕
t ( K 1)
t (K )
F (t K F (t K
当迭代到达收敛时，应满足以下方程：
f iV f iL
C
在该模型中i 1规y定i 的 收1 敛精度要求为：
(f iV / f iL ) 1 10 3
C
yi 1 10 5
i 1
或收：敛精度T 可k 根T据k1计算1精02度要〔求k为予迭以代选次择数。〕 在进展较复杂的迭代计算时，通常将一些需要反复 执行的运算内容变成子程序，以便主程序随时调用，应 用SHBWR模型计算泡点(或露点)时需编制以下子程序：
4-2-1、理想物系泡点及泡点压力的计算 1). 用图解法计算泡点温度
理想物系其组成对K的影响较小，因而在简 化计算中可将K近似视为T和P的函数，即K=f(T， P)。该式的函数关系通常用诺谟图 (简称T-P-K 图 ) 表示。
应用简化K进展泡点计算时，可采用以下形 式的泡点方程
C
当指定Pi、1 Kxi求i x i解T1、yi时，因Ki=f(T,P)，(4上-3式) 需
T0
Kixi 1
i1
C i1
[(CxiiKiTB)i 2
]
T0
yi 1
i 1
C
yiBi
i1 (C i T ) 2
T0
C i 1
xi
p
0 i
冷凝再流蒸馏法：实现多组分同时分离的重要策略
冷凝再流蒸馏法：实现多组分同时分离的重要策略冷凝再流蒸馏法是一种常用的分离技术，特别适用于多组分同时分离的情况。
通过该方法，可以有效地分离和纯化混合物中的多种化合物，具有广泛的应用领域，如石油化工、制药工业等。
冷凝再流蒸馏法的基本原理是利用不同组分的沸点差异，在蒸发和冷凝的过程中将其分离。
通常情况下，混合物中的组分会有不同的挥发性和沸点，因此在升温加热后，高挥发性的组分首先蒸发出来，通过冷凝装置进行冷凝，得到相应的纯化产物。
然后，将冷凝液重新回流到蒸馏塔中，与未蒸发的混合物继续进行沸腾蒸馏，从而实现多组分的分离。
冷凝再流蒸馏法的实施过程包括以下几个关键步骤：首先，将混合物加入蒸馏塔中，并设置适当的加热系统，如加热炉或加热蒸发器。
通过加热，混合物开始沸腾，其中的组分逐渐蒸发出来。
其次，在蒸发的同时，利用冷凝装置对蒸发出来的气体进行冷凝。
冷凝装置通常是一个冷却管，通过外界提供的冷却介质，如冷水或液氮，使蒸发的气体迅速冷凝为液体。
然后，冷凝液通过回流管重新引入蒸馏塔中。
这样，冷凝液与蒸发物重新混合，并与未蒸发的混合物一起进行沸腾蒸馏。
在这个过程中，高挥发性的组分继续蒸发出来，而较低挥发性的组分逐渐富集在塔底。
最后，通过适当控制冷凝液的回流速率，可以调节不同组分的分离效果。
回流速率较高时，更多的冷凝液回流到塔中，增加了组分之间的接触，从而促进了分离效果。
反之，当回流速率较低时，组分之间的接触较少，分离效果会减弱。
冷凝再流蒸馏法的优点在于可以同时分离多个组分，并且分离效果较好。
其原因主要有以下几点：首先，由于回流液的引入，可以减少蒸发物的丢失，提高了分离效率。
回流液中含有已经冷凝的组分，通过重新引入蒸馏塔，可以使其重新参与蒸发过程，减少组分的丢失。
其次，通过调节回流液的速率，可以提高不同组分之间的接触程度，从而改善分离效果。
当回流液速率较高时，每个组分之间的接触更加频繁，使得分离效果更好。
最后，冷凝再流蒸馏法还可以应用于多组分分离中的反应过程，例如酯化反应或酯交换反应。
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3、易挥发组分先分（直接分离序列）
4、尽可能对分（料液的等摩尔分割）
5、量多的组分先分 6、分离要求高和最困难分离的组分后分。 7、有特殊组分的要先分
参考文献
1.许世兵,余晖，精馏分离与节能，精细化工 中间体，2001年06期 2.李会泉,祝刚,王世广,复杂精馏塔的用能分 析法，高校化学工程学报，1998年02期 3.姚阳照，浅谈精馏塔的节能设计， 化工设 计1999年06期 4.刘庆林,李鹏,张志炳，精馏节能过程非平 衡热力学分析——模型方程的建立，高等学 校化学学报，2001年07期 5.马庆元.精馏过程的节能方法.冶金能源, 2004年 03期
参考文献
17.董宏光,王涛,秦立民,姚平经,袁一.精 馏分离序列综合邻域结构的研究[J].华东 理工大学学报,2004,(1). 18.施宝昌,王健红.多组分分离塔序列相对 费用函数的建立和应用[J].化工学报, 1997,(2). 19.王延敏.碳五分离序列综合优化研究 [D].大连理工大学,2002.
