随着人们对化工过程优质、高产、低耗及安全生产要求的提高,过程综合在过程设计中起着越来越重要的作用,特别是对于高能耗的精馏过程,过程综合就显得更为重要。 关于精馏以及反应精馏过程的研究,前人的工作是卓有成效的,并在精馏和反应精馏过程的设计和模拟方面都取得了很大的成绩。但由于精馏和反应精馏过程的复杂性,在进行精馏塔设计和综合时,往往需要确定精馏曲线、剩余曲线、塔板组成线和夹点曲线,而确定这些曲线都需要经过非常繁琐的计算。本文综合分离工程、反应工程、系统工程等方面的知识,提出了一种简便的塔板差分方程,为过程系统的综合以及实际生产提供理论依据和指导。本文主要研究内容如下: (1)在研究前人关于精馏过程设计和综合方法的基础上,根据质量守恒定律推导出任意精馏塔段的塔板差分方程,并分析了塔板差分方程参数的相互影响关系; (2)通过分析简单精馏塔中的塔板差分方程参数,以及各塔段之间塔板差分方程参数的相互关系,进一步简化塔板差分方程,并给出了简单精馏过程的数学模型; (3)将塔板差分方程应用于简单精馏过程,结果表明,塔板差分方程在确定操作叶、可行区时具有较大的计算优越性,突出的表现在确定夹点曲线和可行域界限。可以看到塔板差分方程的提出,为精馏塔设计和综合提供了一个简单快捷的方法; (4)基于简单精馏塔板差分方程的基础上,推导出了反应精馏塔段的塔板差分方程,分析了方程参数的相互影响关系。并针对反应在整个精馏塔内均能进行的情况,利用自由度分析,讨论了反应精馏塔精馏段和提馏段的数学模型,并通过例子进行应用。 通过实例应用研究可以看到:塔板差分方程的提出为精馏综合提供了一定