第9章 多組分分離序列的綜合N

第9章多組分分離(fēnlí)序列的綜合共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合(zōnghé)問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法共四十六頁(yè)C2C3C4C3C4C2C3C4C2C3C4C2C3C4C2C3組分(zǔfèn)分離的方式直接影響投資成本與操作成本方案(fāngàn)一方案二塔1塔2塔1塔2方案二塔1回流量大！采用順序分離？！共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合(zōnghé)問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第一節(jié)分離(fēnlí)序列綜合問(wèn)題共四十六頁(yè)給定(ɡěidìnɡ)待分離流股的狀態(tài)（流量、溫度、壓力和組成），系統(tǒng)化地設(shè)計(jì)出能從進(jìn)料中分理處所要求產(chǎn)品的過(guò)程，并使總費(fèi)用最小。分離(fēnlí)序列綜合（塔序）ABCDEFGABCDEFG分離過(guò)程ABCDEFGABCDEFG分離過(guò)程原料分離序列產(chǎn)品原料分離序列產(chǎn)品分離序列設(shè)計(jì)影響塔結(jié)構(gòu)、投資費(fèi)用、操作費(fèi)用！共四十六頁(yè)在塔系的分布(fēnbù)最優(yōu)化塔的結(jié)構(gòu)與操作條件優(yōu)化。分離序列綜合(zōnghé)的特點(diǎn)：共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)(mùbiāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

一、簡(jiǎn)單(jiǎndān)塔共四十六頁(yè)一個(gè)進(jìn)料分離為兩個(gè)出料每一組分(zǔfèn)僅出現(xiàn)在一個(gè)產(chǎn)品中

(銳分離，SharpSeparation)塔底采用再沸器，塔頂采用全凝器簡(jiǎn)單(jiǎndān)塔（SimpleColumn）共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀(zhíguān)推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

二、分離序列綜合的可能(kěnéng)方案共四十六頁(yè)用S種分離方法把含有N個(gè)組分的混合物分離成N個(gè)純組分的產(chǎn)品(chǎnpǐn)，其分離序列數(shù)F等于：分離序列(xùliè)組合:想全部羅列出逐個(gè)分析以找到最優(yōu)？！幾乎不可能?。?！能盡快找到接近最優(yōu)的方案就不錯(cuò)了！共四十六頁(yè)數(shù)學(xué)(shùxué)表達(dá)式：混合(hùnhé)整數(shù)非線性規(guī)劃問(wèn)題：尋求最優(yōu)分離序列尋求每個(gè)分離單元的最優(yōu)設(shè)計(jì)變量共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則(fǎzé)（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

三、分離(fēnlí)物性排序共四十六頁(yè)①

組分的沸點(diǎn)（蒸餾(zhēngliú)）②

溶解度（萃?。?/p>

固體粒度（篩分）④

組分揮發(fā)度（蒸餾、萃?。┻M(jìn)料組分排列規(guī)律(guīlǜ)(順序表)組分分離原理：

利用組分在某種方面的物性差異分離！共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單(jiǎndān)塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

四、分離(fēnlí)序列綜合的目標(biāo)共四十六頁(yè)分離序列綜合的目標(biāo)

保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提(qiántí)下，設(shè)計(jì)投資成本和運(yùn)行成本綜合最優(yōu)的分離方案影響因素：

組分分離順序、塔操作壓力、理論板數(shù)和進(jìn)料位置都會(huì)影響設(shè)備投資和運(yùn)行結(jié)果共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序(páixù)

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第二節(jié)直觀(zhíguān)推斷法共四十六頁(yè)直觀推斷法(HeuristicMethod)“試探法”、“啟發(fā)式規(guī)則法”算法推導(dǎo)法它基于較嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，而且保正產(chǎn)生出足夠可靠(kěkào)的各種替換方案。初始(chūshǐ)最優(yōu)流程方案的確定：共四十六頁(yè)“直觀推斷法”利用一些雖未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格證明但確實(shí)比較正確的半理論半經(jīng)驗(yàn)法則(fǎzé)來(lái)指導(dǎo)、揭示和發(fā)現(xiàn)較優(yōu)的系統(tǒng)。直觀推斷法在分離序列的綜合與換熱網(wǎng)絡(luò)的綜合方面發(fā)展較為成熟。直觀(zhíguān)推斷法共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類(wùlèi)法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

