化工分离工程知识串讲PPT优秀PPT.ppt

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1、一、泡点计算一、泡点计算1、泡点计算与有关方程、泡点计算与有关方程已知已知 求求 相平衡关系相平衡关系：浓度总和式浓度总和式：相平衡常数关联式相平衡常数关联式：2 2、计算方法、计算方法平衡常数与组成无关的泡点计算平衡常数与组成无关的泡点计算 1 1、混合物的相混合物的相态态 推断混合物在指定温度和压力下是否处于两相推断混合物在指定温度和压力下是否处于两相区区 =1=1 进料处于进料处于泡点泡点 1 1 可能为汽液两相区可能为汽液两相区 1 1 1 可能为汽液两相区可能为汽液两相区 1 1 进料为过热蒸汽进料为过热蒸汽 2.名词说明名词说明关键组分：关键组分：在在设设计计或或操操作作限限制制中

2、中，有有确确定定分分别别要要求求，且且在在塔塔顶顶、塔塔釜釜都都有有确确定定数数量量的的组组分分称称为为关关键键组分。组分。轻轻关关键键组组分分，指指在在塔塔釜釜液液中中该该组组分分的的浓浓度度有有严严格格限限制制，并并在在进进料料液液中中比比该该组组分分轻轻的的组组分分及该组分的绝大部分应从塔顶采出及该组分的绝大部分应从塔顶采出重关键组分，重关键组分，塔顶塔顶重重塔釜塔釜 2.4.1 萃取精馏 一、流程ABSA，B特点：特点：1.二塔串联二塔串联;2.S犯难挥发组分，犯难挥发组分，一般在近于塔顶一般在近于塔顶 加入加入.加入萃取剂的原则1、不形成恒沸物2、沸点较料液中组分高溶剂的作用溶剂的作

3、用：体现：原溶液沸点差不大（）非理想性不很强时，稀释原溶液：体现：当原溶液沸点差大，非理想性很强时，加S后，浓度下降，而增加，由（2-162）：小，突出了作用。对原溶液1、2组分产生不同的作用，提高12a恒沸精馏流程(1)系统有一对二元共沸物 丙酮为夹带剂，分别苯和环已烷。当塔顶产品不合格时,不能接受加大回流的方法来调整。一般调整方法有:加大萃取剂用量;削减进料量,同时削减塔顶产品的采出量。这也就是在不变更下降液量的前提下加大了回流比。吸取章节吸取章节原理不同原理不同吸取是依据各组分溶解度不同进行分别的。吸取是依据各组分溶解度不同进行分别的。精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分别。精馏利用组分

4、间相对挥发度不同使组分分别。物质传递的机理包括以下两种：物质传递的机理包括以下两种：分子扩散。分子扩散。对流传质对流传质双膜论惠特曼要点：1、气液相界面两侧各存在一层静止的或作层流流淌的气膜和液膜 2、传质阻力集中于该两测的液膜和气膜 3、界面无阻力吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算塔顶塔顶塔底塔底稀端稀端浓端浓端（3-35）（3-36）全塔物料衡算：全塔物料衡算：（3-37）物理吸取：A的扩散通量即通过液膜传递的量化学吸取：液膜传递的量+液膜中A与B反应消耗量膜中反应通量（图3-12）增加因子：化学吸取与物理吸取速率的比值()化学吸取速率和增加因子1.化学吸取由于化学反应存在，降低液膜阻力，提

5、化学吸取由于化学反应存在，降低液膜阻力，提高了反应速率（提高了液膜传质系数）高了反应速率（提高了液膜传质系数）2.气膜：化学平衡变更了气膜：化学平衡变更了A的气相平衡分压，增大了的气相平衡分压，增大了推动力推动力平均吸取因子A 理论板数 的计算方法闪蒸闪蒸的定义计算公式2、三角形相图中协助线的作法及应用、三角形相图中协助线的作法及应用:R1E1、R2E2、R3E3连连线线都都有有确确定定斜斜率率，故故K点点一般不是溶解度曲线顶点。一般不是溶解度曲线顶点。S临界混溶点或褶点临界混溶点或褶点ABPQR1R2R3E1E2E3KB%ERS%A%C1C2C3C图图4-5 辅助线的作法及应用辅助线的作法及

