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第一章 概述1

第一节 精馏基本原理1

第二节 精馏应用场合3

第三节 精馏技术进展3

参考文献6

第二章 汽液相平衡7

第一节 相平衡准则7

第二节 相平衡关系的表示方法7

1. 相平衡常数Ki7

2. 相对挥发度aij8

3. 相图8

第三节 汽液相平衡系统分类9

1. 理想气体9

2. 实际气体的理想溶液9

3. 实际气体9

第四节 逸度、逸度系数和焓的计算10

1. 基本方程10

2. 实际气体理想溶液的逸度11

3. 由维里状态方程计算气相逸度和逸度系数11

4. 由SRK和PR状态方程计算逸度、逸度系数和焓12

5. 纯液体逸度foi的计算13

第五节 活度系数的计算14

1. 活度系数与过剩自由焓的关系14

2. 范拉尔方程和马古斯方程15

3. 以局部组成概念为基础的活度系数方程16

4. 由纯组分性质推算活度系数17

第六节 相平衡常数计算方法的选择18

第七节 相对挥发度的影响因素19

1. 温度和压力19

2. 组成19

第八节 泡点和露点计算20

1. 泡点温度计算20

2. 泡点压力计算22

3. 露点温度和压力计算23

第九节 闪蒸计算23

符号说明27

参考文献28

第三章 精馏设计计算30

第一节 两元精馏30

1. 逐板计算基本原理30

2. 麦凯勃-蒂利图解法33

3. 回流比37

4. 简捷算法估算理论板数39

第二节 多元精馏40

1. 简捷计算40

2. 精馏定态操作数学模型46

3. 精馏定态模拟计算47

4. 三对角线矩阵算法49

5. 2N牛顿法54

6. 纳夫塔列-山德荷姆全变量迭代算法55

7. 吴-别希诺伊分块三对角矩阵算法59

8. 松弛法62

9. 非平衡级算法63

10. 定态模拟中的几个问题65

符号说明69

参考文献71

第四章 精馏设计优化和节能72

第一节 精馏设计优化72

1. 关键组分回收率优化72

2. 最适宜回流比74

3. 操作压力的确定75

4. 最佳加料位置76

5. 最佳进料热状态77

第二节 精馏过程节能78

1. 精馏塔节能79

2. 精馏序列合成81

第三节 精馏序列与总过程热集成(夹点分析法)92

1. 基本流程92

2. 夹点位置的确定94

3. 夹点特性95

4. 合理布置原理96

5. 增减原理97

6. 总复合曲线97

7. 公用工程夹点100

8. 已热平衡的复合曲线100

9. 从全流程热集成角度评价精馏节能措施100

10. 夹点分析法在过程开发和设计中的应用102

符号说明104

参考文献105

第五章 板式塔107

第一节 板式塔类型107

1. 筛板塔107

2. 浮阀塔108

3. 泡罩塔109

4. 导向浮阀塔109

5. 林德筛板塔109

6. 网孔板塔109

第二节 塔板上的汽液两相接触状况110

1. 五种接触状态110

2. 影响接触状态转变的因素111

3. 预测转相的关联式112

第三节 塔板处理能力113

1. 塔板压降与操作状况的关系113

2. 塔板操作负荷性能图114

3. 液泛114

4. 夹带液泛汽速估算115

5. 降液管满溢液泛估算118

6. 降液管阻塞液泛119

7. 折扣系数120

8. 雾沫夹带估算121

9. 漏液点汽速估算124

第四节 塔板流体力学参数127

1. 干板压降hd127

2. 穿过塔板上液层压降h1129

3. 塔板上清液层高度hc129

4. 降液管阻力损失hdl130

第五节 设计参数选择130

1. 板间距S130

2. 筛孔直径do和筛板开孔率Af131

3. 浮阀板上的浮阀数和浮阀重量131

4. 液流程数Np132

5. 溢流堰形式和尺寸132

6. 降液管形式和底隙ho134

第六节 筛板初步设计举例135

第七节 塔板效率142

1. 效率的四种表示方法142

2. 点效率与传质的关系143

3. 塔板上液体混合对板效率影响144

4. 汽体在板间的不完全混合和通过塔板的不均匀分布145

