多組分分離過程設計的研究.pdf

1、分離過程的設計通常以系統(tǒng)的總費用最小為目標，涉及選擇適宜的分離方法，確定最優(yōu)的分離序列，實現(xiàn)系統(tǒng)熱集成等環(huán)節(jié)，是化工過程系統(tǒng)工程研究的重要問題之一。對多組分分離過程，相平衡模型及計算方法是過程設計最關鍵也是最復雜的環(huán)節(jié)，然而目前仍未有更簡單有效的針對多組分相平衡問題的計算方法。本文在分析多組分分離過程本身特性的基礎上，提出了一種基于擬二元法的相平衡計算方法，并將該法用于分離過程設計問題的研究。 1、用擬二元相平衡模型表達多組分精

2、餾與恒沸精餾的相平衡關系，并可求取得到擬二元體系的平衡數據和平衡相圖，且可直接用于多組分精餾過程的圖解設計計算。提出基于迭代的擬二元逐級計算的多組分精餾塔的設計法。首先采用基于優(yōu)化的逐級計算法計算每塊塔板上各物質的組成，然后進行擬二元精餾過程的設計。實例研究表明：這一方法也可以容易的得到多組分精餾的最小回流比和最少理論板數；而且也適用于理想、非理想體系，對恒沸精餾該方法也能得到比較好的結果。 2、提出一種多組分精餾塔的簡捷設計法

3、。首先應用Aspen pluS軟件模擬計算每塊塔板上各物質的組成，然后通過VB語言編程進行擬二元精餾過程的設計，并通過軟件集成使整個設計過程可以自動運行。實例研究表明，這一方法很容易得到多組分精餾的最小回流比和最少理論板數；既可以用于理想的精餾體系又可以用于非理想的精餾體系；對于有夾帶劑加入的恒沸精餾過程，這一方法仍然適用。 3、針對改良西門子法多晶硅生產中尾氣分離工藝操作條件苛刻的缺點，對尾氣分離工藝進行改進。首先應用Aspe

4、n plus軟件，將精餾、吸收、吸附等不同分離方法進行組合，確定分離尾氣混合物的分離序列，并構建了四個可行的工藝流程。模擬結果表明：四個流程都可在比較溫和的操作條件下達到較好的分離效果；其次用溫焓圖進一步分析各流程的能量利用情況，結果發(fā)現(xiàn)：四個流程進行熱集成的意義不大，但分離所需的冷凝溫度為250K，易于實現(xiàn)；最后比較四個流程的設備以及流程中吸收劑的加入量、主要設備的操作壓力、接吸附的流股中H<,2>的摩爾分率、Q<,H，min>和Q<

5、,C，min>的大小，最終得到了分離尾氣的最佳流程。該流程在第①步中用兩個閃蒸罐完成分離，用作預分離的閃蒸罐操作壓力為506.6kPa；第②步的吸收過程可將H<,2>由0.89提高到0.981(摩爾分率)，吸收劑用量為278kmol/h；第③步塔頂分凝器所需溫度為253K，且可將HCl比較完全的分離到塔頂；第④步吸收劑用量為111kmol/h，HCl被提純到0.99；第⑤步為簡單的二元精餾，進料混合物中僅含有SiHCl<,3>和SiCh