一、分離(fēnlí)方法的選擇法則（M方法）共四十六頁(yè)（1）分離方法的選擇法則（M法則）

法則M1

所有其他條件都相同時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量(jǐnliàng)采用直接分離法（即只用能量分離劑的分離方法）。如果不得已采用了間接分離法，則應(yīng)在使用外加的質(zhì)量分離劑之后所先將其脫除。主要(zhǔyào)直觀推斷法則：共四十六頁(yè)直接分離只涉及外加能量而不涉及外加物質(zhì)的分離過(guò)程，如精餾、蒸發(fā)、壓差膜分離、篩分和結(jié)晶(jiéjīng)等為直接分離。間接分離涉及引進(jìn)外加物質(zhì)來(lái)推動(dòng)分離的過(guò)程，如液體萃取、氣體吸收、恒沸精餾和離子交換等為間接分離。分離(fēnlí)操作:共四十六頁(yè)①

液體沸點(diǎn)相差很小，用精餾法不經(jīng)濟(jì)，用萃取精餾或液－液萃取更合理；②

雖然沸點(diǎn)相差不小，相對(duì)揮發(fā)度

≤1.05~1.10時(shí)，精餾法不如萃取精餾或液－液萃取更為經(jīng)濟(jì)；③

當(dāng)混合物沸點(diǎn)很高，精餾必須在高真空度或分子精餾下完成，否則高溫(gāowēn)會(huì)導(dǎo)致組分熱分解或聚合時(shí)，用萃取可能便宜可靠；選擇直接精餾或間接精餾分離(fēnlí)的建議：共四十六頁(yè)④

當(dāng)蒸發(fā)器濃縮除水不如用萃取－蒸發(fā)來(lái)脫除溶劑時(shí)，宜優(yōu)先用萃?。虎?/p>

在以下的場(chǎng)合，采用間接分離法：

l

混合物分離中有共沸物形成；

l

混合物中要求分離的組分(zǔfèn)沸點(diǎn)相互重疊

l

熱敏性物料的分離。共四十六頁(yè)法則M1－a

首先盡量(jǐnliàng)采用常規(guī)精餾，但是關(guān)鍵組分之間相對(duì)揮發(fā)度

≤1.05～1.10時(shí)，不推薦采用精餾。如果某種質(zhì)量分離劑能大大改進(jìn)

時(shí)，則可使用質(zhì)量分離劑；法則M1－b

一旦使用質(zhì)量分離劑，則應(yīng)在質(zhì)量分離劑進(jìn)入的設(shè)備之后，馬上設(shè)法將其脫除。法則M1－c

如采用了外加分離劑的方法，則必須附有分離劑的脫除分離。衍生(yǎnshēnɡ)法則：共四十六頁(yè)法則M2

如果其他條件相同，最好要求(yāoqiú)溫度和壓力不要過(guò)于偏離環(huán)境條件。若必須偏離，則向高的方向偏要比向低的方向偏為好。共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序(páixù)

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

二、設(shè)計(jì)(shèjì)方法（D法則）共四十六頁(yè)法則D1:傾向于生成產(chǎn)品個(gè)數(shù)最少的分離序列。也就是免去分離那些在最終(zuìzhōnɡ)產(chǎn)品中仍然共存的組分。

當(dāng)規(guī)定的產(chǎn)品是多組分時(shí)，傾向于直接生產(chǎn)這些產(chǎn)品，或者(huòzhě)用最少的混合。共四十六頁(yè)法則(fǎzé)D2如有可能時(shí)，應(yīng)盡量采用流股分割和混合來(lái)降低分離負(fù)荷。流股分割(fēngē)與混合是特別容易實(shí)現(xiàn)的兩種操作，成本低、能耗少。共四十六頁(yè)例：物料a和b均有1、2、3三種組分組成。易分離程度(chéngdù)是：成分2>成分1>成分3，將其分離成A、B、C三種目標(biāo)產(chǎn)品。共四十六頁(yè)方案(fāngàn)一總加工量：12+13+8=33共四十六頁(yè)方案(fāngàn)二總加工量：6+4.4=10.4共四十六頁(yè)當(dāng)既沒(méi)有較大的相對(duì)揮發(fā)度差別，同時(shí)各組分量差也不大時(shí)，就應(yīng)當(dāng)把各組分按揮發(fā)度大小的順序(shùnxù)，一個(gè)一個(gè)地從塔頂分餾出來(lái)。

