多組分物系間歇精餾的模擬研究.pdf

1、隨著科技進(jìn)步和人類生活水平的不斷提高，對精細(xì)化學(xué)品和特殊化學(xué)品的需求越來越大，作為精細(xì)化工產(chǎn)品主要加工和分離手段的間歇精餾的模擬研究也越來越受到重視。 本文開展多組分物系間歇精餾模擬研究，研究工作主要圍繞多組分間歇精餾數(shù)學(xué)模型建立以及數(shù)學(xué)模型的數(shù)值計(jì)算方法、模擬研究的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證展開。主要研究內(nèi)容如下： (1)建立數(shù)學(xué)模型。本文建立了一個多組分間歇精餾改進(jìn)恒摩爾持液數(shù)學(xué)模型，模型還考慮了塔釜加熱量發(fā)生變化的情況。恒摩爾持液模

2、型適用于各組分分子量、液體密度和汽化潛熱等均較接近的物系。 傳統(tǒng)的恒摩爾持液模型計(jì)算量較大，計(jì)算時間長，并且模擬研究都是針對塔釜加熱量不變的情況。本文所建立間歇精餾數(shù)學(xué)模型適用于塔釜加熱量變化的情況，同時針對分離物系是同系物的情況，使用了恒摩爾流的假設(shè)，就不需要進(jìn)行熱量恒算，減小了計(jì)算量。 (2)數(shù)學(xué)模型的數(shù)值計(jì)算方法研究。間歇精餾是動態(tài)過程，描述該過程的數(shù)學(xué)模型是微分代數(shù)方程組。數(shù)學(xué)模型中的微分方程組屬于剛性微分方程組

3、。 剛性微分方程組不能采用一般微分方程組的求解方法，必須采用特殊方法。本文采用單步特雷特顯式法。單步特雷特顯式法計(jì)算思路簡單，計(jì)算量小，對于剛性比不是很大的剛性微分方程組具有計(jì)算過程穩(wěn)定、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性較好的優(yōu)點(diǎn)。本文建立的間歇精餾數(shù)學(xué)模型的剛性比數(shù)量級約為102，與強(qiáng)剛性比的數(shù)量級106相比小很多，屬于剛性較弱情況，因此適合采用單步特雷特顯式法進(jìn)行數(shù)值求解。 (3)多組分間歇精餾實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究工作在一個具有八塊塔板