化工分离过程总复习PPT课件.ppt

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1、关于化工分离过程总复习第一张，PPT共六十页，创作于2022年6月习题课大纲习题课大纲1重要知识点回顾重要知识点回顾1.1绪论绪论1.2单级平衡过程单级平衡过程 1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算 1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算 1.5分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率 1.6分离过程的节能分离过程的节能 1.7其它分离技术和分离过程的选择其它分离技术和分离过程的选择 2考试题型考试题型3自由交流环节自由交流环节2第二张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.1绪论绪论分离过程的分类分离过程的分类 分离过程分为分离过程

2、分为机械分离过程机械分离过程和和传质分离过程传质分离过程两类。两类。传质分离过程用于各种均相混合物的分离，分为传质分离过程用于各种均相混合物的分离，分为平衡平衡分离过程分离过程和和速率分离过程速率分离过程。平平衡衡分分离离过过程程借借助助分分离离媒媒介介（如如热热能能、溶溶剂剂或或吸吸附附剂剂）使使均均相相混混合合物物系系统统变变成成两两相相系系统统，再再以以混混合合物物中中各各组组分分在在处处于于平衡两相中的不等同的分配平衡两相中的不等同的分配为依据而实现分离。为依据而实现分离。3第三张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.1绪论绪论速速率率分分离离过过程程借借助助某某种种推推动动力力（

3、如如浓浓度度差差、压压力力差差、温温度度差差、电电位位差差等等）的的作作用用，某某些些情情况况下下在在选选择择性性透透过过膜膜的的配配合合下，利用下，利用各组分扩散速度的差异各组分扩散速度的差异而实现混合物的分离操作。而实现混合物的分离操作。分离媒介分为分离媒介分为能量媒介能量媒介（ESA）和）和物质媒介物质媒介（MSA）。）。4第四张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 1、相平衡的定义和条件、相平衡的定义和条件相相平平衡衡：混混合合物物或或溶溶液液形形成成若若干干相相，这这些些相相保保持持着着物物理理平平衡衡而而共共存存的的状状态态。从从热热力力学学上上看看

4、，整整个个物物系系的的自自由由焓焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的传递。处于最小状态，从动力学看，相间无物质的传递。5第五张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 1、相平衡的定义和条件、相平衡的定义和条件 相相平平衡衡时时，各各相相的的T、P，组组分分在在各各相相的的化化学学位位相相同（相平衡的条件）。同（相平衡的条件）。6第六张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 2、活度系数法表示、活度系数法表示Ki的简化形式的简化形式（1）汽相为理想气体，液相为理想溶液）汽相为理想气体，液相为理想溶液g-l平衡关系：平衡关系：（2）汽

5、相为理想气体，液相为非理想溶液）汽相为理想气体，液相为非理想溶液g-l平衡关系：平衡关系：7第七张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程（3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液）汽相为理想溶液，液相为理想溶液（4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液8第八张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 3、多组分物系的泡点和露点计算、多组分物系的泡点和露点计算（1）泡点）泡点T、泡点、泡点P、露点、露点T、露点、露点P的定义的定义精馏塔为全凝器时回流为何温度？分凝器？塔底温精馏塔为全凝器时回流为何温度？分凝器？塔底

6、温度？度？（2）泡点温度和泡点压力的计算）泡点温度和泡点压力的计算Ki与与xi无关的泡点温度的计算无关的泡点温度的计算泡点方程：泡点方程：9第九张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 求解泡点方程的试差法，求解步骤如下：求解泡点方程的试差法，求解步骤如下：假定假定T已知已知P得到得到Ki Kixi|f(T)|=|Kixi-1|YT=T设设，yi=KixiN调整调整T相对挥发度法相对挥发度法设设T（离泡点不远）（离泡点不远）得到得到PiST泡泡安托尼公式安托尼公式10第十张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 前提条件：平衡常数和组

