多組分精餾簡(jiǎn)潔計(jì)算演示文稿

多組分精餾簡(jiǎn)潔計(jì)算演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共116頁(yè)。多組分精餾簡(jiǎn)潔計(jì)算當(dāng)前2頁(yè)，總共116頁(yè)。第三節(jié)多組分精餾1、變量分析2、簡(jiǎn)捷計(jì)算法3、逐板計(jì)算法當(dāng)前3頁(yè)，總共116頁(yè)。3.1分離系統(tǒng)的變量分析3.2多組分精餾過(guò)程3.3特殊精餾萃取精餾恒沸精餾3.4復(fù)雜精餾重點(diǎn)掌握掌握了解第三章主要內(nèi)容掌握當(dāng)前4頁(yè)，總共116頁(yè)。1）了解分離系統(tǒng)的變量分析；2）了解多組分精餾過(guò)程與二組分精餾的比較分

析。掌握關(guān)鍵組分等概念；3）掌握清晰分割和不清晰分割物料衡算的計(jì)算

方法。簡(jiǎn)捷法計(jì)算算精餾過(guò)程的步驟。4）掌握萃取精餾原理和萃取劑選擇性的定義和

影響因素以及萃取劑的選擇。本章要求：當(dāng)前5頁(yè)，總共116頁(yè)。5）了解萃取精餾流程和萃取精餾過(guò)程的計(jì)算；6）了解共沸物的特性和共沸組成的計(jì)算，三元物

系組成的表示方法，掌握共沸精餾過(guò)程共沸

劑的確定；7）掌握簡(jiǎn)捷計(jì)算法計(jì)算萃取精餾和共沸精餾過(guò)程

的理論板數(shù)；8）了解復(fù)雜精餾的定義及其過(guò)程。本章要求：當(dāng)前6頁(yè)，總共116頁(yè)。多組分精餾過(guò)程：

多次單級(jí)分離的串聯(lián)，簡(jiǎn)稱精餾利用混合物中各組分的相對(duì)揮發(fā)度不同，采用液體多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液間的傳質(zhì)過(guò)程，使汽液相間濃度發(fā)生變化并結(jié)合應(yīng)用回流手段，使各組分分離當(dāng)前7頁(yè)，總共116頁(yè)。多次部分冷凝和多次部分汽化的串聯(lián)設(shè)備，與二元精餾和單級(jí)分離過(guò)程一樣，多組分精餾的計(jì)算的基本方程仍然是物平、相平和焓平三個(gè)方程，計(jì)算方法有簡(jiǎn)捷法、逐板法和矩陣法等。多組分精餾塔：當(dāng)前8頁(yè)，總共116頁(yè)。一、多組分精餾過(guò)程分析當(dāng)前9頁(yè)，總共116頁(yè)。當(dāng)前10頁(yè)，總共116頁(yè)。簡(jiǎn)單塔當(dāng)前11頁(yè)，總共116頁(yè)。當(dāng)前12頁(yè)，總共116頁(yè)。

Ni=Nv-NC

Nv為獨(dú)立變量數(shù)，

NC為約束方程式數(shù)，

Ni為設(shè)計(jì)變量數(shù)

1、獨(dú)立變量數(shù)條件：C個(gè)組分，N塊理論板的精餾塔二、設(shè)計(jì)變量（簡(jiǎn)單塔）當(dāng)前13頁(yè)，總共116頁(yè)。(1)總變量數(shù)N0

：令下標(biāo)i---代表i組分

j---代表j第塊理論板變量變量數(shù)F,進(jìn)料量1Zi,進(jìn)料組成CTF,進(jìn)料溫度1JF,進(jìn)料板位置1Pj,各組壓力NN,全塔板數(shù)1Tj,各板溫度NLj,Vj,各板流量2Nxij,yij,各板汽液組成2CNHj,hj,各板汽液相焓2NHF,進(jìn)料焓1Kij,各板和個(gè)組分的相平衡常數(shù)C(N+1)qr,qc,冷凝器和再沸器熱負(fù)荷2Σ3CN+6N+2C+7當(dāng)前14頁(yè)，總共116頁(yè)。(2)方程式數(shù)目NC

：方程類別方程數(shù)各板各組分物平衡CN各板各組分相平衡CN各板熱平衡,(包括塔頂釜)N分子分?jǐn)?shù)加和式NN1計(jì)算各板的Kij方程CN計(jì)算各板汽液相焓方程2N計(jì)算進(jìn)料Ki和焓HF方程C+1計(jì)算各板的壓力降方程N(yùn)-1Σ3CN+6N+C+1當(dāng)前15頁(yè)，總共116頁(yè)。(3)總變量數(shù)Ni

