天津大學(xué)化工分離工程教案第7章習(xí)題和解答-免費(fèi)閱讀
【正文】 上述三種流程能同時(shí)存在是因?yàn)楦髯杂胁煌膬?yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)因不同情況而異。如附圖所示，可以有五種不同的分離方案。 下列兩條規(guī)則完全滿足上述三項(xiàng)要求:① 有效性：根據(jù)調(diào)優(yōu)規(guī)則所產(chǎn)生的所有分離序列都應(yīng)當(dāng)是可行的；③ 對(duì)得到的各種結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析，確定替代方案，選擇最好的方案作為改進(jìn)方案；各異構(gòu)體的分子體積、偶極矩和極性也有細(xì)小的差別，如果有適當(dāng)?shù)耐饧游镔|(zhì)能使這些異構(gòu)體的反應(yīng)活性有顯著差別，或者選擇對(duì)異構(gòu)體有較高吸附選擇性的吸附劑，則也可以考慮采取化學(xué)反應(yīng)分離或者吸附分離。因此，只對(duì)易分離體系推薦采用熱耦精餾。 兩效精餾操作所需熱量與單塔精餾相比，可以減少 30~40% 。其中一種形式是以塔釜物料為工質(zhì)，在冷凝器汽化，取消再沸器，如圖76a所示。 圖 76 開式熱泵 ⑤選擇分離方法時(shí)首先考慮采用精餾，只有在精餾方案被否定后才考慮其他分離方案。 塔釜組成： CH 4 % 精餾塔的多股進(jìn)料和側(cè)線采出一、多股進(jìn)料確定過程需要的最小功。 ①此物系可以認(rèn)為是理想氣體的混合物，由式（ 79 ）得， ②首先通過物料衡算計(jì)算出分離所得兩個(gè)產(chǎn)品的流率為： 含丙烯 99%( 摩爾 ) 的產(chǎn)品流率 kmol/h ； 含丙烷 95% （摩爾）的產(chǎn)品流率 kmol/h 。 普通精餾操作（圖 72）過程所消耗的凈功： 圖 72 普通精餾塔 （ 719 ） 系統(tǒng)的凈功（總功）： 穩(wěn)態(tài)下的有效能平衡方程： 當(dāng)分離過程的產(chǎn)品溫度和進(jìn)料溫度不同時(shí)，不能用自由能增量計(jì)算最小功，而應(yīng)根據(jù)有效能來計(jì)算。 [例72] 對(duì)于二元液體混合物分離成純組分液體產(chǎn)品的情況： （ 77 ） 或表示為自由能的形式： 最小分離功的大小標(biāo)志著物質(zhì)分離的難易程度，實(shí)際分離過程能耗應(yīng)盡量接近最小功。 分離的最小功表示了分離過程耗能的最低限。 （ 73 ） 即 （ 79 ） 有效能是溫度、壓力和組成的函數(shù)。 分離要求為：①產(chǎn)品為純丙烯和純丙烷；②含丙烯 99%( 摩爾 ) 和含丙烷 95% （摩爾）的兩個(gè)物流。式中 M 代表甲醇， W 代表水。然而由于精餾段操作斜率減小，回流比減小，所需塔板數(shù)增加。側(cè)線出料位置：若第一個(gè)塔是 A/BC 切割塔，則改用側(cè)線出料時(shí)，側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之下；若第一個(gè)塔為 AB/C 切割塔，則側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之上。為了使乙炔含量合格，必須首先對(duì)脫乙烷塔塔頂出料中乙炔用催化加氫的方法脫除， 加氫反應(yīng)器出口物料的組成為： 例 75 附圖 1 帶側(cè)線乙烯精餾塔 例 76附表1 乙烯精餾系統(tǒng)常規(guī)與側(cè)線塔方案比較 項(xiàng)目 常規(guī)塔方案 側(cè)線塔方案 第二脫甲烷塔 乙烯精餾塔 帶側(cè)線的乙烯精餾塔 塔頂組成： CH 4 % C 2 H 4 % (727) 若要用一種以上的分離方法，則分離所需總順序數(shù) S 為： ②盡量避免極端的過程條件。 圖 75 閉式熱泵 1—精餾塔，2—冷凝器，3—再沸器，4—壓縮機(jī)，5—節(jié)流閥。 增設(shè)中間再沸器，把再沸器加熱量分配到塔的下段，或者設(shè)置中間冷凝器，把冷凝器熱負(fù)荷分配到塔的上段，都可以取得節(jié)省能量的效果。 熱耦合精餾在熱力學(xué)上是最理想的流程結(jié)構(gòu)，即可節(jié)省設(shè)備投資，又可節(jié)省能耗。有鄰、間、對(duì)二甲苯混合物欲分離成純物質(zhì)，試根據(jù)其分子性質(zhì)選擇分離方法。到目前為止，探試規(guī)則僅適用于簡(jiǎn)單清晰切割塔，即只有一個(gè)進(jìn)料，兩個(gè)出料，進(jìn)料組分只出現(xiàn)在一個(gè)出料中的精餾塔。（2）最難的分離應(yīng)放在塔序的最后。（4）回收率要求高的分離應(yīng)放在最后。（6）有害組分應(yīng)先分。調(diào)優(yōu)合成法是以某個(gè)初始的流程為基礎(chǔ)，經(jīng)過一系列
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