化工分離過程(第1章第2章習題課)(第6講)課件

化工分離過程

ChemicalSeparationProcesses第一章緒論第二章單級平衡過程習題課1化工分離過程

ChemicalSeparat習題課2習題課2習題課大綱

1重要知識點回顧2思考題3自由交流環(huán)節(jié)習題2-1（劉旦主講）EXCEL工具的應用（余麗主講）4EXCEL應用舉例3習題課大綱31重要知識點回顧1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1.3相平衡常數(shù)的計算：狀態(tài)方程法，活度系數(shù)法1.4泡點、露點計算（1）泡點計算：在一定P（或T）下，已知xi，確定Tb（或Pb）和yi。（2）露點計算1.5閃蒸過程的計算：給定物料的量與組成，計算在一定P和T下閃蒸得到的汽相量與組成，以及剩余的液相量與組成。41重要知識點回顧1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性41.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性

化工過程化學反應過程物理處理過程

化工生產(chǎn)核心

原料的預處理

產(chǎn)品的加工（單元操作）化工廠中分離設備投資約占總投資的50～90％?。。?1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性化工過程化1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性61.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性61.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性化學工程學科基礎理論體系專業(yè)基礎理論及專業(yè)專業(yè)基礎理論體系專業(yè)課程體系無機化學,有機化學,物理化學,分析化學,生物化學,高等數(shù)學,工程數(shù)學,物理學等化學動力學及熱力學化工原理化工傳遞過程化學反應工程化工熱力學化工分離過程化工系統(tǒng)工程71.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性化基礎理論體系專業(yè)基礎理1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1分離過程是將一種混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成（）的兩種或幾種產(chǎn)品的那些操作。2分離過程是（）的逆過程，因此需加入（）來達到分離目的。3分離作用是由于加入（）而引起的，因為分離過程是（）。4傳質(zhì)分離過程用于各種（）混合物的分離，其特點是有（）現(xiàn)象發(fā)生。按所依據(jù)的物理化學原理不同，工業(yè)上常用的傳質(zhì)分離過程又可分為（）和（）。分離劑熵減過程混合過程分離劑均相質(zhì)量傳遞平衡分離過程速率分離過程互不相同81.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1分離過程是將一種混合物轉(zhuǎn)1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征5平衡分離過程是借助（）使（）混合物形成（），以混合物中各組分（）為依據(jù)實現(xiàn)混合物分離的過程。6分離劑可以是（）或（），有時也可兩種同時應用。7速率分離過程的機理是利用溶液中不同組分在某種（）作用下經(jīng)過某種介質(zhì)時的（）的差異而實現(xiàn)分離。分離媒介均相兩相在處于平衡的兩相中分布不同能量ESA物質(zhì)MSA推動力傳質(zhì)速率91.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征分離媒介均相兩相在處于平衡的1.3相平衡常數(shù)的計算相平衡條件（準則）：各相的溫度、壓力相同，各相組分的逸度也相等。101.3相平衡常數(shù)的計算相平衡條件（準則）：101.3相平衡常數(shù)的計算汽液相平衡關系將逸度和實測壓力、溫度、組成等物理量聯(lián)系起來，引入逸度系數(shù)和活度系數(shù)。111.3相平衡常數(shù)的計算汽液相平衡關系將逸度和實測壓力、溫度1.3相平衡常數(shù)的計算狀態(tài)方程法：（2-14）活度系數(shù)法：（2-17）（2-35）121.3相平衡常數(shù)的計算狀態(tài)方程法：（2-14）活度系數(shù)法：1.3相平衡常數(shù)的計算汽液平衡系統(tǒng)分類及汽液平衡常數(shù)的計算：液相汽相理想溶液