：Ni=N0-NC

=[3CN+6N+2C+7]-[3CN+6N+C+1]=C+6當(dāng)前16頁(yè)，總共116頁(yè)。2、獨(dú)立變量的指定方案Ni=N0-NC=C+6通常在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，以下條件是必須給定的。獨(dú)立變量名稱變量數(shù)進(jìn)料狀態(tài)(溫度)T進(jìn)料1進(jìn)料組成ZiC-1進(jìn)料量F1塔操作壓力P1進(jìn)料板位置1ΣC+3還有三個(gè)變量沒(méi)有給出呢????當(dāng)前17頁(yè)，總共116頁(yè)。剩下三個(gè)變量一般從下列四項(xiàng)中，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的需求進(jìn)行選擇。變量名稱變量數(shù)某一組分在塔頂，另一組分在塔釜產(chǎn)品中濃度(即輕重關(guān)鍵組分)xDi,XWj2回流比R1總理論板數(shù)N1塔釜塔頂產(chǎn)品量之比D/W1手工計(jì)算常規(guī)定的變量計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)常采用的指定變量當(dāng)前18頁(yè)，總共116頁(yè)。①求解方法

二組分精餾：無(wú)需試差

多組分精餾：反復(fù)試差求解②摩爾流率

二組分精餾：在進(jìn)料板處液體組成有突變，各板的摩爾流率基本為常數(shù)

多組分精餾：液、汽流量有一定的變化，但液汽比接近于常數(shù)三、多組分精餾過(guò)程的復(fù)雜性當(dāng)前19頁(yè)，總共116頁(yè)。二組分精餾流量、溫度、濃度分布當(dāng)前20頁(yè)，總共116頁(yè)。苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)汽液流量分布苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)溫度分布當(dāng)前21頁(yè)，總共116頁(yè)。苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布當(dāng)前22頁(yè)，總共116頁(yè)。③溫度分布

溫度分布從再沸器到冷凝器單調(diào)下降④組成分布（濃度）

二組分精餾：在精餾段和提餾段中段組成變化明顯

多組分精餾：在進(jìn)料板處各個(gè)組分都有顯著的變化當(dāng)前23頁(yè)，總共116頁(yè)。A簡(jiǎn)捷法計(jì)算只解決分離過(guò)程中級(jí)數(shù)、進(jìn)料與產(chǎn)品組成間的關(guān)系，而不涉及級(jí)間的溫度與組成的分布B將多組分溶液簡(jiǎn)化為一對(duì)關(guān)鍵組分的分離C物料衡算按清晰分割計(jì)算，求得塔頂和塔釜的流量和組成D用芬斯克公式計(jì)算最少理論板數(shù)E用恩德伍德公式計(jì)算最小回流比F用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖求得理論板數(shù)N三、簡(jiǎn)捷計(jì)算法（群法）當(dāng)前24頁(yè)，總共116頁(yè)。為什么要簡(jiǎn)捷計(jì)算?????是進(jìn)一步學(xué)習(xí)逐板法，矩陣法的基礎(chǔ)；能加快設(shè)計(jì)進(jìn)度；適用于多種方案比較。該法的計(jì)算結(jié)果可以為嚴(yán)格計(jì)算提供初值三、簡(jiǎn)捷計(jì)算法（群法）當(dāng)前25頁(yè)，總共116頁(yè)。1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率(1)關(guān)鍵組分的定義：關(guān)鍵組分有輕、重關(guān)鍵組分之分；重關(guān)鍵組分hk(heavykey),在塔頂流出物中要嚴(yán)格控制其濃度的組分輕關(guān)鍵組分lk(lightkey),在塔釜產(chǎn)品中要嚴(yán)格控制其濃度的組分當(dāng)前26頁(yè)，總共116頁(yè)。1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率(2)關(guān)鍵組分的確定：一般是由工藝要求所確定的?。?！H2C10C2=C20C3=C30……塔頂出料C2=是重關(guān)鍵組分塔釜出料C10是重關(guān)鍵組分例如：石油裂解氣中的脫甲烷塔輕重關(guān)鍵組分其揮發(fā)度一般都是相鄰的。當(dāng)前27頁(yè)，總共116頁(yè)。(3)回收率：1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率塔頂回收率：塔釜回收率：當(dāng)前28頁(yè)，總共116頁(yè)。1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率當(dāng)前29頁(yè)，總共116頁(yè)。1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率當(dāng)前30頁(yè)，總共116頁(yè)。1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率當(dāng)前31頁(yè)，總共116頁(yè)。1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率當(dāng)前32頁(yè)，總共116頁(yè)。苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布當(dāng)前33頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡物料平衡有兩個(gè)目的：①進(jìn)行產(chǎn)物分布，產(chǎn)量估計(jì)。②建立操作線方程物料衡算有兩種方法：①清晰分割的物料衡算②不清晰分割的物料衡算當(dāng)前34頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡當(dāng)前35頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡清晰分割的物料衡算的定義有兩條：①比輕關(guān)鍵組分還輕的組分，全部從塔頂餾出液中采出。②比重關(guān)鍵組分還重的組分，全部從塔釜采出液中采出。①方法簡(jiǎn)單，對(duì)被分離物系中各組分的相對(duì)揮發(fā)度差別較大時(shí)，其計(jì)算結(jié)果與準(zhǔn)確計(jì)算法沒(méi)有重大差別。②為不清晰分割的物料衡算提供初始的關(guān)鍵組分的比值。原因當(dāng)前36頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡(1)全塔物料衡算進(jìn)行物料分布：二元精餾物料衡算:F=D+W①FZi=DXDi+WXWi