7、成无关的泡点温度计算（简化前提条件：平衡常数和组成无关的泡点温度计算（简化K）泡点计算：泡点计算：泡点方程：泡点方程：目标函数形式：目标函数形式：求导式：求导式：按按Newton迭代式导出式：迭代式导出式：计算机计算（计算机计算（Newtow迭代法）迭代法）11第十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 泡点压力的计算泡点压力的计算理想物系：理想物系：汽相为理想气体，液相为非理想溶液汽相为理想气体，液相为非理想溶液12第十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程（3）平衡常数）平衡常数与组成无关的露点温度计算与组成无关的露点温度

8、计算露点方程：露点方程：目标函数形式：目标函数形式：13第十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 设设T给定给定P由由P-T-K图查图查KiYxi,T 结束结束N调整调整Tf(T)0,T设设偏低，提高偏低，提高T。f(T)0,T设设偏高，降低偏高，降低T。露点计算方法同于泡点计算：露点计算方法同于泡点计算：1.试差；试差；2.用用iK计算；计算；3.电算。电算。14第十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 4、等温闪蒸、等温闪蒸 核核定定给给定定温温度度下下闪闪蒸蒸问问题题是是否否成成立立的的两种方法：两种方法：计算闪蒸压

9、力下进料混合物的泡点计算闪蒸压力下进料混合物的泡点温度温度TB和露点温度和露点温度TD。方法一：方法一：若若TBT闪蒸闪蒸TD，则闪蒸问题成立。，则闪蒸问题成立。15第十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 方法二：假设闪点温度就是进料的泡点温度：方法二：假设闪点温度就是进料的泡点温度：则：则：应该成立应该成立，如果，如果再假设闪蒸温度就是进料的露点温度：再假设闪蒸温度就是进料的露点温度：说明说明TBT。综合两种试算结果，只有综合两种试算结果，只有TBT TD成立，成立，才能才能构成闪蒸问题构成闪蒸问题。16第十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.

10、2单级平衡过程单级平衡过程 闪蒸过程计算的基本关系：闪蒸过程计算的基本关系：汽液相平衡关系：汽液相平衡关系：物料平衡关系：物料平衡关系：热平衡关系：热平衡关系：归一化方程：归一化方程：（2-63）（2-64）（2-44）（2-65）（2-46）（2-45）17第十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 利用利用牛顿迭代法牛顿迭代法解解Rachord-Rice方程迭代方程方程迭代方程（2-71）（2-72）（2-73）18第十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.2单级平衡过程单级平衡过程 闪蒸过程的计算步骤：闪蒸过程的计算步骤：在给定温度下进行闪蒸计算

11、，需要核实闪蒸问题是在给定温度下进行闪蒸计算，需要核实闪蒸问题是否成立（两种方法）；否成立（两种方法）；设定设定初值，利用初值，利用Rachord-Rice方程进行闪蒸迭方程进行闪蒸迭代计算；代计算；计算汽、液流率；计算汽、液流率；利用式利用式(2-67)和和(2-68)计算汽液两相的组成。计算汽液两相的组成。19第十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.1设计变量设计变量设计变量设计变量计算前，必须由设计者赋值的变量。计算前，必须由设计者赋值的变量。1、独立变量数、独立变量数NV（2）描述系统与外界能量交换和功

12、交换的变量数。）描述系统与外界能量交换和功交换的变量数。NV=（C+2）+能量、功交换变量数能量、功交换变量数（1）物流独立变量数物流独立变量数20第二十张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算2、约束关系数、约束关系数NC的确定的确定（1）物料衡算式）物料衡算式c个个 （2）能量衡算式）能量衡算式1个个（3）相平衡式）相平衡式有有c（1）个）个（4）化学平衡式）化学平衡式（5）内在关系式）内在关系式指约定关系指约定关系3、设计变量、设计变量21第二十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简

13、捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算4、求、求Na确定确定Nx进料条件进料条件压力级数压力级数5、单元的设计变量数的确定、单元的设计变量数的确定22第二十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算6、装置设计变量、装置设计变量的确定的确定（1）按每一股单相物流有（）按每一股单相物流有（c+2）个变量，计算进料物流所）个变量，计算进料物流所确定的固定设计变量数；确定的固定设计变量数；（2）确定装置中具有不同压力的数目；）确定装置中具有不同压力的数目；（3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数；）上述两项之和即为装置的固定设计

