化工分離過程PPT

化工分離過程PPT第一頁，共一百頁，2022年，8月28日內(nèi)容：

內(nèi)容：

各組分物系汽液平衡單級平衡過程的計算第二頁，共一百頁，2022年，8月28日第二章單級平衡過程第一節(jié)相平衡第二節(jié)多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計算第三節(jié)閃蒸過程的計算第三頁，共一百頁，2022年，8月28日第一節(jié)相平衡返回相平衡條件2.1.2相平衡常數(shù)的計算返回第四頁，共一百頁，2022年，8月28日2.1.1相平衡條件一、相平衡條件相平衡：由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。

熱力學(xué)上看—物系的自由焓最小

動力學(xué)上看—相間表觀傳遞速率為零第五頁，共一百頁，2022年，8月28日相平衡條件：第六頁，共一百頁，2022年，8月28日引入逸度系數(shù)：

if引入活度系數(shù)：ig

1.汽液平衡

第七頁，共一百頁，2022年，8月28日汽液平衡關(guān)系式：第八頁，共一百頁，2022年，8月28日2.液液平衡

由（2-7）：第九頁，共一百頁，2022年，8月28日二、相平衡常數(shù)和分離因子

定義：精餾、吸收：稱汽液相平衡常數(shù)液液萃?。阂阂合嗥胶獬?shù)（或分配系數(shù)）—第十頁，共一百頁，2022年，8月28日三、用表示平衡關(guān)系ijiKa,返回第十一頁，共一百頁，2022年，8月28日2.1.2相平衡常數(shù)的計算一、狀態(tài)方程法二、活度系數(shù)法

第十二頁，共一百頁，2022年，8月28日一、狀態(tài)方程法由（2—8）：

由P—V—T關(guān)系計算LiViff,第十三頁，共一百頁，2022年，8月28日推導(dǎo)略以V為自變量：以P為自變量：第十四頁，共一百頁，2022年，8月28日(2-16)推導(dǎo)：積分后得（2-16）第十五頁，共一百頁，2022年，8月28日（2—15）、（2—16）適用于氣、液、固相，是計算的普遍化方法。注意：只要知道狀態(tài)方程就可代入求第十六頁，共一百頁，2022年，8月28日1.用Vanderwaals方程計算Vanderwaals方程：——a、b為Vanderwaals常數(shù)第十七頁，共一百頁，2022年，8月28日將（2—15）積分后代入以上結(jié)果：第十八頁，共一百頁，2022年，8月28日步驟：

i=1i=1i=i+1YesNo第十九頁，共一百頁，2022年，8月28日

●i=1時求汽相逸度系數(shù)；i=2時求液相逸度系數(shù)。

汽相：用y求a、b液相：用x求a、b

●(1)式有三個根第二十頁，共一百頁，2022年，8月28日2.用維里方程計算維里方程的截斷式：恢復(fù)恢復(fù)汽相喲！第二十一頁，共一百頁，2022年，8月28日

的計算：第二十二頁，共一百頁，2022年，8月28日●

為簡單流體的對比第二維里系數(shù)，計算：●

為校正函數(shù)，計算：●為二元相互作用參數(shù)，計算：——用于烷烴相當(dāng)成功第二十三頁，共一百頁，2022年，8月28日

二元常數(shù)的平均值ij水醇醚酮烴烴00.130酮0.150.050.130醚0.350.130醇0.10水0ijk第二十四頁，共一百頁，2022年，8月28日由（2—16）：第二十五頁，共一百頁，2022年，8月28日∴由（2—16）：P為自變量同樣由（2—15）：V為自變量第二十六頁，共一百頁，2022年，8月28日用（2—31）解的步驟：

1.用狀態(tài)方程〈4〉求Vt(兩個根返回)、檢驗：〈4〉式有實(shí)根，取大根，否則用（2—30）求取。2.由（2—31）求注意：維里方程的適宜范圍：第二十七頁，共一百頁，2022年，8月28日3.采用R—K方程計算特點(diǎn)：1.比多參數(shù)狀態(tài)方程簡單2.適宜于氣、液態(tài)第二十八頁，共一百頁，2022年，8月28日R—K方程：第二十九頁，共一百頁，2022年，8月28日RK方程的另一種形式：推出：第三十頁，共一百頁，2022年，8月28日計算方法：