②F,ZiD,XDiW,XWi因：XD1=1-XD2

①XW1=1-XW2

②二元組成的情況下當(dāng)前37頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡(1)全塔物料衡算進(jìn)行物料分布：多組分精餾物料衡算:可采用加和法。W=F-DD=F-W或者舉例：若有一混合物組分ZiC2=0.4C200.2C3=0.3C300.1Σ1.0要求一精餾塔，塔頂產(chǎn)品中含丙烯不超過(guò)5%，塔釜產(chǎn)品中含乙烷不超過(guò)5%，試用清晰分割法計(jì)算塔釜產(chǎn)量和組成。當(dāng)前38頁(yè)，總共116頁(yè)。解：以F=100kmol/h進(jìn)行計(jì)算已知：

F=100kmol/h

Zi，

lk為乙烷，hk為丙烯

組分fikmol/hdikmol/hC2=4040C202020-0.05WC3=300.05DC30100Σ100dikmol/hwi=fi-dikmol/hxDixWi4000.6501820.300.053.126.90.050.6901000.2661.138.91.01.0W=F-D=40+20-0.05W+0.05D=60-0.05(F-D)+0.05D=55+0.1DD=55/0.9=61.1

kmol/hW=100-61.1=38.9kmol/h當(dāng)前39頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡(2)r-線方程（精餾段操作線方程）簡(jiǎn)化計(jì)算中，假設(shè)塔內(nèi)汽液流動(dòng)為恒摩爾流。精餾段各板上升的蒸汽，其摩爾數(shù)都相同，提餾段各板上升的蒸汽，其摩爾數(shù)都相同，但兩數(shù)不一定相等精餾段各板下降的液體，其摩爾數(shù)都相同，提餾段各板下降的液體，其摩爾數(shù)都相同，但兩數(shù)不一定相等假設(shè)當(dāng)前40頁(yè)，總共116頁(yè)。2、清晰分割的物料平衡(2)r-線方程（精餾段操作線方程）在精餾段對(duì)i組分進(jìn)行物料衡算：進(jìn)入=流出又因：R=L/DLn+1Vnn+1nxn+1iyn當(dāng)前41頁(yè)，總共116頁(yè)。(3)s-線方程（提餾段操作線方程）又因：當(dāng)前42頁(yè)，總共116頁(yè)。L=L+qFqFLL(1-q)FVVF代入s-線方程：若將提餾段的L用精餾段的L表示，則有：當(dāng)前43頁(yè)，總共116頁(yè)。式中q的計(jì)算式為：式中H—飽和蒸汽的焓hf---進(jìn)廖焓值h---進(jìn)料為飽和液體的焓fL=Fq,q=fL/F,