實際溶液理想氣體理想溶液實際氣體不存在131.3相平衡常數(shù)的計算汽液平衡系統(tǒng)分類及汽液平衡常數(shù)的計算1.4泡點、露點計算泡點溫度為在一定壓力的條件下升高溫度，當出現(xiàn)第一個氣泡時的溫度，泡點壓力系指在一定溫度下降低壓力，當出現(xiàn)第一個氣泡時的壓力。露點溫度是在一定壓力下降低溫度，當出現(xiàn)第一個液滴時的溫度，露點壓力是在一定溫度下增加壓力，當出現(xiàn)第一個液滴時的壓力。141.4泡點、露點計算泡點溫度為在一定壓力的條件下升高溫度，1.4泡點、露點計算計算類型規(guī)定量（c個）求解量泡點溫度泡點壓力露點溫度露點壓力泡點、露點的計算類型151.4泡點、露點計算計算類型規(guī)定量（c個）求解量泡點溫度泡1.4泡點、露點計算1.平衡常數(shù)與組成無關的泡點溫度計算泡點方程：①求解泡點方程的試差法，求解步驟如下：假定T已知P得到KiKixi|f(T)|=|Kixi-1|≤YT=T設，yi=

KixiN調(diào)整T161.4泡點、露點計算1.平衡常數(shù)與組成無關的泡點溫度計1.4泡點、露點計算②相對揮發(fā)度法

由于

式（2-52）兩邊分別除以∑yi后可得出：又∵

∴根據(jù)相對揮發(fā)度的定義：（2-52）

∴171.4泡點、露點計算②相對揮發(fā)度法由于式（2-52）1.4泡點、露點計算設T=98℃（離泡點不遠）得到PiSP28例2-3T泡計算方法：安托尼公式181.4泡點、露點計算設T=98℃（離泡點不遠）得到PiSP1.4泡點、露點計算③計算機計算（Newtow迭代法）前提條件：平衡常數(shù)和組成無關的泡點溫度計算（簡化K）泡點計算：泡點方程：目標函數(shù)形式：求導式：按Newton迭代式導出式：191.4泡點、露點計算③計算機計算（Newtow迭代法）前提1.4泡點、露點計算2.平衡常數(shù)與組成有關的泡點溫度計算由狀態(tài)方程法或活度系數(shù)法求取Ki：（2-14）（2-35）201.4泡點、露點計算2.平衡常數(shù)與組成有關的泡點溫度計輸入P，x及有關參數(shù)開始計算yi計算Ki和yi計算Pis、viL、is、i圓整yi計算是否第一次迭代|lnyi|