5. 雾沫夹带、漏液和汽体夹带的影响146

6. 塔效率与板效率的关系147

7. 系统物性对板效率的影响148

8. 塔设备变量对板效率的影响149

9. 塔操作参数对板效率的影响149

10. 相平衡数据误差对效率的影响150

11. 板效率获取的途径和放大151

12. 多组分系统的效率154

13. 板效率的其它表示法155

符号说明157

参考文献160

第六章 填料塔设计162

第一节 填料的基本要求和分类162

1. 散装填料163

2. 规整填料165

3. 格栅填料167

4. 各种填料比较167

第二节 填料塔的流体力学169

1. 汽液两相接触状况170

2. 填料床层压降估算171

3. 液泛汽速估算188

4. 持液量和最小汽体负荷191

第三节 填料塔的传质效率192

1. HETP和HTU定义192

2. HTU和HETP的估算193

3. 液体在填料层中的分布及其对传质效率的影响199

4. 最小喷淋密度Qmin204

第四节 填料塔的放大205

1. 实验室实验注意事项205

2. 实验结果放大206

第五节 填料塔尺寸设计计算207

1. 基本对策207

2. 填料塔尺寸初估208

3. 填料塔性能核算211

4. 应用第三代新型填料修改初步设计213

第六节 液体分布器设计213

1. 液体分布器的类型214

2. 液体分布器设计的共性问题216

3. 液体分布器特性检验219

4. 液体再分布器220

第七节 板式塔与填料塔比较221

符号说明224

参考文献226

第七章 老装置改造229

第一节 提高老设备处理能力229

1. 改造塔设备内件230

2. 改造流程232

3. 提高塔的操作压力232

第二节 提高产品质量232

1. 增加理论板数232

2. 采用侧线出产品方案233

第三节 降低装置能耗233

参考文献234

第八章 投运准备236

第一节 开车前检查236

第二节 管线清扫239

第三节 塔的清扫240

第四节 装拆盲板241

第五节 渗漏试验242

第六节 塔的冲洗242

第七节 脱水操作243

第八节 液体循环244

参考文献245

第九章 开停车246

第一节 开停车一般步骤246

第二节 开停车用的管线247

第三节 开停车应考虑的问题248

1. 加压和减压248

2. 防止堵塞250

3. 塔的加热和冷却250

4. 料液的过冷或过热251

5. 板式塔中的液封252

6. 物料的逆向流动253

第四节 全回流操作254

第五节 塔中液体的排放254

参考文献255

第十章 现场测试256

第一节 液泛的现场测试256

1. 液泛现象的判断256

2. 液泛试验中的问题259

3. 液泛现场治理260

第二节 塔中泡沫261

1. 泡沫破裂和稳定261

2. 泡沫液泛征兆和实验鉴别262

3. 塔中泡沫治理264

第三节 塔性能现场测试265

1. 塔性能测试对策265

2. 测试前的准备工作266

3. 效率和“夹紧”测试268

4. 其它塔性能测试271

参考文献271

第十一章 故障处理272

第一节 精馏塔故障原因272

第二节 故障处理对策272

第三节 精馏操作中常见故障原因275

第四节 故障处理实例278

第五节 放射技术在故障处理中的应用280

1. γ射线吸收技术281

2. 中子反向散射技术282

3. 放射性示踪技术282

参考文献283

第十二章 精馏塔的基本控制284

第一节 精馏塔控制系统设计的基本思想284

1. 精馏塔控制的基本目标284

2. 精馏塔控制变量分析284

3. 精馏塔控制系统设计的基本原则285

4. 操纵变量(D、B、L、V)对xD和xH的影响286

第二节 物料平衡控制288

1. 物料平衡控制概念288

2. 物料平衡控制变量的配对289

3. 直接和间接MB控制289

4. 精馏段和提馏段控制的典型方案和适用场合292

5. 对成分变化的响应速度的比较293

6. 精馏塔具有逆响应时的控制方案293

7. 回流比大时的控制方案294

8. 回流比很小时控制方案294