進(jìn)料中液體的量占進(jìn)料量的份數(shù)。

飽和液體進(jìn)料：飽和蒸汽：過(guò)冷液體：汽液混合物：過(guò)熱蒸汽：q=1q=0q>10<q<1q<0當(dāng)前44頁(yè)，總共116頁(yè)。3、Fenske公式計(jì)算Nm(1)公式推導(dǎo)：RmRNmN當(dāng)R∞時(shí)，N=Nm當(dāng)N∞時(shí)，R=RmR=L/D,只有當(dāng)D=0時(shí)，R=∞,即全回流時(shí)。Fenske公式計(jì)算Nm的出發(fā)點(diǎn)當(dāng)前45頁(yè)，總共116頁(yè)。3、Fenske公式計(jì)算NmR-線方程S-線方程R=∞時(shí)，F(xiàn)=W=D=0時(shí)，代入。在全回流時(shí)，不論在精餾段還是提餾段，下一板上升的蒸汽與上一板下降的液體組成相同。Ln=Vn+1可以全用下標(biāo)n來(lái)表示全塔各相鄰板情況：①全回流時(shí)全塔操作線方程當(dāng)前46頁(yè)，總共116頁(yè)。當(dāng)在全塔范圍內(nèi)變化不大時(shí)，可以用一個(gè)平均的代替所有的，可以用全塔的幾何均值來(lái)表示：(a)塔頂為全冷凝器時(shí)：(b)塔頂為分冷凝器時(shí)：當(dāng)前47頁(yè)，總共116頁(yè)。Fenske公式的幾種表示形式：Fenske公式適用于雙組份精餾，也適用于多組分精餾（可以用一對(duì)關(guān)鍵組分來(lái)求，也可用任意兩組份來(lái)求）。當(dāng)前48頁(yè)，總共116頁(yè)。(2)Fenske公式的適用范圍和討論：3、Fenske公式計(jì)算Nm對(duì)于輕重關(guān)鍵組分：要求分離度越高，反之相反。關(guān)鍵組分揮發(fā)度相近，反之相反。當(dāng)前49頁(yè)，總共116頁(yè)。(2)Fenske公式的適用范圍和討論：3、Fenske公式計(jì)算Nm*全回流，恒摩爾流，α在全塔范圍內(nèi)變化不大為基礎(chǔ)。一般取或*任意一對(duì)組分，適用于二元精餾，也適用于多元精餾。*亦可用于不清晰分割的物料衡算，即Hengstebect法。*還可確定進(jìn)料板位置。*Nm與進(jìn)料組成和進(jìn)料狀態(tài)無(wú)關(guān)，也與組成的表示方法無(wú)關(guān)*全回流通常作為精餾塔開(kāi)工操作和調(diào)節(jié)的主要手段，用于塔級(jí)和填料傳質(zhì)效率的研究和測(cè)定。當(dāng)前50頁(yè)，總共116頁(yè)。4、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)？？？？Hengstebeck法，1961Hengstebeck認(rèn)為：可以用全回流時(shí)各組分塔頂、塔釜產(chǎn)品的分配來(lái)近似代表某一回流比條件下的各組分在塔頂和塔釜中的分配情況。這樣就可以用Fenske公式來(lái)反算非關(guān)鍵組分在塔頂、塔釜產(chǎn)品中的濃度。這種方法是一種近似的方法，但是可以作為逐板計(jì)算的初值。當(dāng)前51頁(yè)，總共116頁(yè)。采用Fenske公式去反算非關(guān)鍵組分在塔頂塔釜的濃度對(duì)于輕重關(guān)鍵組分：Fenske公式算出Nm①②4、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)當(dāng)前52頁(yè)，總共116頁(yè)。已知Nm

已知分析上式：需求①若采用塔頂和塔釜α的平均值需先求塔頂和塔釜溫度需先求塔頂和塔釜組成數(shù)據(jù)(待求)

解法：用清晰分割法得到的組成分布試算塔頂和塔釜的溫度，反復(fù)試差計(jì)算。4、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)(1)解析法：當(dāng)前53頁(yè)，總共116頁(yè)。已知條件

比較

注：這種方法需要較大的試差，而且意義不大，因?yàn)樵摲ū旧砭褪墙品?，而且一般是提供初值，所以一般不采用此方法。?dāng)前54頁(yè)，總共116頁(yè)。(1)解析法：1、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)將已知量，fi，Nm

和進(jìn)料組成泡點(diǎn)溫度條件下算出的代入求出di和wi。而后用下式求出各組分在塔頂和塔釜的組成。②采用進(jìn)料組成的泡點(diǎn)溫度和塔的操作壓力下的相對(duì)揮發(fā)度可直接計(jì)算。當(dāng)前55頁(yè)，總共116頁(yè)。(1)圖解法：1、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)將右式兩邊取對(duì)數(shù)：y=Cx+By=x=C=NmB=上式為一直線：當(dāng)前56頁(yè)，總共116頁(yè)。兩點(diǎn)確定一條直線?。。。?！若將i=l,i=h分別代入上面方程，得兩點(diǎn)：顯然，比重關(guān)鍵組分還重的組分一定在b點(diǎn)的左下方，而比輕組分還輕的組分一定在a點(diǎn)的右上方。輕組分重組分新書P71例3-4舊書P280例6-7當(dāng)前57頁(yè)，總共116頁(yè)。由例題計(jì)算結(jié)果可以看出兩個(gè)問(wèn)題：第一，由xDi,xWi不清晰分割物料衡算的結(jié)果與清晰分割物料分割的結(jié)果沒(méi)有重大差別，故清晰分割的物料衡算在簡(jiǎn)捷計(jì)算法中是可行的。第二，圖解法的使用是不方便的。舊283，6-4中第三列，……，這樣坐標(biāo)就拉的很長(zhǎng)，若直線稍畫偏一點(diǎn)，其延長(zhǎng)線在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上就會(huì)引起相當(dāng)大的誤差。所以一般可用解析法。當(dāng)前58頁(yè)，總共116頁(yè)。5、最小回流比Rm和適宜回流比RRmRNmN當(dāng)R∞時(shí)，N=Nm當(dāng)N∞時(shí)，R=RmR=(1.05-10)Rm已經(jīng)講過(guò)了?。。。?！當(dāng)前59頁(yè)，總共116頁(yè)。當(dāng)前60頁(yè)，總共116頁(yè)。5、最小回流比Rm和適宜回流比R當(dāng)前61頁(yè)，總共116頁(yè)。

