精馏ppt

Rm估算式包括如下两式：
iB xFi 1 q i iB iB xDi Rm 1 i iB
式中
（2-20） （2-21）
iB 组分i与某一任选的基础组分B间的相对挥发度
q 进料的热状态参数
式（2-20）的根，其值为 hk , B lk , B
适用于宽沸程的吸收。
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B.全变量迭代法
1.选择的迭代变量为Tj、lij和vij，列出相应的方程组：
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2.用S方程来求总的摩尔流率，即：
L j lij ,
i
（2-16）
V j vij
i
（2-17）
上列Mij、Qij和Ej将随着迭代计算趋向收敛解而趋于零。
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3.
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两种算法对比
（2-26）
塔底产品产量：
（2-27）
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② 非清晰分割法
假定：部分回流的浓度分布与全回流浓度分布大致相同。 将芬斯克方程中的摩尔分率用组分含量代替，并将 轻关键组分换成任意组分，则有：
（2-28）
（2-29）
于是：
注意：
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两种方法的比较 1、当LK与HK的分离要求比较高，同时 L LK , H HK
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上述式中应用了 取常数和恒摩尔流假定
在实际计算中，组分的相对挥发度沿塔总有些变化，若变化不大， 按式（2-19）取平均值；如果变化较大，先按下式算出平均温度，再 用此温度下的α计算。
DtD BtB t F
（2-22）
式中tD和tB分别代表塔顶和塔底温度
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3、吉利兰关联 ---计算实际回流比R所需理论板数N
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4.当解（2-12）得到 lij 后，王-亨利利用硬性归一办 法算出xij,，即：
xij
lij
l
i
（2-14）
ij
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5.利用泡点方程(S方程)计算各板的温度，得到新的Tj 和Kij。 6.应用热量衡算式（H）和总物料衡算关系计算新的Lj 和Vj，即
L j [(W j V j )( H j H j 1 ) L j 1 ( H j 1 h j 1 ) Fj ( H j 1 hFj ) Q j ] /(H j 1 h j ) U j
三对角线矩阵算法：
优点： 数据量小、收敛速度快
缺点： 对非理想性强的物系不适用，计算震荡、发散
全变量迭代法：
优点： 全变量迭代算法通用，可算精馏和吸收等各种理论 级操作，而且易结合进板效率做实际板计算。 缺点： 计算过程复杂，数据巨大。
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C、精馏的简捷计算
（1）计算最少理论板数 N m （2）计算最小回流比 Rm （3）计算实际理论板数 （4）进料位置的确定 （5）估算塔顶和塔底产品量和组成
精馏计算
一、精馏的定态数学模型
精馏的定态数学模型有平衡级和非平级两类， 现以平衡级模型来讨论。 对于任一级j（如图），能建立出MESH方 程组
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（1）组分物料衡算M方程：
uij lij wij vij vi , j 1 li , j 1 fij 0 (i 1, c; j 1, N )
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A.三对角线矩阵算法
1. 对MESH方程组进行一些整理，得
Kij Vj Wj Lj lij (1 Vj Wj Lj Uj Lj )lij Ki , j 1 Uj Lj V j 1 L j 1 li , j 1 li , j 1 fij 0 V j 1 L j 1
式中
( lk , hk ) S
( lk为精馏段得轻、重关键组分间的相对挥发度平均值 , hk ) R
为提馏段的均值
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5、塔顶和塔底产品量和组成的估算
① 清晰分割法
已知：塔顶轻关键组分的收率和塔底重关键组分的收率。 假定：非关键轻组分在塔顶产品中的收率100%，非关键重组分在 塔底产品中的收率100%，轻重关键组分中间无其他组分存在。 估算：塔顶和塔底产品的产量和组成，可通过物料平衡进行估算； 塔顶产品产量：
R Rm 0.5668 N Nm 0.75 1 N 1 R 1
（2-23）
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4、进料位置的确定
常用以下两种经验方法：
① 柯克布兰德经验式
（2-24）
式中 N R 和 N S 分别为精馏段和提馏段的理论板数 ② 勃朗-马丁建议式 （2-25）
则清晰分割法比较适合； 2、当 L LK , H HK LK与HK的分离要求又不是很高时，L、H成为分布 组分，则分布组分采用非清晰分割法，其余非分 布组分采用清晰分割法较好。
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Thank you !
