傳質(zhì)分離工程

1、1復(fù)習(xí) 第三章一、設(shè)計變量一、設(shè)計變量設(shè)計變量數(shù)ND變量總數(shù)NV約束關(guān)系數(shù)NcCVDNNN- -= =變量總數(shù)NV出入物流變量數(shù)能量交換數(shù)（熱、功） 約束關(guān)系數(shù)Nc 物料衡算式（C）、能量衡算式（1）、相平衡關(guān)系式（C（-1）+2）、化學(xué)反應(yīng)平衡式（0）、內(nèi)在關(guān)系式 （具體情況具體分析）設(shè)計變量ND可進一步分為： 2固定設(shè)計變量Nx可調(diào)設(shè)計變量Na= = 進料物流變量數(shù)系統(tǒng)的壓力進料物流變量數(shù)系統(tǒng)的壓力= = N ND D- -N Nx xeaexeDNNN=例例1. 絕熱分配器絕熱分配器 出入物流變量數(shù)：LL1L2（C+2C+2）3 3能量交換數(shù)：0 0+)+)NvNv = 3C+6 = 3

2、C+6VNe3固定設(shè)計變量Nx = 進料壓力（C+2）+1LL1L2分配器分配器可調(diào)設(shè)計變量Na = ND-Nx=(C+4)-(C+3)=1分配比分配比物料衡算式：能量衡算式：相平衡關(guān)系式：化學(xué)反應(yīng)平衡式：內(nèi)在關(guān)系式：C1002C-1Nc = 2C+2CNeL L1 1和和L L2 2的的T T、P P、組分濃度相等、組分濃度相等 LL1L2N ND De e = = N Nv ve eN Nc ce e = C+4 = C+4n單元設(shè)計變量n設(shè)備設(shè)計變量n流程設(shè)計變量 計算方法計算方法eceveDNNN- -= =ucevuDNNN- -= =NruauxuDNNN = = =uxN進料物流

3、變量數(shù)進料物流變量數(shù)+ +壓力等級數(shù)壓力等級數(shù) = =uaN分配器數(shù)分配器數(shù)+ +側(cè)線采出單元數(shù)側(cè)線采出單元數(shù)+ +傳熱單元數(shù)傳熱單元數(shù)+ +串串級單元數(shù)級單元數(shù)5例例2. 簡單精餾塔（塔內(nèi)無壓降）簡單精餾塔（塔內(nèi)無壓降）進料變量數(shù)進料變量數(shù)：C+2C+2壓力等級數(shù)壓力等級數(shù)：1 1+)+) C+3 C+3分配器數(shù)分配器數(shù)：側(cè)線采出側(cè)線采出：傳熱單元傳熱單元：串級數(shù)串級數(shù)：0 00 01 12 23 3xN uaN u+)+)FQ6例例3. 吸收吸收-解吸流程解吸流程進料變量數(shù)：進料變量數(shù)：C+2C+2+ +3 3壓力等級數(shù)：壓力等級數(shù)：2 2+)+) C+7 C+7分配器數(shù)：分配器數(shù)：側(cè)線采

4、出：側(cè)線采出：傳熱單元：傳熱單元：串級數(shù)：串級數(shù)：0 00 03 32 25 5xNaNu+)+)蒸汽蒸汽12=CNNNaxD二、多組分精餾基本概念二、多組分精餾基本概念n1、關(guān)鍵組分輕重關(guān)鍵組分、輕重組分、中間組分n2、分配組分和非分配組分n3、清晰分割n4、多組分精餾的特性（二元精餾和多元精餾對比）計算方法、塔內(nèi)流率、塔內(nèi)溫度、塔內(nèi)濃度（4點）精餾塔內(nèi)溫度分布和流量分布規(guī)律三、最小回流比三、最小回流比Rmn1、定義n2、恒濃區(qū)（四種）n3、最小回流比的計算 （ underwood方程計算） 四、最小理論板數(shù)四、最小理論板數(shù)Nm和組分分配計算和組分分配計算n1、全回流的應(yīng)用（3點）n2、最小