在最小回流比操作下：5、最小回流比Rm和適宜回流比R當(dāng)前62頁(yè)，總共116頁(yè)。5、最小回流比Rm和適宜回流比R當(dāng)前63頁(yè)，總共116頁(yè)。Underwood公式：式中：

---組分i對(duì)進(jìn)料中最難揮發(fā)組分的相對(duì)揮發(fā)度。

Zi,xDi---進(jìn)料塔頂餾出物中i組分的濃度。

q----進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)。

θ----在計(jì)算Rm之前，需確定的因子，試差而得。5、最小回流比Rm和適宜回流比R當(dāng)前64頁(yè)，總共116頁(yè)。5、最小回流比Rm和適宜回流比RUnderwood公式：將式變?yōu)椋阂詾榭v坐標(biāo)，θ為橫坐標(biāo)。當(dāng)α從大到小變化時(shí)，其縱坐標(biāo)是不連續(xù)的。取α1≥θ≥α2時(shí)，當(dāng)θ→α1時(shí)，(α1-θ)→+0，則→+∞當(dāng)θ→α2時(shí)，(α2-θ)→-0，則→-∞當(dāng)前65頁(yè)，總共116頁(yè)。θ0●●●●●α1α3αhαlα2◆交點(diǎn)為所求θ之值當(dāng)前66頁(yè)，總共116頁(yè)。適宜的R=(1.05-10)Rm當(dāng)前67頁(yè)，總共116頁(yè)。R對(duì)精餾系統(tǒng)的影響：5、最小回流比Rm和適宜回流比RR冷量+熱量，設(shè)備費(fèi)用例大型石油化工廠的回流比如下：一般精餾裝置：m

低溫精餾：m

低位熱能精餾：m脫乙烷塔：1960年，R=1.40Rm1980年，R=1.20Rm乙烯精餾塔：原來(lái)，R=1.30Rm現(xiàn)在，R=1.05Rm當(dāng)前68頁(yè)，總共116頁(yè)。5、最小回流比Rm和適宜回流比RUnderwood公式的應(yīng)用范圍：恒摩爾流，α在全塔范圍內(nèi)變化不大為基礎(chǔ)。在計(jì)算Rm時(shí)，可用進(jìn)料組成、泡點(diǎn)溫度下的αi代替平均αi

，若有數(shù)據(jù)，也可用塔頂、塔釜平均α求解。思考題：全回流對(duì)應(yīng)最少理論板數(shù)，但全回流下無(wú)產(chǎn)品采出，因此正常生產(chǎn)中不會(huì)采用全回流。什么時(shí)候采用全回流呢？1、開(kāi)車時(shí)，先全回流，待操作穩(wěn)定后出料。

2、在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中，研究傳質(zhì)影響因素。

3、工程設(shè)計(jì)中，必須知道最少板數(shù)。當(dāng)前69頁(yè)，總共116頁(yè)。5、簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板數(shù)Gilliland關(guān)聯(lián)圖N，Nm包括塔釜。為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)。大約7%左右的誤差。耳波和馬多克恩圖僅適用與泡點(diǎn)進(jìn)料當(dāng)前70頁(yè)，總共116頁(yè)。數(shù)學(xué)解析式——李德公式

Gilliland關(guān)聯(lián)圖當(dāng)前71頁(yè)，總共116頁(yè)。注意事項(xiàng)物系組分?jǐn)?shù)：C=2-11進(jìn)料狀態(tài)q：由過(guò)冷液體到過(guò)熱蒸汽。操作壓力P：由接近真空到40atm。關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度最小回流比Rm=0.53-7.0理論板數(shù)N=2.4-43.1當(dāng)前72頁(yè)，總共116頁(yè)。由于計(jì)算Nm時(shí)，不包括塔釜再沸器和塔頂分凝器。所以N也不包括。當(dāng)前73頁(yè)，總共116頁(yè)。為了便于電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算過(guò)程，有人將Gilliand關(guān)聯(lián)圖經(jīng)數(shù)學(xué)處理變成公式形式，比如將曲線分為三段，兩端為直線，中間用曲線關(guān)聯(lián)。有一定的不合理性：Gilliand關(guān)聯(lián)圖本身已有7%的誤差，把對(duì)數(shù)圖上的曲線關(guān)聯(lián)成公式還會(huì)引起一定誤差，使計(jì)算精度下降。簡(jiǎn)捷計(jì)算法用計(jì)算器算不一定比計(jì)算機(jī)計(jì)算慢。當(dāng)前74頁(yè)，總共116頁(yè)。6、確定進(jìn)料板位置FD,xDW,xWZF以進(jìn)料板為分界線使得：ZFxD為精餾段，設(shè)理論板數(shù)為n.ZFxW為提餾段，設(shè)理論板數(shù)為m.n/m=????什么是最佳進(jìn)料板位置？？當(dāng)前75頁(yè)，總共116頁(yè)。Fenske公式Nm=n+m-1,N=n+mKirkbride指出了對(duì)于泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：思考題：此時(shí)求得的為精餾段和提餾段最少理論板數(shù)。能否用于適宜回流比時(shí)的理論板數(shù)？此時(shí)的n，m是否包括塔頂分凝器和再沸器？當(dāng)前76頁(yè)，總共116頁(yè)。①根據(jù)工藝條件及工藝要求，找出一對(duì)關(guān)鍵組分；②由清晰分割估算塔頂、塔釜產(chǎn)物的量及組成；③根據(jù)塔頂塔釜組成計(jì)算相應(yīng)的溫度（泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度的計(jì)算）、求出平均相對(duì)揮發(fā)度；④用Fenske公式計(jì)算Nm；⑤用Underwood法計(jì)算Rm，并選適宜的操作回流比R；