yi有無變化設T并令＝1，作第一次迭代輸出T，yY結(jié)束調(diào)整T活度系數(shù)法計算泡點溫度的框圖

NNNYY圖2-221輸入P，x及有關參數(shù)開始計算yi計算Ki和yi計算Pis1.5閃蒸過程的計算閃蒸（FlashVaporization）過程

閃蒸過程實質(zhì)是一種連續(xù)單級蒸餾：液體進料流過閥門等裝置，由于壓力的突然降低而引起急劇蒸發(fā)，產(chǎn)生部分汽化，形成互成平衡的汽液兩相，（也可以通過汽相部分冷凝或液相的部分汽化產(chǎn)生平衡的兩相）。221.5閃蒸過程的計算閃蒸（FlashVaporizat1.5閃蒸過程的計算根據(jù)2個可調(diào)設計變量的規(guī)定方法可將閃蒸計算分為如下五類：規(guī)定變量閃蒸形式輸出變量P,T等溫Q,V,L,yi,xiP,Q=0絕熱T,V,L,yi,xiP,Q≠0非絕熱T,V,L,yi,xiP,L(或ψ)部分冷凝Q,T,V,yi,xiP(或T),V(或ψ)部分汽化Q,T(或P),L,yi,xi231.5閃蒸過程的計算根據(jù)2個可調(diào)設計變量的1.5閃蒸過程的計算1、閃蒸過程計算的基本關系：汽液相平衡關系：物料平衡關系：熱平衡關系：歸一化方程：（2-63）（2-64）（2-44）（2-65）（2-46）（2-45）241.5閃蒸過程的計算1、閃蒸過程計算的基本關系：汽液相平衡1.5閃蒸過程的計算利用牛頓迭代法解Rachord-Rice方程迭代方程（2-71）（2-72）（2-73）251.5閃蒸過程的計算利用牛頓迭代法解Rachord-Ric1.5閃蒸過程的計算閃蒸過程的計算步驟：在給定溫度下進行閃蒸計算，需要核實閃蒸問題是否成立（兩種方法）；設定Ψ初值，利用Rachord-Rice方程進行閃蒸迭代計算；計算汽、液流率；利用式(2-67)和(2-68)計算汽液兩相的組成。參見例［2－8］261.5閃蒸過程的計算閃蒸過程的計算步驟：在給定溫度下進行閃2思考題單級分離是指兩相經(jīng)（）后隨即分離的過程。常用的汽液相平衡關系為（）。相對揮發(fā)度的定義為兩組分的（）之比，它又稱為（）。根據(jù)泡、露點的概念，精餾塔塔頂溫度即為對應塔頂氣相組成的（），塔釜溫度即為對應塔釜液相組成的（）。用于泡點計算的調(diào)整公式為（）。平衡常數(shù)與組成有關的露點計算，需迭代露點溫度或壓力外，還需對（）進行試差。272思考題單級分離是指兩相經(jīng)（）后隨即分離的過程。272思考題在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過程屬（）。在進行閃蒸計算時，需判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于（）。當混合物在一定的溫度和壓力下，滿足（）條件，混合物處于（）。等溫閃蒸計算目標函數(shù)對收斂速度和穩(wěn)定性有很大影響，采用Newton-Raphson法時，較好的目標函數(shù)為（）。絕熱閃蒸與等溫閃蒸計算不同點是需要考慮（）。282思考題在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過程屬（）。282思考題何為分離過程？分離過程的特征？何為分離工程？說明分離過程與分離工程的區(qū)別？何為逐級經(jīng)驗放大法？什么是分離因子，它與固有分離因子有何不同？怎樣用分離因子判斷分離過程進行的難易程度？按所依據(jù)的物理化學原理不同，傳質(zhì)分離過程可分為那兩類？分離過程常借助分離劑將均相混合物變成兩相系統(tǒng)，舉例說明分離劑的類型.292思考題何為分離過程？分離過程的特征？292思考題什么叫露點，精餾塔頂溫度如何處理？相平衡關系可用幾種方法來表達。就活度系數(shù)法計算氣液平衡常數(shù)的通式，分以下幾種情況進行討論：

1）氣相為理想氣體，液相為理想溶液；2）氣相為理想氣體，液相為非理想溶液；3）氣相為理想溶液，液相為理想溶液；4）氣相為理想溶液，液相為非理想溶液。怎樣判斷混合物在T，P下的相態(tài)，若為兩相區(qū)其組成怎樣計算？用逐次逼近法進行等焓閃蒸計算時，什么情況下汽化率作為內(nèi)循環(huán)，溫度T作為外循環(huán)，為什么？簡述絕熱閃蒸計算的計算方法和特點。302思考題什么叫露點，精餾塔頂溫度如何處理？303自由交流環(huán)節(jié)習題2-1（劉旦主講）EXCEL工具的應用（余麗主講）313自由交流環(huán)節(jié)習題2-1（劉旦主講）314EXCEL應用舉例針入度指數(shù)（PI）的計算：