14、变量数；（4）将）将串级单元数串级单元数，分配器数分配器数，侧线采出单元数侧线采出单元数以及以及传热单传热单元的数元的数目相加，便是装置的可调设计变量数。目相加，便是装置的可调设计变量数。（*表表3-1中中Na=1的单元）的单元）（5）装置的设计变量：）装置的设计变量：23第二十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.2多组分精馏过程多组分精馏过程1、有关概念、有关概念LK、HK、LNK、HNK，关关键键组组分分选选择择的的原原则则，分分配配组分及非分配组分，恒浓区，夹点。组分及非分配组分，恒浓区，夹点。关键组分关

15、键组分精馏过程由设计者指定浓度或提出分精馏过程由设计者指定浓度或提出分离要求（如指定回收率）的那两个组分。离要求（如指定回收率）的那两个组分。结论：精馏塔中，结论：精馏塔中，温度分布温度分布主要反映主要反映物流的组成物流的组成；而而总的级间流量分布总的级间流量分布则主要反映则主要反映热量衡算的限制热量衡算的限制。24第二十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算清清晰晰分分割割馏馏出出液液中中除除了了HK外外，没没有有其其他他重重组组分分，釜液中除了釜液中除了LK外，没有其他轻组分。外，没有其他轻组分。精精馏馏操操作作的的

16、两两种种极极限限情情况况：Rm下下精精馏馏操操作作需需要要无无穷穷多多块块理理论论板板才才能能完完成成分分离离任任务务；全全回回流流的的意意义义、特点。特点。2、恩恩德德伍伍德德法法计计算算最最小小回回流流比比的的步步骤骤，计计算算中中应应注注意意的问题。的问题。3、芬斯克公式的几种形式、公式使用条件、芬斯克公式的几种形式、公式使用条件，使用中，使用中应注意的问题。应注意的问题。25第二十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算Fenske方程方程的几种形式的几种形式26第二十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.

17、3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算组分分配组分分配：将：将Fenske方程变形可得各组分流量分配。方程变形可得各组分流量分配。（3-12）27第二十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算 由由吉吉利利兰兰图图或或由由耳耳波波和和马马多多克克斯斯关关联联图图求求N求求理理论论板板数的查图方法、步骤、使用条件及注意的问题。数的查图方法、步骤、使用条件及注意的问题。适宜进料位置的确定方法。适宜进料位置的确定方法。4、实际回流比、理论板数和适宜进料位置的确定、实际回流比、理论板数和适宜进料位置的确

18、定5、简捷法（、简捷法（FUG）设计精馏塔的步骤）设计精馏塔的步骤（1）根据工艺条件和经验数据确定对关键组分的分离要求；）根据工艺条件和经验数据确定对关键组分的分离要求；（2）按清晰分割作物料衡算，求）按清晰分割作物料衡算，求D、W、xiD和和xiW的初值；的初值；28第二十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算（3）由）由xiD和和xiW计算塔顶和塔底温度及全塔相对挥发度的计算塔顶和塔底温度及全塔相对挥发度的平均值；平均值；（4）利用芬斯克方程求出）利用芬斯克方程求出Nm；（5）利用芬斯克方程计算非关键组分分配比，然后

19、按非）利用芬斯克方程计算非关键组分分配比，然后按非清晰分割作物料衡算；清晰分割作物料衡算；（6）用恩德伍德公式求用恩德伍德公式求Rm；29第二十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算（7）由吉利兰图或耳波和马多克斯图求）由吉利兰图或耳波和马多克斯图求N并确定适宜进料并确定适宜进料板位置；板位置；（8）由全塔效率求操作回流比下的实际板数；）由全塔效率求操作回流比下的实际板数；（9）由热量衡算求冷凝器和再沸器的热负荷。）由热量衡算求冷凝器和再沸器的热负荷。其中，（其中，（2）、（）、（4）、（）、（5）必须熟练掌握。）必须熟