⑥確定適宜的進(jìn)料位置。⑦根據(jù)Rm、R、Nm，用Gilliland圖求理論板數(shù)N。7、簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板數(shù)步驟數(shù)當(dāng)前77頁(yè)，總共116頁(yè)。三、逐級(jí)計(jì)算法P169簡(jiǎn)捷計(jì)算法的局限性：①當(dāng)含有非關(guān)鍵組分的揮發(fā)度與關(guān)鍵組分揮發(fā)度接近，即接近于1，非關(guān)鍵組分的量比較多時(shí)，清晰分割的物料衡算會(huì)引起較大誤差。②當(dāng)在全塔范圍內(nèi)變化較大時(shí)，誤差較大。不能算出各板的溫度，組成和流率分布情況。嚴(yán)格的多元逐板計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)（計(jì)算內(nèi)容）：①可以算出各板的溫度、組分變化，有的還可以算出各板流率變化。②較準(zhǔn)確地確定加料板的位置。③可以為塔設(shè)備設(shè)計(jì)提供必要數(shù)據(jù)。④可以大致確定靈敏板位置，便于精餾操作和控制。當(dāng)前78頁(yè)，總共116頁(yè)。2、逐級(jí)計(jì)算法（LM法）1932年，lewis–matheson提出的方法，化工原理已經(jīng)學(xué)過(guò)?；仡櫋．?dāng)前79頁(yè)，總共116頁(yè)。起點(diǎn)選擇應(yīng)從組成較精確的一端算起①兩個(gè)易揮發(fā)組分作關(guān)鍵組分，則以塔釜作起點(diǎn)向上逐級(jí)計(jì)算，各板的溫度由泡點(diǎn)溫度決定②兩個(gè)難揮發(fā)組分作關(guān)鍵組分時(shí)，則以塔頂為起點(diǎn)向下逐板計(jì)算，各板的溫度由露點(diǎn)溫度決定③關(guān)鍵組分是中間組分，可以從兩端同時(shí)算起在加料板處契合已知塔頂和塔釜產(chǎn)品的組成是逐級(jí)計(jì)算法的前提清晰分割物料衡算非清晰分割物料衡算計(jì)算起點(diǎn)當(dāng)前80頁(yè)，總共116頁(yè)?；驹恚航惶媸褂貌僮骶€方程和相平衡方程，分別由塔頂向下，塔釜向上計(jì)算，在加料板處契合。當(dāng)前81頁(yè)，總共116頁(yè)。⒈從塔頂向下計(jì)算，塔序從塔頂向下①M(fèi)ES方程

M方程：精餾段

恒摩爾流：

計(jì)算方法提留段E方程S方程當(dāng)前82頁(yè)，總共116頁(yè)。1）由塔頂向下，用精餾段操作線方程和相平衡進(jìn)料級(jí)的確定和計(jì)算結(jié)束的判斷要求輕、重關(guān)鍵組分汽相濃度比值降低的越快越好且則第j級(jí)是適宜進(jìn)料級(jí)，j+1級(jí)轉(zhuǎn)換成提餾段操作線計(jì)算當(dāng)計(jì)算結(jié)束判據(jù)：當(dāng)前83頁(yè)，總共116頁(yè)。2）由塔釜向上，用提餾段操作線方程和相平衡進(jìn)料級(jí)的確定和計(jì)算結(jié)束的判斷要求輕、重關(guān)鍵組分液相濃度比值增加的越快越好且則第j級(jí)是適宜進(jìn)料級(jí)，j+1級(jí)轉(zhuǎn)換成提餾段操作線計(jì)算當(dāng)計(jì)算結(jié)束判據(jù)：當(dāng)前84頁(yè)，總共116頁(yè)。3）由塔頂向下，塔釜向上，在進(jìn)料板處契合當(dāng)前85頁(yè)，總共116頁(yè)。由塔釜向上，由塔頂向下計(jì)算至進(jìn)料板處，很難達(dá)到完全吻合，一般用下式作為契合判據(jù)：取第n+1塊板為進(jìn)料板取第m+1板為進(jìn)料板