瀝青的針入度是瀝青稠度的一種表示方法，實質(zhì)上表示的是測試溫度下瀝青的粘度。同時，針入度也可用于表示瀝青的軟硬程度，針入度愈小表明瀝青愈硬。石油瀝青的針入度是以標準針在一定的負重（針連桿、標準針和附加砝碼的總重為100±0.1g）、時間（5s）及溫度（15、25和30℃等）條件下垂直插入瀝青的深度來表示，針入度的單位為0.1mm。瀝青針入度的標準測定方法可見GB/T0604-2000。324EXCEL應用舉例針入度指數(shù)（PI）的計算：4EXCEL應用舉例針入度儀示意圖石油瀝青的針入度是以標準針在一定的負重（針連桿、標準針和附加砝碼的總重為100±0.1g）、時間（5s）及溫度（15、25和30℃等）條件下垂直插入瀝青的深度來表示，針入度的單位為0.1mm。瀝青針入度的標準測定方法可見GB/T0604-2000。334EXCEL應用舉例針入度儀示意圖石油瀝青4EXCEL應用舉例針入度指數(shù)（PI）的計算：不同類型的瀝青對溫度的敏感性不同，所謂感溫性就是瀝青的粘度或稠度隨溫度改變而變化的程度。1936年，科學家對大量試驗數(shù)據(jù)進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)溫度和相應的針入度在半對數(shù)坐標中呈直線關系：針入度指數(shù)PI值是目前廣泛使用的瀝青感溫性能指標，它與瀝青的膠體結(jié)構(gòu)、化學組成有密切關系。式中：lgP—針入度對數(shù)；A—針入度對數(shù)的溫度敏感性；T—溫度；K—常數(shù)。344EXCEL應用舉例針入度指數(shù)（PI）的計算：閱讀課本鞏固知識35閱讀課本35

化工分離過程

ChemicalSeparationProcesses第一章緒論第二章單級平衡過程習題課36化工分離過程

ChemicalSeparat習題課37習題課2習題課大綱

1重要知識點回顧2思考題3自由交流環(huán)節(jié)習題2-1（劉旦主講）EXCEL工具的應用（余麗主講）4EXCEL應用舉例38習題課大綱31重要知識點回顧1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1.3相平衡常數(shù)的計算：狀態(tài)方程法，活度系數(shù)法1.4泡點、露點計算（1）泡點計算：在一定P（或T）下，已知xi，確定Tb（或Pb）和yi。（2）露點計算1.5閃蒸過程的計算：給定物料的量與組成，計算在一定P和T下閃蒸得到的汽相量與組成，以及剩余的液相量與組成。391重要知識點回顧1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性41.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性

化工過程化學反應過程物理處理過程

化工生產(chǎn)核心

原料的預處理

產(chǎn)品的加工（單元操作）化工廠中分離設備投資約占總投資的50～90％?。?！401.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性化工過程化1.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性411.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性61.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性化學工程學科基礎理論體系專業(yè)基礎理論及專業(yè)專業(yè)基礎理論體系專業(yè)課程體系無機化學,有機化學,物理化學,分析化學,生物化學,高等數(shù)學,工程數(shù)學,物理學等化學動力學及熱力學化工原理化工傳遞過程化學反應工程化工熱力學化工分離過程化工系統(tǒng)工程421.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性化基礎理論體系專業(yè)基礎理1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1分離過程是將一種混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成（）的兩種或幾種產(chǎn)品的那些操作。2分離過程是（）的逆過程，因此需加入（）來達到分離目的。3分離作用是由于加入（）而引起的，因為分離過程是（）。4傳質(zhì)分離過程用于各種（）混合物的分離，其特點是有（）現(xiàn)象發(fā)生。按所依據(jù)的物理化學原理不同，工業(yè)上常用的傳質(zhì)分離過程又可分為（）和（）。分離劑熵減過程混合過程分離劑均相質(zhì)量傳遞平衡分離過程速率分離過程互不相同431.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1分離過程是將一種混合物轉(zhuǎn)1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征5平衡分離過程是借助（）使（）混合物形成（），以混合物中各組分（）為依據(jù)實現(xiàn)混合物分離的過程。6分離劑可以是（）或（），有時也可兩種同時應用。7速率分離過程的機理是利用溶液中不同組分在某種（）作用下經(jīng)過某種介質(zhì)時的（）的差異而實現(xiàn)分離。分離媒介均相兩相在處于平衡的兩相中分布不同能量ESA物質(zhì)MSA推動力傳質(zhì)速率441.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征分離媒介均相兩相在處于平衡的1.3相平衡常數(shù)的計算相平衡條件（準則）：各相的溫度、壓力相同，各相組分的逸度也相等。451.3相平衡常數(shù)的計算相平衡條件（準則）：101.3相平衡常數(shù)的計算汽液相平衡關系將逸度和實測壓力、溫度、組成等物理量聯(lián)系起來，引入逸度系數(shù)和活度系數(shù)。461.3相平衡常數(shù)的計算汽液相平衡關系將逸度和實測壓力、溫度1.3相平衡常數(shù)的計算狀態(tài)方程法：（2-14）活度系數(shù)法：（2-17）（2-35）471.3相平衡常數(shù)的計算狀態(tài)方程法：（2-14）活度系數(shù)法：1.3相平衡常數(shù)的計算汽液平衡系統(tǒng)分類及汽液平衡常數(shù)的計算：液相汽相理想溶液