学习本章要了解分离最小功的条件是完全 可逆，说明理想功与最小功的关系。介绍净功 和损耗功和热力学的关系，掌握等温分离最小 功的计算方法。掌握分离工程的最小功、净功 消耗和热力学效率的计算方法；精馏过程的节 能技术和分离顺序的选择。
重点：实际分离工程的有效能损失；有效能 衡算方程。分离工程的最小功。精馏过程的 节能。热力学效率。分离顺序的选择。 难点：分离工程的有效能分析和节能。
参考文献
10.朱玉琴, 李迓红.高效节能的热泵精馏技 术.发电设备, 2003年 03期 11.荣本光,利梅,胡仰栋.分离五组分含复杂 精馏塔流程的研究.化工学报，1996，4 12.荣本光,利梅,胡仰栋. 多组分复杂精馏流 程的简捷设计法.化学工程 1998年01期 13.彭昌荣，何锡辉.相对费用函数法和动态 规划法确定最优精馏流程.成都师范高等专科 学校学报，2000年02期
参考文献
14.赵彩虹，广义最小偏差排序方法确定多组 份分离过程最佳序列， 吉林化工学院学报， 1994年04期 15.董宏光,秦立民,姚平经.设计演化算法实 现精馏分离序列优化综合.化工科技, 2005, (01) 16.魏哲如,董宏光,钱建华.基于神经网络混 合整数线性规划的精馏分离序列优化综合.当 代化工, 2004,(05)
3、多组分分离序列
3、多组分分离序列
3、多组分分离序列
3、多组分分离序列
二、安排分离流程的一些经验规则
1、首选分离方法为能量分离剂的方法（如普 通精馏）， 其次选用是使用物质分离剂的方法（如吸 收，液液萃取和特殊精馏）。 关键组分的相对挥发度小于1.053 多组分分离顺序的选择
一、多组分精馏分离流程方案数 1、简单精馏塔分离，简单-清晰的分割 只用简单塔将有C个组分所组成溶液分离 成C个产品时，需要C-1个塔
若为5组分，则Sc=14，若为10组分，Sc=4862
2、多方法分离情况
若考虑复杂塔或特殊精馏以及应用吸收，其 总顺序为
T为所考虑的不同分离方法数
参考文献
6.杨友麒，精馏过程节能，现代化工，1994年 05期 7.李群生.精馏过程的节能降耗及新型高效分 离技术的应用.化肥工业, 2003年 01期 8.许维秀.热泵技术在精馏中的应用.节能与环 保, 2005年 03期 9.许维秀,朱圣东, 李其京.化工节能中的热泵 精馏工艺流程分析.节能, 2004年 10期
第7章 结束
考考你
是非：分离过程的最小功为当分离过程可逆 时，分离所消耗的功 ×
是非：分离程度越高，分离过程的最小功越大
√
思考题
1、分离最小功的条件是什么，说明什么是完 全可逆。 2、精馏过程的不可逆性表现在哪些方面？节 省精馏过程能耗有哪些措施？ 3、试列举确定多组分分离顺序的经验法所包 含的主要规则。
本章小结