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)：產品組成、產品的流量、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品的中輕關鍵組分濃度xD,LK和塔底產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）。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)娜蝿眨紤]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
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