實際溶液理想氣體理想溶液實際氣體不存在481.3相平衡常數(shù)的計算汽液平衡系統(tǒng)分類及汽液平衡常數(shù)的計算1.4泡點、露點計算泡點溫度為在一定壓力的條件下升高溫度，當出現(xiàn)第一個氣泡時的溫度，泡點壓力系指在一定溫度下降低壓力，當出現(xiàn)第一個氣泡時的壓力。露點溫度是在一定壓力下降低溫度，當出現(xiàn)第一個液滴時的溫度，露點壓力是在一定溫度下增加壓力，當出現(xiàn)第一個液滴時的壓力。491.4泡點、露點計算泡點溫度為在一定壓力的條件下升高溫度，1.4泡點、露點計算計算類型規(guī)定量（c個）求解量泡點溫度泡點壓力露點溫度露點壓力泡點、露點的計算類型501.4泡點、露點計算計算類型規(guī)定量（c個）求解量泡點溫度泡1.4泡點、露點計算1.平衡常數(shù)與組成無關的泡點溫度計算泡點方程：①求解泡點方程的試差法，求解步驟如下：假定T已知P得到KiKixi|f(T)|=|Kixi-1|≤YT=T設，yi=

KixiN調(diào)整T511.4泡點、露點計算1.平衡常數(shù)與組成無關的泡點溫度計1.4泡點、露點計算②相對揮發(fā)度法

由于

式（2-52）兩邊分別除以∑yi后可得出：又∵

∴根據(jù)相對揮發(fā)度的定義：（2-52）

∴521.4泡點、露點計算②相對揮發(fā)度法由于式（2-52）1.4泡點、露點計算設T=98℃（離泡點不遠）得到PiSP28例2-3T泡計算方法：安托尼公式531.4泡點、露點計算設T=98℃（離泡點不遠）得到PiSP1.4泡點、露點計算③計算機計算（Newtow迭代法）前提條件：平衡常數(shù)和組成無關的泡點溫度計算（簡化K）泡點計算：泡點方程：目標函數(shù)形式：求導式：按Newton迭代式導出式：541.4泡點、露點計算③計算機計算（Newtow迭代法）前提1.4泡點、露點計算2.平衡常數(shù)與組成有關的泡點溫度計算由狀態(tài)方程法或活度系數(shù)法求取Ki：（2-14）（2-35）551.4泡點、露點計算2.平衡常數(shù)與組成有關的泡點溫度計輸入P，x及有關參數(shù)開始計算yi計算Ki和yi計算Pis、viL、is、i圓整yi計算是否第一次迭代|lnyi|

