多组分精馏简述

xiN?qNxi,N?1?pN?1xiN?qN?1??xij?pjxi,j?1?qj??xi1?p1xi2?q1

若对C个组分的矩阵进行求解后,即得各块板上所有组分的液相组成。 ②用S方程计算新的温度分布,在未收敛前?xij?1,在0.3~15的范围内。 1)圆整.xij?xij?xij

2)用泡点法求Tj,并同时得yij。 ③用H方程计算各块板的Vj和Lj。

H方程:Lj?1hj?1?Vj?1Hj?1?FjHFj?(Vj?Gj)Hj?(Lj?Sj)hj?Qj 任一板总物料衡算

Lj?Sj?Lj?1?Vj?1?Fj?(Vj?Gj)

代入上式并整理。

Vj?1?(Hj?hj)(Vj?Gj)?(hj?hj?1)Lj?1?(HFj?hj)Fj?QjHj?1?hj

由假定的初始值V1即可求得Vj?1,计算顺序从冷凝器开始,然后随着j的递增而求得VN为止。

V1?D?S1,L1?RD,V2?D?L1?(R?1)D 而Lj?Vj?1??(FK?GK?SK)?D

K?2j也可将各板的H方程写出,并把他们集合在一起,也可得到一个二对角线矩阵方程。通过计算α,β,γ计算出各板的V,L。 5、计算步骤

①确定必要条件和基础数据。

②按塔顶、塔釜的温度假定在塔内温度为线性分布的温度初始值Tj,按恒摩尔流假定一组初始的蒸汽量分布Vj。

③由假设的Tj计算kij,然后计算ME矩阵方程中的Aj,Bj,Cj,Dj,Pj,qj。

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④用高斯消去法解矩阵得xij,若?xij?1,则圆整。

⑤由计算出的xij,用S方程试差迭代出新的温度Tj?,同时计算yij。 ⑥由xij、yij、Tj?计算Hj,hj。

⑦用H方程从冷凝器开始向下计算出各板的新的汽液相流量Vj?,L?j。 ⑧判断是否满足收敛条件

?T??[(Tj)k?(Tj)k?1]2?0.01N ?H?(Vj)k?(Vj)k?1??????0.01

(V)??jk??若计算结果不能满足此收敛条件,得到的Tj?、Vj?,L?j值作为初值,重复③以下的步骤。计算框图见P78图3-13。P78例3-6。 6、流量加和法(SR法)

三对角矩阵的另一形式,即在解ME三对角矩阵方程求出组分流率lij或vij,组分流率加和得到Lj和Vj,再用H方程校正温度Tj。用这一顺序为计算方便,独立变量取用各板之组分流率lij代替xij,相应的衡算式的形式也要有所改变。见81-83页。 7、讨论

①由子程序求解ME三对角矩阵的xij,若为负值均置为零。

②对接近理想溶液的物系,采用大循环,计算速度快,对非理想溶液物系,采用T循环有利收敛。

③对接近理想溶液体系,对Tj,Vj初值要求不苛刻,Tj按线性内插,Vj按恒摩尔流能够达到收敛解。对非理想物系,Tj,Vj初值会影响到是否收敛和收敛速度。 ④收敛判据不唯一。

⑤BP法与SR法比较

BP法是以求得的浓度来决定下一循环所用的温度。即适用于塔板温度主要决定于浓度,而流率主要决定于热平衡。即热衡算中潜热影响大于显热影响的情况。对组分沸点相近的系统(即窄沸程物系),由于其精馏时,汽液相的总流率是由潜热差通过热平衡确定,且塔板温度受组成的影响较大,适用于该法。即适用于?TDB?55℃。 SR法可以用在组成对流率的影响大于焓平衡对流率的影响,温度主要是决定于热

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量平衡而不是组成,以及热平衡中显热的影响较为显著的情况,沸点差较大(宽沸程)的混合物的精馏计算宜用SR法,此时全塔温差大,在热量平衡中显热的影响较为显著,即适用于?TDB?55℃的情况。但郭天民提出SR法用于精馏稳定性差,仅适合于吸收,萃取,谁是谁非,难以定夺。 ⑥BP法的缺陷

BP法用于非理想性较强的物系,往往不收敛,除对初值有要求外,最主要是由M方程得到的液相组成xij在没有收敛前,不满足的?xij?1关系式,如果将这些组成直接返回第二步运算,结果会发散。如果将得到的这些xij值圆整,则xij已不再满足M方程,将这些不满足物料衡算的xij值作为下次迭代的初值,对非理想物系必然不收敛。仲,高松提出用物料衡算来校正圆整后的液相组成,使之不仅满足S方程,也尽量符合M方程。该法称为CMB法。丁惠华对此进行了修正,在三对角矩阵基础上,引进组分的物料衡算,对塔两端产品的组成及塔内各板组成进行校正,使计算适用于非理想物系的精馏计算。他用文献上8组三对角矩阵不收敛的物系,用改进CMB计算全部收敛。

见“改进的CMB矩阵法”,石油化工,1984,(2):121。

丁惠华,三对角矩阵法在计算非理想系统精馏塔时的局限性,化学工程,1981(1):7 多组分吸收计算—SR法,化学工程,1984,(6):30

三对角矩阵的精馏过程新算法,扬子石油化工,1990,5(3):34(用于吸收,扬子乙烯装置C3绿油吸收塔)。

三对角与二对角矩阵法应用于非理想溶液精馏计算的收敛性,化工学报,1999,(1):70

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