精餾塔設(shè)計與優(yōu)化.doc
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精餾塔的設(shè)計與優(yōu)化 1. 精餾塔的設(shè)計 精餾塔的設(shè)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(jìn)料位置、回流比、再沸器熱負(fù)荷、冷凝器冷卻負(fù)荷、塔徑、塔高。精餾塔設(shè)計中常見的情況是已知進(jìn)料條件，即進(jìn)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(guān)鍵組分濃度xD,LK和塔底產(chǎn)品的重關(guān)鍵組分濃度xB,HK[1]。因此，設(shè)計的問題就在于確立精餾塔的操作壓力，塔板數(shù)，進(jìn)料位置，回流比，以得到期望純度的產(chǎn)品。當(dāng)確定了操作壓力、塔板數(shù)、進(jìn)料位置、回流比以及期望的產(chǎn)品純度，則相應(yīng)的再沸器熱負(fù)荷、冷凝器冷卻負(fù)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(jié)構(gòu)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(shè)計任務(wù)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(dǎo)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(shè)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(dāng)?shù)娜蝿?wù)，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(shè)計計算至今尚無通用有效的方法，只能應(yīng)用核算型算法經(jīng)多方案試算比較，得到合適的設(shè)計結(jié)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?jǐn)?shù)的增多，圖解法也無法應(yīng)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下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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