yi有無變化設T并令＝1，作第一次迭代輸出T，yY結(jié)束調(diào)整T活度系數(shù)法計算泡點溫度的框圖

NNNYY圖2-256輸入P，x及有關參數(shù)開始計算yi計算Ki和yi計算Pis1.5閃蒸過程的計算閃蒸（FlashVaporization）過程

閃蒸過程實質(zhì)是一種連續(xù)單級蒸餾：液體進料流過閥門等裝置，由于壓力的突然降低而引起急劇蒸發(fā)，產(chǎn)生部分汽化，形成互成平衡的汽液兩相，（也可以通過汽相部分冷凝或液相的部分汽化產(chǎn)生平衡的兩相）。571.5閃蒸過程的計算閃蒸（FlashVaporizat1.5閃蒸過程的計算根據(jù)2個可調(diào)設計變量的規(guī)定方法可將閃蒸計算分為如下五類：規(guī)定變量閃蒸形式輸出變量P,T等溫Q,V,L,yi,xiP,Q=0絕熱T,V,L,yi,xiP,Q≠0非絕熱T,V,L,yi,xiP,L(或ψ)部分冷凝Q,T,V,yi,xiP(或T),V(或ψ)部分汽化Q,T(或P),L,yi,xi581.5閃蒸過程的計算根據(jù)2個可調(diào)設計變量的1.5閃蒸過程的計算1、閃蒸過程計算的基本關系：汽液相平衡關系：物料平衡關系：熱平衡關系：歸一化方程：（2-63）（2-64）（2-44）（2-65）（2-46）（2-45）591.5閃蒸過程的計算1、閃蒸過程計算的基本關系：汽液相平衡1.5閃蒸過程的計算利用牛頓迭代法解Rachord-Rice方程迭代方程（2-71）（2-72）（2-73）601.5閃蒸過程的計算利用牛頓迭代法解Rachord-Ric1.5閃蒸過程的計算閃蒸過程的計算步驟：在給定溫度下進行閃蒸計算，需要核實閃蒸問題是否成立（兩種方法）；設定Ψ初值，利用Rachord-Rice方程進行閃蒸迭代計算；計算汽、液流率；利用式(2-67)和(2-68)計算汽液兩相的組成。參見例［2－8］611.5閃蒸過程的計算閃蒸過程的計算步驟：在給定溫度下進行閃2思考題單級分離是指兩相經(jīng)（）后隨即分離的過程。常用的汽液相平衡關系為（）。相對揮發(fā)度的定義為兩組分的（）之比，它又稱為（）。根據(jù)泡、露點的概念，精餾塔塔頂溫度即為對應塔頂氣相組成的（），塔釜溫度即為對應塔釜液相組成的（）。用于泡點計算的調(diào)整公式為（）。平衡常數(shù)與組成有關的露點計算，需迭代露點溫度或壓力外，還需對（）進行試差。622思考題單級分離是指兩相經(jīng)（）后隨即分離的過程。272思考題在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過程屬（）。在進行閃蒸計算時，需判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于（）。當混合物在一定的溫度和壓力下，滿足（）條件，混合物處于（）。等溫閃蒸計算目標函數(shù)對收斂速度和穩(wěn)定性有很大影響，采用Newton-Raphson法時，較好的目標函數(shù)為（）。絕熱閃蒸與等溫閃蒸計算不同點是需要考慮（）。632思考題在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過程屬（）。282思考題何為分離過程？分離過程的特征？何為分離工程？說明分離過程與分離工程的區(qū)別？何為逐級經(jīng)驗放大法？什么是分離因子，它與固有分離因子有何不同？怎樣用分離因子判斷分離過程進行的難易程度？按所依據(jù)的物理化學原理不同，傳質(zhì)分離過程可分為那兩類？分離過程常借助分離劑將均相混合物變成兩相系統(tǒng)，舉例說明分離劑的類型.642思考題何為分離過