化工分離過程(第1章-第2章-習(xí)題課)(第6講)課件

化工分離過程

ChemicalSeparationProcesses第一章緒論第二章單級(jí)平衡過程習(xí)題課1習(xí)題課2習(xí)題課大綱

1重要知識(shí)點(diǎn)回顧2思考題3自由交流環(huán)節(jié)習(xí)題2-1（劉旦主講）EXCEL工具的應(yīng)用（余麗主講）4EXCEL應(yīng)用舉例31重要知識(shí)點(diǎn)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(jì)算：狀態(tài)方程法，活度系數(shù)法1.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算（1）泡點(diǎn)計(jì)算：在一定P（或T）下，已知xi，確定Tb（或Pb）和yi。（2）露點(diǎn)計(jì)算1.5閃蒸過程的計(jì)算：給定物料的量與組成，計(jì)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。41.1分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性

化工過程化學(xué)反應(yīng)過程物理處理過程

化工生產(chǎn)核心

原料的預(yù)處理

產(chǎn)品的加工（單元操作）化工廠中分離設(shè)備投資約占總投資的50～90％?。?！51.1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(xué)工程學(xué)科基礎(chǔ)理論體系專業(yè)基礎(chǔ)理論及專業(yè)專業(yè)基礎(chǔ)理論體系專業(yè)課程體系無機(jī)化學(xué),有機(jī)化學(xué),物理化學(xué),分析化學(xué),生物化學(xué),高等數(shù)學(xué),工程數(shù)學(xué),物理學(xué)等化學(xué)動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)化工原理化工傳遞過程化學(xué)反應(yīng)工程化工熱力學(xué)化工分離過程化工系統(tǒng)工程71.2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(dá)到分離目的。3分離作用是由于加入（）而引起的，因?yàn)榉蛛x過程是（）。4傳質(zhì)分離過程用于各種（）混合物的分離，其特點(diǎn)是有（）現(xiàn)象發(fā)生。按所依據(jù)的物理化學(xué)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(shí)現(xiàn)混合物分離的過程。6分離劑可以是（）或（），有時(shí)也可兩種同時(shí)應(yīng)用。7速率分離過程的機(jī)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(shí)的（）的差異而實(shí)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(dòng)力傳質(zhì)速率91.3相平衡常數(shù)的計(jì)算相平衡條件（準(zhǔn)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(jì)算汽液相平衡關(guān)系將逸度和實(shí)測(cè)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(jì)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(jì)算汽液平衡系統(tǒng)分類及汽液平衡常數(shù)的計(jì)算：液相汽相理想溶液

實(shí)際溶液理想氣體理想溶液實(shí)際氣體不存在131.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算泡點(diǎn)溫度為在一定壓力的條件下升高溫度，當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)氣泡時(shí)的溫度，泡點(diǎn)壓力系指在一定溫度下降低壓力，當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)氣泡時(shí)的壓力。露點(diǎn)溫度是在一定壓力下降低溫度，當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)液滴時(shí)的溫度，露點(diǎn)壓力是在一定溫度下增加壓力，當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)液滴時(shí)的壓力。141.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算計(jì)算類型規(guī)定量（c個(gè)）求解量泡點(diǎn)溫度泡點(diǎn)壓力露點(diǎn)溫度露點(diǎn)壓力泡點(diǎn)、露點(diǎn)的計(jì)算類型151.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算1.平衡常數(shù)與組成無關(guān)的泡點(diǎn)溫度計(jì)算泡點(diǎn)方程：①求解泡點(diǎn)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(shè)，yi=

KixiN調(diào)整T161.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算②相對(duì)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(duì)揮發(fā)度的定義：（2-52）

∴171.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算設(shè)T=98℃（離泡點(diǎn)不遠(yuǎn)）得到PiSP28例2-3T泡計(jì)算方法：安托尼公式181.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算③計(jì)算機(jī)計(jì)算（Newtow迭代法）前提條件：平衡常數(shù)和組成無關(guān)的泡點(diǎn)溫度計(jì)算（簡(jiǎn)化K）泡點(diǎn)計(jì)算：泡點(diǎn)方程：目標(biāo)函數(shù)形式：求導(dǎo)式：按Newton迭代式導(dǎo)出式：191.4泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算2.平衡常數(shù)與組成有關(guān)的泡點(diǎn)溫度計(jì)算由狀態(tài)方程法或活度系數(shù)法求取Ki：（2-14）（2-35）20輸入P，x及有關(guān)參數(shù)開始計(jì)算yi計(jì)算Ki和yi計(jì)算Pis、viL、is、i圓整yi計(jì)算是否第一次迭代|lnyi|

yi有無變化設(shè)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(jì)算泡點(diǎn)溫度的框圖