20、练掌握。30第三十张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.3萃取精馏和共沸精馏萃取精馏和共沸精馏1、有关概念、有关概念 特特殊殊精精馏馏、萃萃取取精精馏馏、共共沸沸精精馏馏，共共沸沸精精馏馏和和萃取精馏的异同点，溶液的正偏差和负偏差。萃取精馏的异同点，溶液的正偏差和负偏差。2、萃取精馏过程溶剂的作用、萃取精馏过程溶剂的作用31第三十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算萃取精馏过程萃取精馏过程S作用可归纳为以下几点：作用可归纳为以下几点：（1）

21、溶液性质的影响，最好为与）溶液性质的影响，最好为与1形成正偏差，与形成正偏差，与2形成形成负偏差的体系；负偏差的体系；（2）溶剂浓度的影响（稀释作用）使原溶液中各组分的）溶剂浓度的影响（稀释作用）使原溶液中各组分的作用减弱，作用减弱，S量要大（一般量要大（一般xS为为0.60.8）。）。3、萃取精馏过程溶剂选择的原则及三种选择方法、萃取精馏过程溶剂选择的原则及三种选择方法4、萃取精馏流程及萃取精馏塔的分段、萃取精馏流程及萃取精馏塔的分段6、萃取精馏操作设计的特点、萃取精馏操作设计的特点5、萃取精馏塔内流量分布、和浓度分布特点、萃取精馏塔内流量分布、和浓度分布特点32第三十二张，PPT共六十页，

22、创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算7、共沸物的特征和共沸组成的计算、共沸物的特征和共沸组成的计算（1）共沸物的特征：）共沸物的特征：a共沸点对应共沸组成共沸点对应共沸组成x=y;b过了共沸点，轻、重组分互换；过了共沸点，轻、重组分互换；c原料组成在共沸点一侧，可得一纯组分和一共沸物。原料组成在共沸点一侧，可得一纯组分和一共沸物。33第三十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算（2）共沸组成的计算（简单过程）共沸组成的计算（简单过程）34第三十四张，PPT共六十页，创

23、作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算8、能能设设置置采采用用双双塔塔分分离离均均相相共共沸沸物物和和非非均均相相共共沸沸物物的精馏流程的精馏流程。9、确定连续操作共沸精馏两端产品的几点考虑、确定连续操作共沸精馏两端产品的几点考虑（1）精馏产品不仅与塔的分离能力有关，还与全部进）精馏产品不仅与塔的分离能力有关，还与全部进料组成所在区域有关；料组成所在区域有关；（2）加入）加入S对精馏的影响（量要合适）；对精馏的影响（量要合适）；（3）共沸剂加入位置。）共沸剂加入位置。35第三十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分

24、析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算10、共沸精馏和萃取精馏的比较、共沸精馏和萃取精馏的比较共同点：共同点：都加入都加入S使使；计算所用基本关系都是物量衡算、热量计算所用基本关系都是物量衡算、热量衡算衡算和相平衡关系。和相平衡关系。不同点：不同点：（1）共沸精馏中所用）共沸精馏中所用S至少与被分离物料中一个组分形成至少与被分离物料中一个组分形成共沸物，萃取精馏无此限制；共沸物，萃取精馏无此限制；（2）共沸精馏中）共沸精馏中S从塔顶蒸出，消耗热能较大；从塔顶蒸出，消耗热能较大；（3）萃取精馏只可用于连续操作；）萃取精馏只可用于连续操作；（4）共沸精馏）共沸精馏T较低，更适合分离热敏性物料

25、。较低，更适合分离热敏性物料。36第三十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.4吸收和蒸出过程吸收和蒸出过程1、有关概念及基本知识、有关概念及基本知识 物物理理吸吸收收、化化学学吸吸收收、关关键键组组分分的的定定义义，吸吸收收和和蒸蒸出出的的流流程程，吸吸收收和和精精馏馏的的区区别别，塔塔顶顶和和塔塔底底吸吸收收的的限限度度，最最小液气比、相对吸收率、吸收率、相对蒸出率、蒸出率。小液气比、相对吸收率、吸收率、相对蒸出率、蒸出率。2、吸吸收收因因子子A的的定定义义式式，在在吸吸收收中中的的意意义义及及影影响响因因素

