分离工程煤焦油超临界萃取

PPT模板下载：汇报人：辛坤指导教师：刘雪暖教授2014.10.14Chapter1SeparationEngineering1.5Solution:(a)Theoverheadproductcanbeobtainedlessifweusereflux,andthecondensationofthevaporleavingthetopofadistillationcolumnisnotreadilyaccomplished.(b)Feedingattowdifferentstagescanseparatethecontinentsmorefully,andmakegooduseofthestages.(c)Itcanreboiltheliquidatlowtemperatureandreducetheenergyconsumptionofbottomreboiler.(d)Itcanreducethetemperatureoftheabsorbentandithelpstocreateabettereffecttotheabsorption.Chapter1SeparationEngineeringItemsdistillationextractivedistillationreboiledabsorptionrefluxedstrippingazeotropicdistillationsimilaritiesTheyallhavereboilerandneedenergyfromoutside.Feedcanbeliquidorvapor.Thealluseheattransfer(ESA).differencesNoMSAMSA(liquidabsorbent)MSA(liquidsolvent)MSA(strippingvapor)MSA(liquidentrainer)ThedifferenceofboilingpointThedifferenceofsolubilityinextractantThedifferenceofsolubilityinabsorbentThedifferenceofsolubilityinstrippingvaporThedifferenceofboilingpointProductisliquidProductisliquidProductisliquidandvaporProductisliquidandvaporProductisliquid1.7Solution:Chapter1SeparationEngineering1.8Solution:ItemsadvantagesdisadvantagesESATheproductsarepure.Itdoesn'tneedseparationinthelatterprocesses.Whenthecontinents'boilingpointareclosetoeachother,separationishardusingESAonly.MSAWecanuseMSAtoseparatethosecontinentswhosevolatilitiesareclosetoeachother.ItmusthavelatterseparatingoperationstomaketheMSAout.ESA+MSAContinentscanbeseparatedmorecompletely.ItmusthavelatterseparatingoperationstomaketheMSAout.pressurereductionItcanseparatethemixtureatalowtemperature.Itcanleadtoahighcost.Chapter6SeparationEngineering6.2Solution:(a)不可以从题意中可知：设计变量均已给出，但是在给定的条件中出口温度是和绝热相互矛盾的，所以该题没有唯一解。(b)可以(c)不可以设计变量中侧线流率并没有给出，该题没有唯一解。(d)不可以给定的条件不充足，需要确定物料出口温度及冷却水出口温度，该题没有唯一解。.Chapter6SeparationEngineering6.4Solution:独立方程数物料平衡方程C压力等式2温度等式2热量平衡方程1相平衡方程2c组成加和式4独立方程数NE3c+9总独立变量数NV=4(c+3)+1So,thenumberofdegreesoffreedomND=NV-NE=c+4.Chapter6SeparationEngineering6.5Solution:(b)ND全凝器C+4分配器C+5(N-F)级2(N-F)+2c+5(F-1-1)级2(F-3+1)+2c+5部分再沸器c+4进料级3c+8NR=9(ND)unit=∑(ND)element-9(c+2)=2N+c+9(c)ND部分冷凝器C+4(N-F)级2(N-F)+2c+5(F-1-1)级2(F-3+1)+2c+5部分再沸器c+4进料级3c+8NR=9(ND)unit=∑(ND)element-9(c+2)=2N+c+6Chapter6SeparationEngineering6.5Solution:(g)ND部分冷凝器C+4分配器C+5(N-F)级2(N-F)+2c+5(F-1-1)级2(F-3+1)+2c+5部分再沸器c+4进料级3c+8NR=9(ND)unit=∑(ND)element-9(c+2)=2N+c+9Chapter6SeparationEngineering6.9Solution:由题意画出示意图，与上题（6.5的b、c）相同，A与B的差别就在与A使用的是全凝器，而B用的是分凝器只出汽相产品。