（2-15） 若各板的 Ｌj-Lj ≤ε2(0.001)，整个模拟计算完成；否则以新的Lj(Vj) ， 重新回到内层迭代计算，直至外层收敛。
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流率加和法计算框图
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BP法与SR法的算法特点及适用场合 BP法： 内层泡点方程求温度，外层热量衡算求汽液流率， 适用于窄沸程的精馏； SR法：
内层流率加和求汽液流率，外层热量衡算求温度，
此外， （2-5） （2-6） （2-7）
wij uij
Wj Vj Uj Lj
vij 其中(i 1, c; j 2, N） lij 其中(i 1, c; j 1, N 1)
（2-8）
（三对角线矩阵算法 （B）全变量迭代法 （C）简捷计算法
（2-4）
j 1, N
式中:Q 加入j的热量;H,h-汽，液相的摩尔焓；h F 加料的摩尔焓 当j =1时，为冷凝器和分离罐，li 0 L0 0 当j =N时，为再沸器，VN 1 vi , N 1 0
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为进行精馏计算，除了MESH方程组外，还必须有K ij、h j 和H j的关联式，记为 K=K ij ( p j , T j , vij , lij )其中(i 1, c; j 1, N ) h j h j ( p j , T j , lij )其中( j 1, N ) H j H j ( p j , T j , vij )其中( j 1, N )
Cij 1 Bi , N 1 1
(i 1, C )
（2-12）
--此式常用汤姆逊追赶法求解
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3.通过对(2-12)中各方程依次回代处理，可归纳出 如下一般式：
lij qij pij li , j 1
（2-13）
完成回代过程，也就得到了各板块上组分i的摩尔流 率。对各组分依次按上列方式解（2-12）后，也就得 到了各个组分在塔中各级的摩尔流率。
N
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多组分精馏过程的几个概念
关键组分：进料中按分离要求选取的两个组分（大多是挥发度相邻 的两个组分)。 轻关键组分（LK）：关键组分中挥发度大的那个组分。 重关键组分（HK）：关键组分中挥发度小的那个组分。 轻组分（轻非关键组分）（L）：料液中比轻关键组分更易挥发的 组分。 重组分（重非关键组分）（H）：料液中比重关键组分更难挥发的 组分。 中间组分（E）：介于（LK）与（HK）之间的组分。
清晰分割：馏出液中除了重关键组分外没有其他重组分，而釜液中除了轻 关键组分外没有其他轻组分的情况。
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1、芬斯克方程 ---计算全回流操作达到规定分离要求的最少理论板数N m
Nm
式中：
xD ,lk xB ,hk lg( ) xD ,hk xB ,lk lg lk ,hk
（2-18）
N m 精馏装置中所需的最少理论板数
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（2-11）
2.将（2-11）改写成矩阵和向量形式为
Bi1 Ci1 1 B Ci 2 i2 1 Bij li1 fi1 l f i2 i2 lij fij Ci , N I li , N 1 fi , N 1 BiN liN fiN
（2-1）
式中：vij , wij 组分i在塔中汽流V j , 汽相侧线抽出W j中的摩尔流率 lij , uij 组分i在塔中液流L j , 液相侧线抽出U j中的摩尔流率 fij 组分i在进料Fj中的摩尔流率;下标j为板号,i为组分号
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（2）相平衡关联E方程：
vij
K ijV j Lj
lk , hk 轻、重关键组分间的相对挥发度在全塔范围的平均值
xD、xB 塔顶、塔底产物的浓度向量
为简化计算，按下式计算 lk ,hk
lk ,hk = lk ,hk D lk ,hk F lk , hk B
1/3
（2-19）
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2、恩德吾特方程 ---计算达到规定分离要求的最小回流比Rm
（2-10）
令Bij Kij
1
; Cij Ki , j 1
上式简化为 li , j 1 +Bij lij Cij li , j 1 =f ij
当j 1时，li ,0 0, 则Bi1li1 Ci1li ,2 =fi1 当j N时，li , N 1 0, 则 li , N 1 +BiN liN =f iN
lij
（2-2）
(i 1, c; j 1, N )
（3）摩尔分率加和归一S方程：
L V F
i j i j i
lij
vij
f ij
j
1 （2-3）
( j 1, N )
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（4）热量衡算H方程：
U
j
L j h j W j V j H j V j 1H j 1 L j 1h j 1 Fj hFj Q j 0