26、。素。37第三十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算3、物理吸收过程和精馏过程的比较、物理吸收过程和精馏过程的比较相同点相同点：均属于传质分离过程。：均属于传质分离过程。不同点不同点：精馏过程是精馏过程是气液相双向传质气液相双向传质，利用组分的挥发度的不同实现分，利用组分的挥发度的不同实现分离，物理吸收过程是气相分子向液相的离，物理吸收过程是气相分子向液相的单方向分子扩散和传质过程单方向分子扩散和传质过程，利用组分在吸收剂中溶解度的不同实现分离。利用组分在吸收剂中溶解度的不同实现分离。精馏指定精馏指定两个关键组分两个关

27、键组分的分离要求，而吸收只能指定的分离要求，而吸收只能指定一个关键组一个关键组分分。38第三十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算精馏引入精馏引入能量媒介能量媒介，吸收引入，吸收引入物质媒介物质媒介。精馏塔一般是精馏塔一般是一股进料两股出料一股进料两股出料，吸收塔有，吸收塔有两股进料和两股两股进料和两股出料出料。由于吸收液从塔顶注入，富气（原料气）由塔底加入，吸收过由于吸收液从塔顶注入，富气（原料气）由塔底加入，吸收过程放出溶解热，因此吸收塔内程放出溶解热，因此吸收塔内从塔顶到塔釜从塔顶到塔釜，关键组分气、液相关键组分

28、气、液相浓度都是上升的浓度都是上升的，一般情况下，一般情况下，温度也是逐步上升的温度也是逐步上升的。精馏塔内可。精馏塔内可视作视作恒摩尔流恒摩尔流计算，并可按计算，并可按清晰分割清晰分割和非清晰分割对物料进行预分和非清晰分割对物料进行预分配。配。39第三十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.3多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算选定选定关键组分关键组分及其及其吸收率吸收率；确定确定最小液气比最小液气比和和操作液气比操作液气比；计算计算理论板数理论板数N（3-82）；）；计算计算其它组分吸收率其它组分吸收率；求求v1，y1，L0，lN，xN等。等。4、吸收过

29、程设计计算的步骤：、吸收过程设计计算的步骤：40第四十张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算1、平衡级的、平衡级的MESH方程方程（1）物料衡算式（）物料衡算式（M）（2）相平衡关系（）相平衡关系（E）41第四十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算（3）摩尔分率加和式（）摩尔分率加和式（S）S方程用于求各板温度。方程用于求各板温度。（4）热量衡算式（）热量衡算式（H）H方程用于求各板的气液相流量。方程用于求各板的气液相流量。42第四十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.

30、4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算2、逐级计算用的基本方程、逐级计算用的基本方程（1）相平衡方程（）相平衡方程（E）露点方程露点方程 泡点方程泡点方程 43第四十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算（2）物料衡算方程（操作线方程）物料衡算方程（操作线方程）3、逐板计算法的步骤、逐板计算法的步骤 从上向下计算时塔顶采用部分冷凝器及塔顶采用全凝器时步从上向下计算时塔顶采用部分冷凝器及塔顶采用全凝器时步骤；从下向上计算时计算步骤。骤；从下向上计算时计算步骤。进料位置及计算中值的确定。进料位置及计算中值的确定。44第四十四张，

31、PPT共六十页，创作于2022年6月1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算4、适宜进料位置的确定及计算结果的校核、适宜进料位置的确定及计算结果的校核 从上往下算时（操作关系从上往下算时（操作关系xi，j-1yi，j）从下往上算时（操作关系从下往上算时（操作关系yi,j-1xi,j）45第四十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算5、计算起点的确定、计算起点的确定（1）对只有）对只有LNK的物系，的物系，D的估计比较准确，从的估计比较准确，从塔顶开始逐级计算；塔顶开始逐级计算；（2）对只有）对只有HNK的物系，的物系，W的