第三节 能量平衡控制294

1. 能量平衡控制的主要缺点294

2. 能量平衡控制的使用场合295

第四节 成分和温度控制295

1. 温度控制295

2. 温差控制298

3. 双温差控制300

4. 成分分析仪闭环控制302

5. 分析仪和温度串级控制304

第五节 塔的压力和冷凝器的控制304

1. 概述304

2. 通过调节冷凝器取热量的塔压控制方案305

3. 调节气相出料的比例控制塔压306

4. 具有汽液两相产品时塔压的控制306

5. 浮动压力控制308

第六节 再沸器的控制308

1. 水蒸气加热再沸器的控制308

2. 显热加热的再沸器的控制309

3. 直接火加热再沸器(再沸炉)的控制311

参考文献311

第十三章 精馏塔的高级控制312

第一节 串级控制系统312

1. 特点312

2. 应用312

第二节 前馈控制系统312

1. 基本原理312

2. 在精馏过程中的应用312

第三节 采用计算指标的控制系统315

1. 内回流控制315

2. 焓控制316

第四节 关联分析与解耦控制317

1. 控制系统的关联分析317

2. 减少和消除耦合的途径319

3. 解耦控制系统的设计323

第五节 双重控制系统324

1. 基本原理与结构324

2. 特点324

3. 应用326

第六节 推断估计与推断控制326

1. 基本原理与适用场合326

2. 推断控制系统的设计327

3. 精馏塔的推断控制331

4. 推断控制中辅助变量的选取332

5. 脱丁烷塔塔顶丁烷浓度的推断控制336

6. 脱丁烷塔塔底丙烷浓度推断控制338

7. 丙烯精馏塔的推断估计339

第七节 内模控制和预测控制345

1. 内模控制系统的基本原理345

2. 内模控制系统的特性346

3. 预测控制的基本原理347

4. 预测控制设计中的注意问题351

第八节 基于人工神经网络(ANN)的估计和控制353

1. 概述353

2. 人工神经网络的结构和基本算法353

3. 人工神经网络在控制系统中的应用类型355

4. 基于人工神经网络的系统辨识355

5. 几种典型的基于(ANN)的控制器结构356

6. 精密精馏塔产品浓度的ANN在线估计357

参考文献357

第十四章 精馏塔的优化和控制359

第一节 概述359

1. 引言359

2. 工业过程计算机控制与优化集成系统的结构359

3. 在线优化的四大要素360

4. 在线优化的一般步骤361

5. 精馏塔的最优化362

第二节 精馏塔优化目标函数的建立365

1. 成本和利润目标函数365

2. 成本函数366

3. 单位进料量的利润函数366

4. 综合收益函数366

第三节 精馏塔稳态最优控制算法366

1. 以成本函数为目标函数的最优控制算法366

2. 以单位进料量的利润函数为目标函数的最优控制算法367

3. 以综合收益函数为目标函数的最优控制算法368

4. 精馏塔稳态优化控制的实现368

5. β值的计算和实验测量368

第四节 精馏塔的节能控制369

1. 概述369

2. 不合理的控制方案造成能量浪费369

3. 控制系统误差造成能量浪费370

4. 精馏塔典型控制方案与节能的关系370

参考文献372

第十五章 精馏装置计算机优化控制示例373

第一节 概述373

1. 计算机优化控制系统的构成373

2. 两级计算机优化控制系统的特点和功能373

3. 计算机优化控制的经济效益374

第二节 在线实时稳态优化软件375

1. 引言375

2. 基本原理376

3. 过程模型库376

4. 微分方程求解系统376

5. 在线闭环实时优化策略377

第三节 炼油厂气体分离装置的优化控制377

1. 目标377

2. 丙烯塔提馏段物料平衡控制377

3. 双温差控制和产品质量闭环控制378

4. 质量控制的软测量和直接质量闭环控制379

5. 节能优化控制379

第四节 乙烯生产装置的高级控制与优化379

1. 结构379

2. 各层子系统功能380

3. 乙烯装置分离塔系的高级控制和优化系统381

参考文献382