化工分離過程PPT

化工分離過程PPT第1頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月內容：

內容：

各組分物系汽液平衡單級平衡過程的計算第2頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章單級平衡過程第一節(jié)相平衡第二節(jié)多組分物系的泡點和露點計算第三節(jié)閃蒸過程的計算第3頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)相平衡返回2.1.1相平衡條件2.1.2相平衡常數(shù)的計算返回第4頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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)。

熱力學上看—物系的自由焓最小

動力學上看—相間表觀傳遞速率為零第5頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月相平衡條件：第6頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月引入逸度系數(shù)：

if引入活度系數(shù)：ig

1.汽液平衡

第7頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月汽液平衡關系式：第8頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.液液平衡

由（2-7）：第9頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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10頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三、用表示平衡關系ijiKa,返回第11頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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12頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一、狀態(tài)方程法由（2—8）：

由P—V—T關系計算LiViff,第13頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月推導略以V為自變量：以P為自變量：第14頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月(2-16)推導：積分后得（2-16）第15頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（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16頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1.用Vanderwaals方程計算Vanderwaals方程：——a、b為Vanderwaals常數(shù)第17頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月將（2—15）積分后代入以上結果：第18頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月步驟：

i=1i=1i=i+1YesNo第19頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

●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20頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.用維里方程計算維里方程的截斷式：恢復恢復汽相喲！第21頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

的計算：第22頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月●

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：——用于烷烴相當成功第23頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

二元常數(shù)的平均值ij水醇醚酮烴烴0.40.150.100.130酮0.150.050.130醚0.350.130醇0.10水0ijk第24頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月由（2—16）：第25頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月∴由（2—16）：P為自變量同樣由（2—15）：V為自變量第26頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月用（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27頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.采用R—K方程計算特點：1.比多參數(shù)狀態(tài)方程簡單2.適宜于氣、液態(tài)第28頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月R—K方程：第29頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月RK方程的另一種形式：推出：第30頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月計算方法：

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31頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)：P51：3題（只求）

Vif3題改錯：

去掉“%”第32頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月二、活度系數(shù)法由（2—9）：

已解決

對，分別討論igiVfiOLf恢復第33頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基準態(tài)逸度液相活度系數(shù)：OLif討論：◆可凝性組分基準態(tài)

◆不凝性組分基準態(tài)

◆溶液基準態(tài)第34頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）可凝性組分基準態(tài)取基準態(tài)：第35頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月的計算：第36頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（2—21）有二個校正系數(shù)：第37頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）不凝性組分基準態(tài)取基準態(tài)：H—化工計算解決第38頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）溶液基準態(tài)

取基準態(tài)：

溶質：屬不凝性組分，定義基準態(tài)

溶液：屬可凝性組分，定義基準態(tài)

————不對稱性標準化方法第39頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.液相活度系數(shù)化工熱力學提出：—1摩爾混合物的過剩自由焓第40頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月到目前有20多種經驗、半經驗公式。第41頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展階段：

★20世紀初：問題集中于溶液的非理想性從何而來？二種觀點：1.VanLaar認為分子的吸引與排斥

2.Dolezalek認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。★1964年：化學熱力學的發(fā)展由提出，Wohl對歷年公式加以總結，并推廣到多元。★1964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42頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1>.Wohl型經驗關系式Margules方程VanLaar方程

S—H方程

特點：簡便，由于缺乏多元數(shù)據，因此不能應用于多元。第43頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2>.由局部組成概念建立的半經驗方程Wilson方程：

三個優(yōu)點：1.推算精度高。

2.對理想系偏離很大的物系也適宜。

3.無須多元實驗值。

二個主要缺點；

1.不適用于部分互溶系與液液平衡系。

——修正后可用

2.曲線呈極值點時不適用。第44頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月NRTL方程：

適用于部分互溶體系，液液平衡體系。

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

復雜

優(yōu)點：1.僅用二個調整數(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45頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三、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（用于嚴格計算）第46頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月各種簡化形式：

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，分子結構十分相近的組分溶液第47頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.汽相是理想氣體，液相是非理想溶液。適用物系：低壓下，分子結構相差不大的組分溶液。>1,為正偏差溶液<1,為負偏差溶液第48頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.汽液相均為理想溶液。適用物系:中壓下烴類混合物.第49頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.汽相為理想溶液,液相為非理想溶液。第50頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月例2—1：計算乙烯的相平衡常數(shù)