自由度数可理解为系统中可自行指定的变量的个数，因此可得，当由B代替A时，系统的自由度数减少3，即少分配器似的可调设计标量少1个、全塔压力变量少1个、热量交换少1个。Chapter6SeparationEngineering6.14Solution:固定设计变量数可调设计变量数进料流股C+2串级单元数2全塔压力N分配器数2再沸器压力1传热单元数2冷凝器压力1分配器压力2Nx=C+N+6Na=6ND=C+N+12(a)假设分配器与塔板是绝热的：So,thenumberofindependentdesignvariablesND=C+N+12.Chapter6SeparationEngineering6.14Solution:（b）通过物料衡算可以计算出塔底塔顶产品分配，由冷凝器温度可以计算塔顶压力，由塔板压降可以得到全塔压力分布；由液气比和气相流速可以得到回流比与塔顶出料量。其中固定设计变量Nx有：进料（c+1）个，各级压力（N+1）个，全凝器压力1个，分配器压力2个。共c+N+5个。可调设计变量Na有：回流温度1个，总理论级数1个，进料位置1个，馏出液流量1个，关键组分摩尔含量2个，塔顶物流流率及分配比2个。共8个。因此Nx+Na=C+N+13，比总设计变量多1个，所以全塔无法进行计算。因为题中要求计算进料流量，因此可假设进料量。这样全塔依据题目所给定的条件，如L/V，气速，塔顶和塔底的产品浓度即可对全塔进行计算。Chapter7SeparationEngineering7.12Solution:图1ψ-f(ψ)关系曲线（a）a方案，从图1中可以看出ψ=0.55时，f(ψ)=0.（b）b方案，从图1中可以看出ψ=0.55时，f(ψ)=0.SeparationEngineering以Ψ为迭代变量，画出绝热闪蒸的计算框图。状态方程法求泡点压力Chapter12SeparationEngineering12.2Solution:(a)第一个塔：在1.48Mpa，由泡点方程可知，∑Ki·xi1，故露点压力必然大于1.48Mpa，同理其泡点压力也大于2.52Mpa，故其塔顶应选用制冷剂且采用分凝器，使操作压力不大于2.86Mpa。第二个塔：在1.48Mpa，由泡点方程可知，∑Ki·xi1，故露点压力必然大于1.48Mpa，但操作压力小于露点压力2.52Mpa，故其塔顶应采用分凝器，泡点压力计算为1.8MPa。Chapter12SeparationEngineering12.2Solution:（b）第一个塔：在1.48Mpa，由泡点方程可知，∑Ki·xi1，故冷凝器压力必然大于1.48Mpa，∑yi/Ki1，操作压力也大于2.52Mpa，故其塔顶应选用制冷剂且采用分凝器，使其泡点压力不大于2.86Mpa。对于此情况下的第二个塔，其情况与(a)中第一个塔相同，也应采取使用冷凝剂的分凝器，使其压力低于2.86Mpa。Chapter14SeparationEngineering14.2Solution:(a)Thefirsttype-ordinarydistillation.Thesecondtype-extractivedistillationwithfurfural.Separationsequences=5.Separationsequences=TR-1SR=8*5=40.(b)假设在常压，50℃时各物质的K值为：K1=46.0K2=16.3K3=7.0K4=5.4以nC4为基准的相对挥发度为：α1=8.52α2=3.02α3=1.30α4=1因为α3=1.302，所以普通精馏较难分离，可采用萃取精馏。C与D分离较为困难，需用萃取精馏是总序列数增加，若C与D不分离，可使总序列数减少。Chapter15SeparationEngineering按照组分分块，其变量如下：X=[X1,X2,X3]T函数如下：F=[F1,F2,F3]T对于Xj，有X1=[v1,1,v1,2,v1,3]X2=[T1,T2,T3]X3=[l1,1,l1,2,l1,3]共3N个F1=[H1,1,H1,2,H1,3]F2=[M1,1,M1,2,M1,3]F3=[E1,1,E1,2,E1,3]共3N个由于任何一个组分的变量与其他组分的组成都有关系，故有：𝜕𝐹𝜕𝑋=𝐴1𝐵1𝐶1𝐴2𝐵2𝐶2𝐴3𝐵3𝐶3但是在具体求解的过程中，并不是组分的变量与其他组分的任何一块板上的变量都有关系。仅带入B1便可发现其不是三对角矩阵，故其求解也比较麻烦。Chapter15SeparationEngineering考题一：（1）进料中含量高的组分尽量提前分出若进料中有一个组分含量占主要时，虽然它的挥发度不是各个组分中最大的，但将它的分离尽量提到前面，可减少后继塔的流率及其再沸器的负荷，节约能耗和设备费。B1、nB、B2含量较高应首先分离，但考虑到nB与B2难分离，首先分离出B1，C5含量较少最后分离。Chapter15SeparationEngineering（2）最困难的分离应放在塔序的最后若某两组份的相对挥发度接近于1，则分离这两个组分的精馏塔所需的塔板数很多，因此塔就很高，只有预先分离掉其他组分，才能是级间流率减至最小，因而使塔径减至最小，降低设备费。考题二SeparationEngineering设定Di，Bi初值塔顶露点计算得TD，L0,V1,T1塔底泡点计算得TB，v0热量衡算得Qc，Qb试差计算得V0，L1，TL1计算LN，VM集团法计算Di,Bi圆整Di,Bi与初始值比较，是否满足误差条件输出结果NYSeparationEngineering%计算主文件clcclear%清屏Tf=105;%塔顶温度初值Tf1=10;Tf2=200;%用于二分法迭代d=[160370000];%馏出物流初值b=[00250255];%塔底釜液初值f=b+d;%进料组成fori=1:10%控制进料温度迭代次数d=[160370000];%馏