5、理論板數(shù)的計算 Fenske方程計算HLLBHBHDLDmxxxxN,lg/lg=HLHLmbdbdN,lg/lg=mNirrriibdbd=iiibdf=HKLKWHKDLKWHKDLKmN-=lg11lg,五、實際回流比和理論板數(shù)五、實際回流比和理論板數(shù)n1、實際回流比n2、理論板數(shù) 圖解法n3、進料位置的確定六、多組分精餾的簡捷計算法minSminRSRNNNN)()(=Gilliland法 適用于相對揮發(fā)對變化不大的物系Erbar和Maddox法 適用于非理想性很大的物系206.02,=DBxxzzNNDHBLFLFHSRKirkbride方程方程七、特殊精餾七、特殊精餾萃取精餾、共沸

6、精餾、加鹽精餾八、萃取精餾八、萃取精餾n1、流程n2、原理（溶劑的作用兩點）n3、溶劑的選擇考察因素、選擇（六點）、選擇方法n4、精餾過程的分析 一般規(guī)律：氣相、液相流率越向下越大 濃度分布（圖3-18） 流量分布溶劑存在下，塔內(nèi)的液汽比大于脫溶劑情況下的液汽比；溶劑存在下，塔內(nèi)的液汽比大于脫溶劑情況下的液汽比；各板下流的溶劑流率均大于加入的溶劑流率；各板下流的溶劑流率均大于加入的溶劑流率；汽相流率、液相流率都是越往上越小。汽相流率、液相流率都是越往上越小。 溶劑濃度的分布溶劑濃度的分布1、溶劑在塔內(nèi)基本維持一固定的濃度值2、由于塔中部進料造成溶劑濃度在精餾段與提餾段可能有所不同3、將塔分為四

7、部分 精餾段： LSLSxs-)1 (LSLSxs-)1 (提餾段： 塔 釜： WSxWs=)(溶劑回收段： 0sx當(dāng)進料為飽和蒸汽時， ；當(dāng)進料為液相或汽液混合物時， 。溶劑在塔釜中濃度有明顯躍升。 SSxx SSxx =n5、萃取精餾過程的簡化計算 假設(shè)（四點）： 計算過程：操作線方程、平衡關(guān)系、操作回流比、溶劑進料量九、共沸精餾九、共沸精餾n1、溶劑的作用與萃取精餾中溶劑的作用相同：相互作用和稀釋作用n2、共沸物的特征n3、共沸物的類型均相和非均相 二元、三元、多元共沸物n4、形成二元共沸物的條件22111sspp12121sspp最低共沸物的條件最低共沸物的條件最高共沸物的條件最高共沸

8、物的條件按是否加入共沸劑可分為：不加共沸劑變壓共沸精餾（兩處進料）設(shè)有分層器的二元非均相共沸精餾（三處進料）加入共沸劑均相共沸精餾非均相共沸精餾理想共沸劑的特性：（1）顯著影響關(guān)鍵組分的汽液平衡關(guān)系；（2）容易分離和回收；（3）用量少，汽化潛熱低；（4）與進料組分互溶，不生成兩相，不與進料中組分起化學(xué)反應(yīng)；（5） 無腐蝕、無毒；（6）價廉易得。 選擇原則：（1）共沸物的沸點與原溶液組分的沸點或原溶液共沸物的 沸點相差越大越好（2）新共沸物所含共沸劑的量要小，節(jié)能和降投（3）最好為非均相共沸物，便于用分層方法分離，使共沸劑易于回收（4）有較好的物理、化學(xué)性能14二二元共沸體系選擇共沸劑的必要條件：（1）對于二元最低共沸物系，共沸劑應(yīng)該是一個低沸點組分或形成新的二元或三元最低共沸物的組分；（2）對于二元最高共沸物系，共沸劑應(yīng)該是一個高沸點組分或形成新的二元或三元最高共沸物的組分。共沸劑的回收 冷凝后分層 過冷后分層變壓精餾萃取 鹽析 n5、共沸精餾的計算軟件計算（組分多，變量多，非理想性強）n6、共沸精餾與萃取精餾比較相同點和不同