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
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。
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
步骤2：计算CES
以AB/CDEFG分离CES计算为例：
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。
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。
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！
发表于 2022-8-7 09:42:25
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