（直接序列法）。法則(fǎzé)D3:（不是相對(duì)揮發(fā)度）共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則(fǎzé)（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法

三、物類(wùlèi)法則（S法則）共四十六頁(yè)法則S1將腐蝕性的、熱不穩(wěn)定的和毒性物料組分優(yōu)先分離出來(lái)。法則S2困難分離最好保留到最后去完成。特別是相對(duì)揮發(fā)度接近于1的關(guān)鍵組分的分離，應(yīng)當(dāng)在沒(méi)有非關(guān)鍵組分參與(cānyù)的條件下最后進(jìn)行。法則S3最容易分離的組分最優(yōu)先分離?；?jīyú)被分離組分之間的物性差別的直觀推斷法則共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法(fāngfǎ)的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第9章多組分分離序列(xùliè)的綜合

四、組分法則（C法則）共四十六頁(yè)法則C1如果其他條件相等，則應(yīng)將量最大的成分優(yōu)先分離。法則C2如果其他條件相等，則傾向(qīngxiàng)于對(duì)等地將物流一分為二，或傾向(qīngxiàng)于50/50的分割率。與進(jìn)料組分和產(chǎn)品(chǎnpǐn)對(duì)分離成本的影響有關(guān)共四十六頁(yè)易分離(fēnlí)系數(shù)（CES）:B,D分別(fēnbié)為塔底及塔頂產(chǎn)品量ΔT為被分離組分的沸點(diǎn)差或ΔT=(

1)×100如果難以判斷哪一種分離切割最接近50/50分割，則可以把CES最大的最先分離共四十六頁(yè)第一節(jié)分離序列綜合問(wèn)題

一、簡(jiǎn)單塔

二、分離序列綜合的可能方案

三、分離物性排序

四、分離序列綜合的目標(biāo)第二節(jié)直觀推斷法

一、分離方法的選擇法則（M方法）

二、設(shè)計(jì)(shèjì)方法（D法則）

三、物類法則（S法則）

四、組分法則（C法則）第三節(jié)有序直觀推斷法第三節(jié)有序直觀(zhíguān)推斷法共四十六頁(yè)采用(cǎiyòng)直觀推斷時(shí)的任意性,不同的研究者可能會(huì)產(chǎn)生完全不同的結(jié)果Nadgir和Liu加以系統(tǒng)化整理按重要程度和實(shí)際意義排列就序有序直觀(zhíguān)推斷法直接簡(jiǎn)便地合成優(yōu)化分離序列結(jié)果往往與比較復(fù)雜的直觀推斷－調(diào)優(yōu)方法導(dǎo)出的相同，甚至更好。共四十六頁(yè)步驟1決定分離的方法（a）應(yīng)用法則M1－a和M1－b(傾向于普通精餾和首先脫除質(zhì)量分離劑)。（b）并用法則M2（避免真空精餾和冷凍）。步驟2給出由產(chǎn)品規(guī)定引起的禁用分割指南應(yīng)用法則D1（傾向于產(chǎn)品種類最少）。步驟3給出實(shí)際首先分離的指南用直觀推斷法則S1（首先脫出腐蝕性和毒性(dúxìnɡ)組分步驟4給出實(shí)際最后分離的指南用法則S2（難于分離的最后分離）共四十六頁(yè)（a）應(yīng)用法則C1（量最大的首先(shǒuxiān)脫除）。（b）應(yīng)用法則C2（傾向于50/50的分割）。（c）用輔助排序參數(shù)CES來(lái)最后確定分離順序。步驟5合成實(shí)際(shíjì)分離序列。共四十六頁(yè)用普通精餾來(lái)合成(héchéng)烴類的分離序列組分組成mol%相鄰組分間相對(duì)揮發(fā)度

(37.8℃,1.72MPa)CESA丙烷0.05

B異丁烷0.152.005.25C正丁烷0.251.338.25D異戊烷0.202.40114.50E正戊烷0.351.2513.46共四十六頁(yè)步驟一：應(yīng)用M1－a法則，采用普通(pǔtō