恒再沸比提馏式间歇精馏的最小再沸流比与能耗分析

通过构造一函数,推导出二元恒再沸比提馏式间歇精馏,在理想操作条件下,理论板数趋向无穷多时,瞬时恒浓区变化方式可由此函数值(>0或<0)来判断,完善了二元恒再沸比提馏式间歇精馏最小再沸比计算方法。推导出二元恒残液组成提馏式间歇精馏,在理想操作条件下的最小汽化总量的计算公式。通过对理论板数趋向无穷多时的能耗分析得到,二元提馏式间歇精馏,要求残液中重组分的收率和平均浓度均高时,相对于恒残液组成操作,采用恒再沸比操作能耗较高,其主要原因是低效总能耗(理论板数趋向无穷多时,直接表现为无效总能耗)在总能耗中占比例较大。

二元提馏式间歇精馏的优化操作与最小汽化总量

理想操作条件下二元提馏式间歇精馏优化操作的汽化总量与最小汽化总量的计算是约束函数优化问题。本文采用罚函数法,将此约束函数优化转变为无约束函数优化,并采用固定双步长因子梯度法数值求解该函数的极值。计算表明:固定双步长因子梯度法具有良好的收敛性,同时,降低分段数较多时,数值截断误差积累对计算结果的影响。二元提馏式间歇精馏优化操作较恒残液组成操作的能耗低的原因如下:在理论板数相对较少(接近二元提馏式间歇精馏恒残液组成操作所需的最少理论板)时,优化操作通过控制再沸比提高了能耗效率;在理论板数相对较多时,优化操作通过控制再沸比,在保证过程的能耗效率较高的同时,可尽可能快地将物料移出系统,减少了精馏过程中塔顶贮槽内液体的混合熵产。通过对计算结果的归纳与外推,得到了理想操作条件下理论板数为无穷多时二元提馏式间歇精馏优化操作再沸比的变化方式以及最小汽化总量的计算公式。