當(dāng)前86頁(yè)，總共116頁(yè)。LM逐板法優(yōu)點(diǎn)：比簡(jiǎn)捷法準(zhǔn)確，能算出塔內(nèi)的溫度斷面和組成斷面。缺點(diǎn)：計(jì)算試差比較繁瑣，而且算不出塔內(nèi)的汽-液流量斷面。當(dāng)前87頁(yè)，總共116頁(yè)。3、比流量法（Thiese-Geddes法）1933年，Thiese-Geddes提出比流量法，解決斷面流量問(wèn)題。1959年，lyster等改進(jìn)了Thiese-Geddes法。（ThetaMethod）比流量---流量比?。。。。?shù)學(xué)表達(dá)式：精餾段，第n板的比流量值，提餾段，第m板的比流量值，所謂流量之比：指i組分在第n(m)板上的液體（或氣體）流量與塔頂餾出物（塔釜采出量）中i組分的流量之比值。當(dāng)前88頁(yè)，總共116頁(yè)。(1)獨(dú)立變量的指定及比流量計(jì)算的必要數(shù)據(jù)：3、比流量法（Thiese-Geddes法）獨(dú)立變量C+6個(gè)獨(dú)立變量名稱變量數(shù)進(jìn)料狀態(tài)q進(jìn)料(或進(jìn)料溫度TJ)1進(jìn)料組成ZiC-1進(jìn)料量F1塔操作壓力P1進(jìn)料板位置JF1回流比R1總理論板數(shù)N(含塔釜再沸器)1塔頂產(chǎn)品量D1ΣC+6當(dāng)前89頁(yè)，總共116頁(yè)。3、比流量法（Thiese-Geddes法）假設(shè)tn,Vn,Ln，注意：他們不是獨(dú)立變量，是所求的變量。N,R,D,由簡(jiǎn)捷法求得，繼而知道W,xDi,xWi,t頂,t釜。由上面得到了比流量的必要數(shù)據(jù)①

F,Zi,q,HF②D,W,xDi,xWi,N,R,

t頂,t釜③假設(shè)的各板tn,Vn,Ln,tm,Vm,Lm,④根據(jù)假設(shè)算出的Hni,hni,Hmi,hmi⑤各板的汽-液平衡關(guān)系當(dāng)前90頁(yè)，總共116頁(yè)。(2)比流量公式的推導(dǎo)：3、比流量法（Thiese-Geddes法）①精餾段：由相平衡關(guān)系對(duì)第n板i組分，得：F,ZiD,xDiW,xWi1m2m+1M+1MM+2n+1nNN+1VnLn+1Vnn+1nxn+1iyn當(dāng)前91頁(yè)，總共116頁(yè)。令（吸收因子）精餾段第n板的比流量值用比流量值關(guān)聯(lián)的第n塊板上i組分的相平衡方程式當(dāng)前92頁(yè)，總共116頁(yè)。對(duì)塔頂至精餾段任意一塊板n，對(duì)于i組分做物料衡算，有：用比流量值關(guān)聯(lián)表示的i

組分的物料平衡關(guān)系方程式

此二式為用比流量值關(guān)聯(lián)的i

組分的物料平衡關(guān)系方程式和相平衡相結(jié)合的方程式。當(dāng)前93頁(yè)，總共116頁(yè)。塔頂：即第N塊板，有：若采用全凝器，則塔頂餾出物和回流液組成相同，xD=xN+1R為指定獨(dú)立變量，LN,VN,TN是開(kāi)始假設(shè)的初值，所以由上式即可算出lN/d的值。當(dāng)前94頁(yè)，總共116頁(yè)。F,ZiD,xDiW,xWi1m2m+1M+1MM+2n+1nNN+1Vn對(duì)于N-1塊板，有：lN/d已知，LN-1,VN-1,TN-1為初設(shè)值，即可求出lN-1/d的值。此過(guò)程為一遞推方程，可一直計(jì)算到lM+2/d為止。當(dāng)前95頁(yè)，總共116頁(yè)。②提餾段：與精餾段的比流量公式的推導(dǎo)相同，可以得到：相平衡關(guān)系：物料平衡關(guān)系：（蒸出因子）為提餾段用比流量值關(guān)聯(lián)的物料平衡關(guān)系方程式和相平衡相結(jié)合的方程式?？梢恢毕蛏纤悖恢庇?jì)算到進(jìn)料板上面一塊板lM+2/d為止。當(dāng)前96頁(yè)，總共116頁(yè)。算塔釜：上式變?yōu)椋阂阎篖1,V1,T1是開(kāi)始假設(shè)的初值，可算出s1，進(jìn)而算出l2/w的值。對(duì)于第二塊板：L2,V2,T2同樣是假設(shè)的初值，由算出了l2/w

