精餾塔設計與優(yōu)化.doc
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精餾塔的設計與優(yōu)化 1. 精餾塔的設計 精餾塔的設計牽涉到眾多的參數(shù):產(chǎn)品組成、產(chǎn)品的流量、操作壓力、塔板數(shù)、進料位置、回流比、再沸器熱負荷、冷凝器冷卻負荷、塔徑、塔高。精餾塔設計中常見的情況是已知進料條件,即進料物流的流量F、組成zi、溫度TF、壓力PF。通常也會指定塔頂產(chǎn)品的中輕關鍵組分濃度xD,LK和塔底產(chǎn)品的重關鍵組分濃度xB,HK[1]。因此,設計的問題就在于確立精餾塔的操作壓力,塔板數(shù),進料位置,回流比,以得到期望純度的產(chǎn)品。當確定了操作壓力、塔板數(shù)、進料位置、回流比以及期望的產(chǎn)品純度,則相應的再沸器熱負荷、冷凝器冷卻負荷、塔頂及塔底流量、塔徑、塔高也即為定值(具體的塔板類型及換熱器結構不在討論范圍之內(nèi))。計算機編程能夠精確的求解MESH方程組,但是簡捷計算法仍被用于設計任務的初期,并且在界定問題上作為計算機的輔助手段,具有智能指導性的簡捷計算法可以減少計算機的耗時和費用[2]。 1.1. 操作壓力的確定 對于絕大多數(shù)精餾塔的設計問題而言,選擇獨立操作塔(即與過程中其余部分無能量集成的塔)的操作壓力是一項相對簡單的,直截了當?shù)娜蝿?,考慮的重點只是塔頂餾出物的冷凝溫度,使其能夠在炎熱的夏季也能用自來水將蒸汽冷凝下來[3]。 1.2. 塔板數(shù)與回流比的計算 在多組分精餾中,由于產(chǎn)品濃度不能完全確定,二元精餾中十分有效的逐板計算法在多元精餾中遇到了困難,多元精餾的設計計算至今尚無通用有效的方法,只能應用核算型算法經(jīng)多方案試算比較,得到合適的設計結果[4]。圖解法(即McCabe-Thiele法)能很好地圖示出VLE、回流比、塔板數(shù),但該方法僅限于二元體系。隨著組分數(shù)的增多,圖解法也無法應用了。 在多組分精餾中,對于有恒定α的多組分系統(tǒng),可以用Underwood法求得最小回流比的精確解,其方程式為: 經(jīng)驗表明,最佳回流比的值往往處在1.03- 配套講稿:
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- 關 鍵 詞:
- 精餾塔 設計 優(yōu)化
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