32、估计比较准确，从的估计比较准确，从塔釜开始逐级计算；塔釜开始逐级计算；（3）对既有）对既有LNK又有又有HNK的物系，可分别从两端的物系，可分别从两端开始往进料处逐级计算。开始往进料处逐级计算。46第四十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.4多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算 三三对对角角线线距距阵阵法法是是最最常常用用的的多多组组分分多多级级分分离离过过程程的的严严格格计计算算方方法法，它它以以方方程程解解离离法法为为基基础础，将将MESH方方程程按按类类型型分分为为三三组组，既既修正修正M方程、方程、S方程和方程和H方程方程，然后分别求解。，然后分别求解。在在泡泡点

33、点法法计计算算中中，利利用用修修正正M-方方程程计计算算液液相相组组成成；利利用用S-方方程程在在内内层层循循环环中中计计算算各各级级温温度度；利利用用H-方方程程在在外外层层循循环环中中计计算算气气相相流率流率。6、三对角线距阵法、三对角线距阵法7、泡点法、泡点法47第四十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.5分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率气液传质设备处理能力的影响因素气液传质设备处理能力的影响因素气液传质设备处理能力的影响因素气液传质设备处理能力的影响因素5.1.15.1.1液泛液泛液泛液泛雾沫雾沫雾沫雾沫夹带夹带夹带夹带压力压力压力压力降降降降停留停留停留停留

34、时间时间时间时间48第四十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.5分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率实际板与理论板的差异实际板与理论板的差异理理 论论 板板实实 际际 板板1.离开板的气液相浓度离开板的气液相浓度达到达到平衡平衡；达到平衡要无限长时间。影响因素：塔达到平衡要无限长时间。影响因素：塔板结构、流动情况和物性等。板结构、流动情况和物性等。2.气液两相气液两相完全混合完全混合，板上浓度均一；板上浓度均一；板上液相浓度径向分布，液体入口处浓板上液相浓度径向分布，液体入口处浓度高，进入的气相各点浓度不相同。度高，进入的气相各点浓度不相同。3.均匀流动，各点均匀流动，各

35、点停留停留时间相同时间相同；不均匀流动，各点停留时间不同。不均匀流动，各点停留时间不同。4.无雾沫夹带、漏液、无雾沫夹带、漏液、液相泡沫夹带等液相泡沫夹带等。有雾沫夹带、漏液、液相泡沫夹带等。有雾沫夹带、漏液、液相泡沫夹带等。49第四十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.5分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率气液传质设备的效率的表示方法气液传质设备的效率的表示方法气液传质设备的效率的表示方法气液传质设备的效率的表示方法5.1.2.15.1.2.1全塔全塔全塔全塔效率效率效率效率板板板板效率效率效率效率点点点点效率效率效率效率等板等板等板等板高度高度高度高度50第五十张，P

36、PT共六十页，创作于2022年6月1.5分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率气液传质设备的效率的影响因素气液传质设备的效率的影响因素气液传质设备的效率的影响因素气液传质设备的效率的影响因素5.1.2.25.1.2.2传质传质传质传质速率速率速率速率流型流型流型流型混合混合混合混合雾沫雾沫雾沫雾沫夹带夹带夹带夹带物性物性物性物性51第五十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离过程的节能1、有关概念、有关概念-Wmin,T的意义：表示分离过程能耗的最低限。的意义：表示分离过程能耗的最低限。分离的最小功、热力学效率、等当功、有效能定义、分离的最小功、热力学效率

37、、等当功、有效能定义、多效精馏等。多效精馏等。热力学效率热力学效率等当功等当功有效能定义式有效能定义式52第五十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离过程的节能2、等温等压分离理想气体和理想溶液耗功的规律、等温等压分离理想气体和理想溶液耗功的规律将将等等分分子子混混合合物物分分离离成成两两个个纯纯组组分分时时所所需需-Wmin,T要要比比分分离离其其它混合物所需它混合物所需-Wmin,T要大。此时无因次最小功为要大。此时无因次最小功为0.6931。同同一一进进料料组组成成yA,F，分分离离成成两两个个纯纯组组分分比比分分离离成成两两个个非非纯纯组组分所需分所需-Wm