，進(jìn)而算出l3/w的值。當(dāng)前97頁(yè)，總共116頁(yè)。(3)計(jì)算各組分的wi/di值3、比流量法（Thiese-Geddes法）由塔頂向下，由塔釜向上均可算至第M+2板：FF=FV+FLFVFLVM+1VM+1LM+2LM+2M+1M+2①若飽和蒸汽進(jìn)料:FL=0

則:LM+2=LM+2

即:lM+2=lM+2

則:當(dāng)前98頁(yè)，總共116頁(yè)。②若飽和液體進(jìn)料:FV=0

則:VM+1=VM+1

即:vM+2=vM+2

則:由式可知：由式可知：代入①式：①FF=FV+FLFVFLVM+1+1VM+1LM+2LM+2M+1M+2當(dāng)前99頁(yè)，總共116頁(yè)。③對(duì)于汽液混合進(jìn)料:則有:FF=FV+FLFVFLVM+1VM+1LM+2LM+2M+1M+2推導(dǎo)過(guò)程：對(duì)任意組分：

f=d+w根據(jù)物料平衡：

vM+1=lM+2+d由圖可知:①代入②式：②當(dāng)前100頁(yè)，總共116頁(yè)。③將①代入式③：將上式解出w/d的顯函數(shù)形式：將下式代入上式因?yàn)椋寒?dāng)飽和液體進(jìn)料時(shí)：當(dāng)飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)：當(dāng)前101頁(yè)，總共116頁(yè)。4、θ法加速契合通過(guò)比流量法可以得到上面推導(dǎo)出的三個(gè)方程，求出w/d,令其為c。根據(jù)物料平衡：w/d=cf=w+d可解出：似乎我們的計(jì)算基本可以結(jié)束了?。。?？？？當(dāng)前102頁(yè)，總共116頁(yè)。計(jì)算到這里還遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束！?。?！吸收因子：Ani，蒸出因子：SmiLn,Vn,tnLm,Vm,tm它們分別是的函數(shù)如何判斷它們的假設(shè)是正確的？？？滿足此二等式，則假設(shè)是正確的喂?。?！修正的工作量相當(dāng)?shù)拇蟀?！?dāng)前103頁(yè)，總共116頁(yè)。1959年，lyster等人提出了θ法加速契合的方法，該法不是直接去修正初設(shè)值，而是修正計(jì)算出的還不正確的w/d值。原理:將上一次計(jì)算出的還不正確的w/d值乘一系數(shù)θ進(jìn)行修正。d’為修正后的值。同時(shí)θ的函數(shù)形式為θ的隱函數(shù)形式，難解析，需要試差法。當(dāng)前104頁(yè)，總共116頁(yè)。試分析其圖形：令：θg(θ)W-D0θ所求解θ=0為初值當(dāng)θ=0時(shí)，g(θ)=F-D=W當(dāng)θ=∞時(shí)，g(θ)=-Dg(θ)隨θ單調(diào)遞減,可用牛頓切線法來(lái)試差。試差一般從θ=0開(kāi)始。當(dāng)前105頁(yè)，總共116頁(yè)。5、計(jì)算新的溫度分布和流量分布（t,V,L斷面）求出θ求出比較上次正確的d’,w’求出新的溫度及流量斷面(1)由di’和wi’求出各板的液相組成（物料平衡）Lnxni=lni精餾段：提餾段：當(dāng)前106頁(yè)，總共116頁(yè)。(3)計(jì)算新的流量斷面（熱平衡）求出各板的xni和xmi，可用試差法求各板的泡點(diǎn)溫度tn和tm，即為各板新的斷面溫度。(2)計(jì)算新的溫度斷面（相平衡）精餾段：進(jìn)入=流出nVNHNqcVnHnLn+1hn+1n+1VnHn=Ln+1hn+1+DhD+qcD①將Ln+1=Vn-D代入①式中當(dāng)前107頁(yè)，總共116頁(yè)。提餾段：與精餾段的處理方法相同，可得：qr=DhD+WhW+qc-FHF其中：用上式從塔頂逐板一直計(jì)算到進(jìn)料板，即得精餾段的新的流量斷面Vn,Ln。用上式從塔釜逐板向上一直計(jì)算到進(jìn)料板，即得精餾段的新的流量斷面Vn,Ln

。當(dāng)前108頁(yè)，總共116頁(yè)。計(jì)算過(guò)程中常會(huì)發(fā)生震蕩現(xiàn)象怎么辦??？？？Lyster提出很好的建議啦??！(1)取新舊兩次tn的平均值作為下次試差的溫度分布值。(2)最初兩輪的計(jì)算采用相同的Vn,Ln分布。(3)第3至第7輪試差，Vn的調(diào)整幅度不超過(guò)20%，第8至第12

輪小于1