1.由〈6〉計算ZM三個根：求氣體（）取求液體（）取

2.由〈7〉求注意：求汽相逸度時組成用求液相逸度時組成用第三十一頁，共一百頁，2022年，8月28日作業(yè)：P51：3題（只求）

Vif3題改錯：

去掉“%”第三十二頁，共一百頁，2022年，8月28日二、活度系數(shù)法由（2—9）：

已解決

對，分別討論igiVfiOLf恢復(fù)第三十三頁，共一百頁，2022年，8月28日1.基準(zhǔn)態(tài)逸度液相活度系數(shù)：OLif討論：◆可凝性組分基準(zhǔn)態(tài)

◆不凝性組分基準(zhǔn)態(tài)

◆溶液基準(zhǔn)態(tài)第三十四頁，共一百頁，2022年，8月28日（1）可凝性組分基準(zhǔn)態(tài)取基準(zhǔn)態(tài)：第三十五頁，共一百頁，2022年，8月28日的計算：第三十六頁，共一百頁，2022年，8月28日（2—21）有二個校正系數(shù)：第三十七頁，共一百頁，2022年，8月28日（2）不凝性組分基準(zhǔn)態(tài)取基準(zhǔn)態(tài)：H—化工計算解決第三十八頁，共一百頁，2022年，8月28日（3）溶液基準(zhǔn)態(tài)

取基準(zhǔn)態(tài)：

溶質(zhì)：屬不凝性組分，定義基準(zhǔn)態(tài)

溶液：屬可凝性組分，定義基準(zhǔn)態(tài)

————不對稱性標(biāo)準(zhǔn)化方法第三十九頁，共一百頁，2022年，8月28日2.液相活度系數(shù)化工熱力學(xué)提出：—1摩爾混合物的過剩自由焓第四十頁，共一百頁，2022年，8月28日到目前有20多種經(jīng)驗、半經(jīng)驗公式。第四十一頁，共一百頁，2022年，8月28日發(fā)展階段：

★20世紀(jì)初：問題集中于溶液的非理想性從何而來？二種觀點(diǎn)：1.VanLaar認(rèn)為分子的吸引與排斥

2.Dolezalek認(rèn)為分子間相互作用能，如締合

爭論了五年之久，由于vanderWaals力的提出，1占優(yōu)勢、2被埋沒，出現(xiàn)了：VanLaar；Margules方程?！?964年：化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展由提出，Wohl對歷年公式加以總結(jié)，并推廣到多元?！?964年：Wilson提出局部組成新概念，并得到發(fā)展。出現(xiàn)了Wilson方程、NRTL方程、UNQAC方程…。第四十二頁，共一百頁，2022年，8月28日1>.Wohl型經(jīng)驗關(guān)系式Margules方程VanLaar方程

S—H方程

特點(diǎn)：簡便，由于缺乏多元數(shù)據(jù)，因此不能應(yīng)用于多元。第四十三頁，共一百頁，2022年，8月28日2>.由局部組成概念建立的半經(jīng)驗方程Wilson方程：

三個優(yōu)點(diǎn)：1.推算精度高。

2.對理想系偏離很大的物系也適宜。

3.無須多元實(shí)驗值。

二個主要缺點(diǎn)；

1.不適用于部分互溶系與液液平衡系。

——修正后可用

2.曲線呈極值點(diǎn)時不適用。第四十四頁，共一百頁，2022年，8月28日NRTL方程：

適用于部分互溶體系，液液平衡體系。

缺點(diǎn)：引入第三參數(shù)，其計算由組分化學(xué)性質(zhì)估計（=0.2～0.4）。UNIQUAC方程：

復(fù)雜

優(yōu)點(diǎn)：1.僅用二個調(diào)整數(shù)，后即可用于液液體系。

2.參數(shù)隨T變化很小。

3.主要濃度變量為，并非，因此還可用于大分子（聚合物）溶液。第四十五頁，共一百頁，2022年，8月28日三、活度系數(shù)法計算汽液平衡常數(shù)的簡化形式——計算Ki的普遍化形式（用于嚴(yán)格計算）第四十六頁，共一百頁，2022年，8月28日各種簡化形式：

