化工研学社 发表于 2022-8-7 09:42:25

化工流程分离序列设计：有序试探法

https://pic1.zhimg.com/v2-65a818a7ee497e91fb289207bd8a4f17_720w.jpg?source=d16d100b
试探法的基本方案自1947年提出，经过四十年左右发展，在1983年经Nadgir和Liu进一步优化开发出有序试探法。壹 试探策略分离顺序的试探策略粗略分为四种策略：甲. 方法试探法：在给定问题的条件下，适宜分离方法的选择；乙. 设计试探法：借助一定的性质来确定分离顺序；丙. 组分试探法：该试探法的基础在于组分性质的差异；丁. 组成试探法：考虑进料与产品组成对分离成本的影响。
贰 有序试探法结合有序试探法对这上述几种策略的应用可以帮助我们很快理解。有序试探法系统地一次应用以下7个策略：1、甲1试探策略：优先使用常规精馏2、甲2试探策略：避免使用真空精馏及致冷3、乙1试探策略：最适宜的分离顺序是产生最少数目的产品，故应避免使用有相同产品出现的分离顺序4、丙1试探策略：首先移除腐蚀性和有毒化合物5、丙2试探策略：在其他条件相同时，最难分离的物质最后分离6、丁1试探策略：首先移除含量最大的组分7、丁2试探策略：适合用于50/50的分离，指的是将混合物分离为摩尔流率相同的两部分的分离技术，如果无法判断哪一步分离为50/50分离，则执行CES值最高的组分分离。CES：分离容易系数https://pic1.zhimg.com/80/v2-002e887510320d5a289618fe5b2a93d8_1440w.png?source=d16d100b其中f为分离后两流股摩尔流率的比值（例如精馏塔塔顶和塔底摩尔流率之比，具体谁做分子谁做分母的要求是满足f更接近1）。而△=△T，△T是两欲分离组分的沸点差，或者△=（α-1）*100，α为两欲分离组分的相对挥发度。
叁 实例讲解确定大规模烃热解制取乙烯和丙烯过程中，多组分混合物的分离顺序。待分离混合物的组成如下表。要求将其分离为：AB、C、D、E、F和G六种产品。https://pic2.zhimg.com/80/v2-a40a57cbb2d15c538e9160a5989076fc_1440w.jpg?source=d16d100b表1 待分离混合物组成步骤1：获取基本数据以及计算沸点差https://pica.zhimg.com/80/v2-f2afb6ce5c11db8c498c999974786e91_1440w.jpg?source=d16d100b步骤2：计算CEShttps://pica.zhimg.com/80/v2-c5f4a4911292d4eac0c9853fc46f1aaa_1440w.jpg?source=d16d100b以AB/CDEFG分离CES计算为例：https://pic3.zhimg.com/80/v2-64d7d41f678392203c288f680c3381b2_1440w.png?source=d16d100b步骤3：使用有序试探法确定分离序列（1）、应用甲1和甲2策略：由于物质沸点极低，所以需要加压提高沸点，使用高压下带冷冻的常规精馏；（2）、应用乙1策略：避免分离AB为单组分；（3）、应用丙1策略：可不考虑；（4）、应用丙2策略：由于C/D和E/F具有较小的△T，所以最后分离C/D和E/F；（5）、应用丁1策略：可不考虑；（6）、应用丁2策略：CES最大的为A/BCDEFG（CES=23），但是不满足AB作为一个产品采出，所以选择CES第二大的AB/CDEFG为第一步分离方式。确定第一步后，接下来需要分离的混合物为CDEFG，由于C/D和E/F最后分离，所以第二步可选的分离方式有CD/EFG和CDEF/G，分别计算其CES值。https://pic1.zhimg.com/80/v2-9a722cfcb64de35619c6c79a847dfe55_1440w.jpg?source=d16d100b因为CD/EFG的CES值更大，所以第二步分离方式为CD/EFG，最后分离C/D和E/F，最终的分离顺序如下图，这与实际工业实践分离顺序一致。https://pic2.zhimg.com/80/v2-9d1abec081b6bf9536692d78cf942787_1440w.jpg?source=d16d100b当然，从上例我们还可以发现ABCD/EFG的CES值也达到了18.1，如果第一步分离ABCD/EFG的话也可以设计出一个分离序列，所以说分离的方案并不是唯一的。如果说在设计分离方案时没有找到相应的已开发的工艺的话，那么有序试探法不失为一种优秀的分离序列设计方法。
注：文章首发公众号“化工研学社”，知乎号“叶上初阳”，欢迎大家关注！
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Frank_2013 发表于 2022-8-7 09:42:25

楼主辛苦了

Frank_2013 发表于 2022-8-7 09:42:25


楼主，我太崇拜你了！我想我是一天也不能离开马后炮化工。

spacejun 发表于 2022-8-7 09:42:25

{:1110_550:}

化化化工 发表于 2022-8-7 09:42:25

不错不错，涨知识了

xushifu210 发表于 2022-8-7 09:42:25

{:1110_550:}

海峰 发表于 2022-8-7 09:42:25

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