论文总字数：12319字

摘 要

使用软件对多组分精馏进行模拟运行，模拟出多组分精馏的回收率以及回流比，列出多种方案，并使用软件模拟计算结果，对多组分精馏使用不同状态方程计算结果进行分析，对不同回流比对多组分精馏的回收率的影响进行分析；分析模拟结果数据，使用严格核算对模拟出的数据进行核算，数据处理后分析所使用的塔的具体数值，对所使用的精馏塔进行设计。多组分精馏流程方案的确定是比较困难的，通常设计时可初选几个方案，通过计算、分析比较后，再从中择优选定。

关键词：多组分精馏，软件模拟，优化设计

Abstract：The software is used to simulate the operation of multi-component distillation, simulate the recovery and reflux ratio of multi-component distillation, list a variety of schemes, and use the software to simulate the calculation results, analyze the calculation results of multi-component distillation using different equation of state, analyze the impact of different reflux ratio on the recovery of multi-component distillation; analyze the simulation results data, and use strict accounting. The simulated data are calculated, and the specific values of the column used are analyzed after data processing, and the distillation column used is designed. It is difficult to determine the scheme of multi-component distillation process. Usually, several schemes can be selected initially in design. After calculation, analysis and comparison, the optimal scheme can be selected.

Keywords： multi-component distillation, software simulation,optimization design

目录

目录 4

1 前言 5

2 文献综述 5

2.1 化工分离技术 5

2.1.1多组分分离 5

2.1.2多组分精馏 6

2.1.3简单精馏序列的合成 6

2.2 多组分复杂精馏塔的简述 6

2.2.1 多组分精馏流程方案的选择 6

2.3 精馏塔的相关设计 7

3. 过程设计 7

3.1 精馏塔的设计 7

3.1.1 精馏塔的工艺控制方案设计 7

3.3 多组分精馏模拟 9

3.3.1 步骤 11

3.4 多组分分离精馏塔的设备设计及选型 13

3.4.1 塔设备设计原则 13

3.4.2 塔设备的设计目标 13

3.4.3 塔设备的对比与分析 14

3.4.4 塔板的选择 15

3.5 多组分精馏塔设计与选型 16

结论 18

参考文献 19

致谢 20

1 前言

精馏是利用各组分的挥发度不同，借助“回流”技术实现混合液高纯度分离的多级分离操作，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，实现精馏操作的设备主要是精馏塔^[1-2]。由于精馏的耗能巨大，在进行多组分精馏的时候应该考虑到能耗等问题。多组分精馏与两组分精馏在精馏的原理上是非常类似的，但是随着多组分精馏中的组分数目的增加，影响精馏操作的因素也会增加，计算的过程就会更加复杂，设计考虑的综合因素也会随之增加，进行精馏物质的属性也影响着选择的精馏的方式方法以及精馏塔的操作条件。化工原料具有一定的危险性，故而提前使用软件来模拟该生产过程是必不可少的一步。多组分精馏的方式有多种，有些改良是使用多塔来减少能耗，而本文中则主要是用于研究多组分精馏的特点以及单独的精馏塔是否可以优化这一过程。化工分离技术是化学工程的一个重要分支，任何化工生产都离不开这种技术^[3]。

2 文献综述

2.1 化工分离技术

如下表所列出的是几种基础的分离技术：

原料的精制	中间产物的分离
产品的提纯	废水、废气的处理

表2-1分离技术

大多数反应过程的原料和反应所得到的产物都是混合物，需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离剂使混合物得到分离提纯。它往往是获得合格产品、充分利用资源和控制环境污染的关键步骤。常规分离过程如表2-2所列：

蒸发	吸收
吸附	萃取
结晶	沉降

表2-2常规分离过程

2.1.1多组分分离

双组分精馏和单组份吸收等简单传质过程在化工原理中已经进行过较详细的讨论^[4]。但是在实际的化工生产中，碰到的多是含有较多组分或复杂物系的分离和提纯问题。在设计多组分多级分离问题时，必须使用联立或迭代法严格地解数目较多的方程，说明必须规定足够多的设计变量，使得未知变量的数目正好等于独立方程数，因此在各种设计的分离过程中，首先就设计过程条件或独立变量的规定问题。

2.1.2多组分精馏

化工厂中的精馏操作大多为分离多组分溶液，虽然多组分精馏与两组分精馏在基本原理上是相同的，但因为多组分精馏中溶液的组分数目增多，故而影响精馏操作的因素也会增多，计算过程就会更加复杂^[5]。

2.1.3简单精馏序列的合成

应用于精馏初期，精馏系统综合的研究主要集中在由简单塔组成的精馏序列的综合。并提出了若干经验规则：

经验规则1	将最难于分离的组分放在分离序列的最后；
经验规则2	直接分离序列（按各组分挥发度大小顺序分离）比较有利；
经验规则3	含量最多的组分应首先分离；
经验规则4	塔顶和塔釜产品的等摩尔分割最为有利。

表格2-1经验规则

2.2 多组分复杂精馏塔的简述

多组分复杂精馏流程的设计优化目前主要有两种途径：

热集成	通过塔系间热匹配及采用热集成型径流操作；
改变精馏塔结构	突破简单塔序列，直接构造分离多组分混合物的节能型复杂精馏。

表2-2多组分复杂精馏途径

多组分复杂精馏流程的综合方法大致可归纳为两种：

方法	基础	优点	缺点
经验规则法	基于经验解决问题	可以迅速减少求解空间	具有一定局限性
数学规划法	归纳为最优化问题	直接解决最优化问题	需要先提出最优化问题

表2-3多组分精馏的综合方法比较

2.2.1 多组分精馏流程方案的选择

对于多组分精馏，首先要确定流程方案，然后才可以进行设计计算，一般比较适当的方案应满足如下表所示四点内容^[6]:

1	能保证产品质量，满足工艺要求，生产能力大；
2	流程短，设备投资费用少；
3	耗能低，收率高，操作费用少；
4	操作管理方便。

表2-4多组分精馏适当的方案满足条件

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：12319字