1.汽相是理想氣體，液相是理想溶液。

——完全理想系適用物系：P<200kPa，分子結(jié)構(gòu)十分相近的組分溶液第四十七頁，共一百頁，2022年，8月28日

2.汽相是理想氣體，液相是非理想溶液。適用物系：低壓下，分子結(jié)構(gòu)相差不大的組分溶液。>1,為正偏差溶液<1,為負(fù)偏差溶液第四十八頁，共一百頁，2022年，8月28日

3.汽液相均為理想溶液。適用物系:中壓下烴類混合物.第四十九頁，共一百頁，2022年，8月28日

4.汽相為理想溶液,液相為非理想溶液。第五十頁，共一百頁，2022年，8月28日例2—1：計算乙烯的相平衡常數(shù)

實(shí)驗值：已知：T=311KP=344.2kPaTc=282.4KPc=5034.6kPa

解：1.按理想氣體、理想溶液計算

2.汽液均按理想溶液計算

A.逸度系數(shù)法

B.列線圖法

與實(shí)驗值相近第五十一頁，共一百頁，2022年，8月28日例2—2：計算混合物相平衡常數(shù)（甲醇-水）

實(shí)驗值：K1=1.381K2=0.428

T=71.29℃P=0.1013MPa已知：1.B11、B22、B12、BM

（第二維里系數(shù)）2.、3.4.NRTL方程參數(shù)解1：按汽液均為非理想溶液計算第五十二頁，共一百頁，2022年，8月28日A.求（采用維里方程計算）

iVf第五十三頁，共一百頁，2022年，8月28日B.求（采用維里方程計算）

iSf第五十四頁，共一百頁，2022年，8月28日C.求

LiSiLifRTPPV及])(exp[-第五十五頁，共一百頁，2022年，8月28日D.求液相活度系數(shù)（采用NRTL方程）E.求相平衡常數(shù)

實(shí)驗值：K1=1.381K2=0.428第五十六頁，共一百頁，2022年，8月28日解2：按理想氣體、非理想溶液計算

解3：按汽液均為理想溶液計算實(shí)驗值：K1=1.381K2=0.428第五十七頁，共一百頁，2022年，8月28日第五十八頁，共一百頁，2022年，8月28日作業(yè)：P51：2題

返回第五十九頁，共一百頁，2022年，8月28日第二節(jié)多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計算2.2.1泡點(diǎn)溫度和壓力的計算2.2.2露點(diǎn)溫度和壓力的計算返回第六十頁，共一百頁，2022年，8月28日露點(diǎn)壓力露點(diǎn)溫度泡點(diǎn)壓力泡點(diǎn)溫度求解量規(guī)定量（C個）計算類型汽液平衡時：第六十一頁，共一百頁，2022年，8月28日2.2.1泡點(diǎn)溫度和壓力的計算

變量分析：

第六十二頁，共一百頁，2022年，8月28日一、泡點(diǎn)溫度的計算1.平衡常數(shù)與組成無關(guān)的情況iiiVViifb32fTP.iiiiiiKK-1iiiSbbbf-.23LLifKTTTTKTKPPKTPK==+++==-=.321**),(43數(shù)據(jù)回歸計算圖查得第六十三頁，共一百頁，2022年，8月28日采用泡點(diǎn)方程：第六十四頁，共一百頁，2022年，8月28日1.000.95131.3440.379100℃98℃110℃70℃T（設(shè)）例2—3：計算塔釜溫度（完全理想系）已知：1.

2.、

3.常壓操作解法1：用試差法計算wix,∴T=100℃第六十五頁，共一百頁，2022年，8月28日計算方法：設(shè)T=98℃（離泡點(diǎn)不遠(yuǎn)）

∴T=99.7℃解法2：用計算（不試差，實(shí)用于完全理想系）

隨T變化不大，取某溫度范圍內(nèi)的均值iKaiKa第六十六頁，共一百頁，2022年，8月28日解法3：電算（Newtow迭代法）設(shè)T=70℃（初值），5次完成。T=99.812第六十七頁，共一百頁，2022年，8月28日例2—4：計算烴類混合物的泡點(diǎn)已知：1.