NNNYY圖2-2211.5閃蒸過程的計(jì)算閃蒸（FlashVaporization）過程

閃蒸過程實(shí)質(zhì)是一種連續(xù)單級(jí)蒸餾：液體進(jìn)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(jì)算根據(jù)2個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量的規(guī)定方法可將閃蒸計(jì)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(jì)算1、閃蒸過程計(jì)算的基本關(guān)系：汽液相平衡關(guān)系：物料平衡關(guān)系：熱平衡關(guān)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(jì)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(jì)算閃蒸過程的計(jì)算步驟：在給定溫度下進(jìn)行閃蒸計(jì)算，需要核實(shí)閃蒸問題是否成立（兩種方法）；設(shè)定Ψ初值，利用Rachord-Rice方程進(jìn)行閃蒸迭代計(jì)算；計(jì)算汽、液流率；利用式(2-67)和(2-68)計(jì)算汽液兩相的組成。參見例［2－8］262思考題單級(jí)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(guān)系為（）。相對(duì)揮發(fā)度的定義為兩組分的（）之比，它又稱為（）。根據(jù)泡、露點(diǎn)的概念，精餾塔塔頂溫度即為對(duì)應(yīng)塔頂氣相組成的（），塔釜溫度即為對(duì)應(yīng)塔釜液相組成的（）。用于泡點(diǎn)計(jì)算的調(diào)整公式為（）。平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)計(jì)算，需迭代露點(diǎn)溫度或壓力外，還需對(duì)（）進(jìn)行試差。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(jìn)行閃蒸計(jì)算時(shí)，需判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于（）。當(dāng)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(jì)算目標(biāo)函數(shù)對(duì)收斂速度和穩(wěn)定性有很大影響，采用Newton-Raphson法時(shí)，較好的目標(biāo)函數(shù)為（）。絕熱閃蒸與等溫閃蒸計(jì)算不同點(diǎn)是需要考慮（）。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(jí)經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行的難易程度？按所依據(jù)的物理化學(xué)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思考題什么叫露點(diǎn)，精餾塔頂溫度如何處理？相平衡關(guān)系可用幾種方法來表達(dá)。就活度系數(shù)法計(jì)算氣液平衡常數(shù)的通式，分以下幾種情況進(jìn)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(jì)算？用逐次逼近法進(jìn)行等焓閃蒸計(jì)算時(shí)，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(jiǎn)述絕熱閃蒸計(jì)算的計(jì)算方法和特點(diǎn)。303自由交流環(huán)節(jié)習(xí)題2-1（劉旦主講）EXCEL工具的應(yīng)用（余麗主講）314EXCEL應(yīng)用舉例針入度指數(shù)（PI）的計(jì)算：

瀝青的針入度是瀝青稠度的一種表示方法，實(shí)質(zhì)上表示的是測(cè)試溫度下瀝青的粘度。同時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)針在一定的負(fù)重（針連桿、標(biāo)準(zhǔn)針和附加砝碼的總重為100±0.1g）、時(shí)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法可見GB/T0604-2000。324EXCEL應(yīng)用舉例針入度儀示意圖石油瀝青的針入度是以標(biāo)準(zhǔn)針在一定的負(fù)重（針連桿、標(biāo)準(zhǔn)針和附加砝碼的總重為100±0.1g）、時(shí)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法可見GB/T0604-2000。334EXCEL應(yīng)用舉例針入度指數(shù)（PI）的計(jì)算：不同類型的瀝青對(duì)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(xué)家對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)溫度和相應(yīng)的針入度在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中呈直線關(guān)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(biāo)，它與瀝青的膠體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成有密切關(guān)系。式中：lgP—針入度對(duì)數(shù)；A—針入度對(duì)數(shù)的溫度