38、in,T要大，产品纯度越高，要大，产品纯度越高，-Wmin,T越大。越大。等温分离理想溶液混合物的等温分离理想溶液混合物的-Wmin,T与等温分离理想气体混与等温分离理想气体混合物相同。合物相同。53第五十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离过程的节能3、等温分离非理想物系最小功耗的规律、等温分离非理想物系最小功耗的规律若溶液为若溶液为正偏差正偏差时（即时（即），等温分离），等温分离-Wmin,T将比分离理想溶液时小；将比分离理想溶液时小；若溶液为若溶液为负偏差负偏差时（即时（即），等温分离），等温分离-Wmin,T将比分离理想溶液时大；将比分离理想溶液时大；对于

39、对于完全不互溶完全不互溶体系（即体系（即）-Wmin,T等于零。等于零。54第五十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离过程的节能4、精馏过程的净耗功的计算、精馏过程的净耗功的计算5、分离过程热力学效率的一般规律、分离过程热力学效率的一般规律 只依靠外加能量的分离过程，热力学效率较高；只依靠外加能量的分离过程，热力学效率较高；除加入除加入ESA，还需加入，还需加入MSA的分离过程，热力学效率的分离过程，热力学效率较低；较低；速率控制的分离过程热力学效率更低。速率控制的分离过程热力学效率更低。55第五十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离

40、过程的节能6、精馏过程热力学不可逆的原因、精馏过程热力学不可逆的原因 三传的不可逆性：三传的不可逆性：（1）流体流动是有压力差）流体流动是有压力差；（2）传热时有一定温差；）传热时有一定温差；（3）传质过程有浓度差。）传质过程有浓度差。7、提高精馏过程热力学效率的途径、提高精馏过程热力学效率的途径（1）降低流动过程的压力差，变板式塔为填料塔）降低流动过程的压力差，变板式塔为填料塔是降低提高生产能力的主要途径；是降低提高生产能力的主要途径；56第五十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离过程的节能（2）减小塔顶冷凝器和塔底再沸器的温度差）减小塔顶冷凝器和塔底再沸器的温

41、度差,常常采用高效换热器或改进操作方式；采用高效换热器或改进操作方式；（3）在较小）在较小R或不同或不同R（设中间再沸器或中间冷（设中间再沸器或中间冷凝器）下操作，降低传热传质的不可逆性，凝器）下操作，降低传热传质的不可逆性，提高热力学效率；提高热力学效率；（4）采用双效或多效精馏。）采用双效或多效精馏。57第五十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.6分离过程的节能分离过程的节能8、对普通精馏塔塔序选择的经验规则、对普通精馏塔塔序选择的经验规则按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；最难分离组分应放在塔序的最后；最难分离组分应放在塔

42、序的最后；应使各塔的馏出液和釜液摩尔流率尽量接近；应使各塔的馏出液和釜液摩尔流率尽量接近；分离回收率很高的组分的塔应放在塔序最后；分离回收率很高的组分的塔应放在塔序最后；进料含量高的组分尽量提前分出。进料含量高的组分尽量提前分出。58第五十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月1.7其它分离技术和分离过程的选择其它分离技术和分离过程的选择 1膜通常是由什么材料制成？膜通常是由什么材料制成？2膜分离与精馏过程的最大区别？膜分离与精馏过程的最大区别？3膜分离过程的特点？膜分离过程的特点？4列出五种最常见的膜分离过程并给出每一个过程列出五种最常见的膜分离过程并给出每一个过程的工业应用实例。的工业应用实例。5简述吸附过程的优点和缺点。简述吸附过程的优点和缺点。6简述吸附质被吸附剂吸附简述吸附质被吸附剂吸附脱附机理。脱附机理。思考题思考题59第五十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看9/19/2022第六十张，PPT共六十页，创作于2022年6月