多組分分離過程設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、分離過程的設(shè)計(jì)通常以系統(tǒng)的總費(fèi)用最小為目標(biāo)，涉及選擇適宜的分離方法，確定最優(yōu)的分離序列，實(shí)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(duì)多組分分離過程，相平衡模型及計(jì)算方法是過程設(shè)計(jì)最關(guān)鍵也是最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，然而目前仍未有更簡(jiǎn)單有效的針對(duì)多組分相平衡問題的計(jì)算方法。本文在分析多組分分離過程本身特性的基礎(chǔ)上，提出了一種基于擬二元法的相平衡計(jì)算方法，并將該法用于分離過程設(shè)計(jì)問題的研究。 1、用擬二元相平衡模型表達(dá)多組分精

2、餾與恒沸精餾的相平衡關(guān)系，并可求取得到擬二元體系的平衡數(shù)據(jù)和平衡相圖，且可直接用于多組分精餾過程的圖解設(shè)計(jì)計(jì)算。提出基于迭代的擬二元逐級(jí)計(jì)算的多組分精餾塔的設(shè)計(jì)法。首先采用基于優(yōu)化的逐級(jí)計(jì)算法計(jì)算每塊塔板上各物質(zhì)的組成，然后進(jìn)行擬二元精餾過程的設(shè)計(jì)。實(shí)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(shù)；而且也適用于理想、非理想體系，對(duì)恒沸精餾該方法也能得到比較好的結(jié)果。 2、提出一種多組分精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)法

3、。首先應(yīng)用Aspen pluS軟件模擬計(jì)算每塊塔板上各物質(zhì)的組成，然后通過VB語言編程進(jìn)行擬二元精餾過程的設(shè)計(jì)，并通過軟件集成使整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以自動(dòng)運(yùn)行。實(shí)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(shù)；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(duì)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(duì)改良西門子法多晶硅生產(chǎn)中尾氣分離工藝操作條件苛刻的缺點(diǎn)，對(duì)尾氣分離工藝進(jìn)行改進(jìn)。首先應(yīng)用Aspe

4、n plus軟件，將精餾、吸收、吸附等不同分離方法進(jìn)行組合，確定分離尾氣混合物的分離序列，并構(gòu)建了四個(gè)可行的工藝流程。模擬結(jié)果表明：四個(gè)流程都可在比較溫和的操作條件下達(dá)到較好的分離效果；其次用溫焓圖進(jìn)一步分析各流程的能量利用情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：四個(gè)流程進(jìn)行熱集成的意義不大，但分離所需的冷凝溫度為250K，易于實(shí)現(xiàn)；最后比較四個(gè)流程的設(shè)備以及流程中吸收劑的加入量、主要設(shè)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(gè)閃蒸罐完成分離，用作預(yù)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(jiǎn)單的二元精餾，進(jìn)料混合物中僅含有SiHCl<,3>和SiCh