2.壓力解：用P—T—K圖計算方法：

設(shè)T（已知P）KixK圖查YesNo學(xué)了三種方法喲！第六十八頁，共一百頁，2022年，8月28日作業(yè)：P51：4題

注意：增加牛頓迭代法。第六十九頁，共一百頁，2022年，8月28日2.平衡常數(shù)與組成有關(guān)的情況∴采用試差法第七十頁，共一百頁，2022年，8月28日計算框圖：開始輸入P、x及有關(guān)參數(shù)設(shè)T并令作第一次迭代

計算計算計算是否第一次迭代圓整計算Y調(diào)整T有無變化NYN輸出T、y結(jié)束NY圖2—2第七十一頁，共一百頁，2022年，8月28日判別收斂條件：

（2—35）用于低壓時近似看成：第七十二頁，共一百頁，2022年，8月28日與泡點(diǎn)溫度相同，比較與分析如下：項目求泡點(diǎn)溫度（已知P，x）求泡點(diǎn)壓力（已知T，x）計算相同變量與函數(shù)關(guān)系相同框圖圖（2—2）圖（2—3）二、泡點(diǎn)壓力的計算iK第七十三頁，共一百頁，2022年，8月28日求泡點(diǎn)溫度求泡點(diǎn)壓力泡點(diǎn)方程比較：第七十四頁，共一百頁，2022年，8月28日計算框圖：計算計算Y開始輸入T、x及有關(guān)參數(shù)估計P并令作第一次迭代

計算是否第一次迭代圓整計算調(diào)整P有無變化NYN輸出P、y結(jié)束NY圖2—3第七十五頁，共一百頁，2022年，8月28日例2—6：計算泡點(diǎn)壓力及汽相組成[氯仿（1）—乙醇（2）]已知：1.

2.不計Poynting因子解：第七十六頁，共一百頁，2022年，8月28日混合物的逸度系數(shù)：第七十七頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十八頁，共一百頁，2022年，8月28日計算方法；將（C）、（D）、（E）代入（B）求P，y返回第七十九頁，共一百頁，2022年，8月28日已知：P（或T）T（或P）1.平衡常數(shù)與組成無關(guān)的情況

露點(diǎn)方程：2.2.2露點(diǎn)溫度和壓力的計算計算方法同于泡點(diǎn)計算：

1.試差；2.用計算；3.電算；4.查K圖

iKa第八十頁，共一百頁，2022年，8月28日2.平衡常數(shù)與組成有關(guān)的情況計算框圖：計算NNY計算Y輸出T、y開始輸入P、y及有關(guān)參數(shù)設(shè)T并令作第一次迭代

計算是否第一次迭代圓整計算調(diào)整T

有無變化NY結(jié)束第八十一頁，共一百頁，2022年，8月28日例2—7：計算50℃時蒸汽混合物露點(diǎn)壓力已知：1.

2.汽相組成解：汽相假定為理想氣體，液相為非理想溶液計算式：

結(jié)果：P=85.101kPa第八十二頁，共一百頁，2022年，8月28日計算過程：計算Y開始輸入T、y及有關(guān)參數(shù)估計P，X值

計算調(diào)整P圓整有無變化N輸出P、x結(jié)束NY例題圖第八十三頁，共一百頁，2022年，8月28日作業(yè)：P51：6題

返回第八十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第三節(jié)閃蒸過程的計算第八十五頁，共一百頁，2022年，8月28日流程示意圖：液體混合物的汽化氣體混合物的冷凝LiHxL,,ViHyV,,液體ZF,FFFHPT,,T，PLiHxL,,ZF,FFFHPT,,氣體ViHyV,,T，P第八十六頁，共一百頁，2022年，8月28日變量分析：系統(tǒng)方程方程數(shù)2C+3∴一般計算后得2C+3個解：第八十七頁，共一百頁，2022年，8月28日第三節(jié)閃蒸過程的計算2.3.1等溫閃蒸和部分冷凝過程2.3.2絕熱閃蒸過程（略）第八十八頁，共一百頁，2022年，8月28日2.3.1等溫閃蒸和部分冷凝過程,ixL,iyV,T，P液體ZFPT,iQi,ixL,iyV,T，P氣體ZFPFTF,Q變量數(shù)：3C+8方程數(shù)：2C+3指定變量數(shù):(3C+8)-(2C+3)=C+5及：F、Zi、TF、PF、P、L(或汽化率)變量數(shù)：3C+6方程數(shù)：2C+3指定變量數(shù):(3C+6)-(2C+3)=C+3及：F、Zi、T、P第八十九頁，共一百頁，2022年，8月28日一、汽液平衡常數(shù)與組成無關(guān)

1.聯(lián)立求解2C+3個方程對i組分物料衡算：有：第九十頁，共一百頁，2022年，8月28