實驗值：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

與實驗值相近第51頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月例2—2：計算混合物相平衡常數(shù)（甲醇-水）

實驗值：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52頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月A.求（采用維里方程計算）

iVf第53頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月B.求（采用維里方程計算）

iSf第54頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月C.求

LiSiLifRTPPV及])(exp[-第55頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月D.求液相活度系數(shù)（采用NRTL方程）E.求相平衡常數(shù)

實驗值：K1=1.381K2=0.428第56頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月解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驗值：K1=1.381K2=0.428第57頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)：P51：2題

返回第59頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多組分物系的泡點和露點計算2.2.1泡點溫度和壓力的計算2.2.2露點溫度和壓力的計算返回第60頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月露點壓力露點溫度泡點壓力泡點溫度求解量規(guī)定量（C個）計算類型汽液平衡時：第61頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1泡點溫度和壓力的計算

變量分析：

第62頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一、泡點溫度的計算1.平衡常數(shù)與組成無關的情況iiiVViifb32fTP.iiiiiiKK-1iiiSbbbf-.23LLifKTTTTKTKPPKTPK==+++==-=.321**),(43數(shù)據回歸計算圖查得第63頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月采用泡點方程：第64頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1.000.95131.3440.379100℃98℃110℃70℃T（設）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65頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月計算方法：設T=98℃（離泡點不遠）

∴T=99.7℃解法2：用計算（不試差，實用于完全理想系）

隨T變化不大，取某溫度范圍內的均值iKaiKa第66頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月解法3：電算（Newtow迭代法）設T=70℃（初值），5次完成。T=99.812第67頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月例2—4：計算烴類混合物的泡點已知：1.

2.壓力解：用P—T—K圖計算方法：

設T（已知P）KixK圖查YesNo學了三種方法喲！第68頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)：P51：4題

注意：增加牛頓迭代法。第69頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.平衡常數(shù)與組成有關的情況∴采用試差法第70頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月計算框圖：開始輸入P、x及有關參數(shù)設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調整T有無變化NYN輸出T、y結束NY圖2—2第71頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月判別收斂條件：

（2—35）用于低壓時近似看成：第72頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月與泡點溫度相同，比較與分析如下：項目求泡點溫度（已知P，x）求泡點壓力（已知T，x）計算相同變量與函數(shù)關系相同框圖圖（2—2）圖（2—3）二、泡點壓力的計算iK第73頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月求泡點溫度求泡點壓力泡點方程比較：第74頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月計算框圖：計算計算Y開始輸入T、x及有關參數(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整P有無變化NYN輸出P、y結束NY圖2—3第75頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月例2—6：計算泡點壓力及汽相組成[氯仿（1）—乙醇（2）]已知：1.

2.不計Poynting因子解：第76頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月混合物的逸度系數(shù)：第77頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第78頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月計算方法；將（C）、（D）、（E）代入（B）求P，y返回第79頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：P（或T）T（或P）1.平衡常數(shù)與組成無關的情況

露點方程：2.2.2露點溫度和壓力的計算計算方法同于泡點計算：

1.試差；2.用計算；3.電算；4.查K圖

iKa第80頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.平衡常數(shù)與組成有關的情況計算框圖：計算NNY計算Y輸出T、y開始輸入P、y及有關參數(shù)設T并令作第一次迭代

計算是否第一次迭代圓整計算調整T

有無變化NY結束第81頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月例2—7：計算50℃時蒸汽混合物露點壓力已知：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：

結果：P=85.101kPa第82頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月計算過程：計算Y開始輸入T、y及有關參數(shù)估計P，X值

計算調整P圓整有無變化N輸出P、x結束NY例題圖第83頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)：P51：6題

返回第84頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)閃蒸過程的計算第85頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月流程示意圖：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86頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月變量分析：系統(tǒng)方程方程數(shù)2C+3∴一般計算后得2C+3個解：第87頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(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88頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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89頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一、汽液平衡常數(shù)與組成無關

1.聯(lián)立求解2C+3個方程對i組分物料衡算：有：第90頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年