6、应用萃取章节萃取章节 结论：萃取分别效果取决于两相区大小和联结线斜率，而这两结论：萃取分别效果取决于两相区大小和联结线斜率，而这两因素又为所选择萃取溶剂和操作温度确定。因素又为所选择萃取溶剂和操作温度确定。ABSRRFEEMEmEm联结线斜率越大，联结线斜率越大，萃余液浓度越小。萃余液浓度越小。相切时萃取液浓度最高相切时萃取液浓度最高温度越高，溶解度温度越高，溶解度大，两相区缩小大，两相区缩小萃取章节萃取章节Em已知某混合物已知某混合物组组成成XF，萃余液，萃余液组组成成XR，拟拟用用纯纯溶溶剂剂S进进行行单级单级萃取，溶解度曲萃取，溶解度曲线线如如图图示。在操作范示。在操作范围围内溶内溶质质

7、A的安排系数的安排系数kA=1，试说试说明用作明用作图图法求法求加入萃取加入萃取剂剂量？量？4.3.1 单级萃取单级萃取SABRFEM单级萃取的最小与最大萃取剂用量单级萃取的最小与最大萃取剂用量DG单级萃取的最小与最大萃取剂用量单级萃取的最小与最大萃取剂用量令令 b1=mS1/B,则则X1=XF/(b1+1)平衡线Y=mXY1Y2Y3Y4X4X3X2X1XFXYE1E2E3E4E04.3.2 多级错流萃取多级错流萃取（2）解析法）解析法萃取因数萃取因数同理同理错流，萃取剂与原溶剂不互溶错流，萃取剂与原溶剂不互溶（2）解析法）解析法 若平衡线为若平衡线为Y=mX，则依，则依据据第九章第九章式（式

8、（9-75）同样方法）同样方法可推导得到：可推导得到：YEP1S0X多级逆流萃取多级逆流萃取b=mS/B（12-15）（4-15a）表面活性剂：浓度越大，表面张力随时间下降越多，浓度越大，表面张力随时间下降越多，达到平衡的时间越短达到平衡的时间越短。亲水亲油（HLB）值3、界面现象四个基本定律拉普拉斯拉普拉斯(Laplace)公式公式弯曲界面附加压力弯曲界面附加压力开尔文开尔文(Kelvin)公式公式液面曲率与蒸汽压的关系液面曲率与蒸汽压的关系吉布斯吉布斯(Gibbs)吸附等温式吸附等温式溶液的表面吸附溶液的表面吸附杨杨(Young)润湿方程润湿方程固体表面的浸润与铺固体表面的浸润与铺展问题展

9、问题吸附等温线的类型吸附等温线的类型()在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。qpT1T2T3吸附等温线的类型吸附等温线的类型()常称为常称为S S型等温线。型等温线。在低压时为单分子层吸在低压时为单分子层吸附，但随着压力增加，附，但随着压力增加，形成多分子层吸附。形成多分子层吸附。吸附等温线的类型吸附等温线的类型()()这种类型较少见。这种类型较少见。在低压时就是多分子层在低压时就是多分子层吸附。当吸附剂和吸附吸附。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出质相互作用很弱时会出现这种等温线，如现这种等温线，如352K352

10、K时，时，BrBr2 2在硅胶上的吸附。在硅胶上的吸附。吸附等温线的类型吸附等温线的类型()()多孔吸附剂发生多多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，等温线。在比压较高时，有毛细凝合现象。例如有毛细凝合现象。例如在在323K323K时，苯在氧化铁时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种凝胶上的吸附属于这种类型。类型。吸附等温线的类型吸附等温线的类型()()发生多分子层吸发生多分子层吸附，有毛细凝合现象。附，有毛细凝合现象。例如例如373K373K时，水汽在时，水汽在活性炭上的吸附属于活性炭上的吸附属于这种类型。这种类型。（2）朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式

11、）朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式 1916 年，朗缪尔（年，朗缪尔（Langmuir）依据大量试验事实，从动）依据大量试验事实，从动力学观点动身，提出固体对气体的吸附理论，单分子层吸附力学观点动身，提出固体对气体的吸附理论，单分子层吸附理论，该理论的四个假设是：理论，该理论的四个假设是：.气体在固体表面上单分子层吸附。气体在固体表面上单分子层吸附。因为，固体表面吸附力场作用范围只有分子直径大小因为，固体表面吸附力场作用范围只有分子直径大小 (0.20.3 nm)，只有气体分子遇到固体空白表面，进，只有气体分子遇到固体空白表面，进 入此力场，才可能被吸附。入此力场，才可能被吸附。.固体表面匀

12、整，各个晶格位置的吸附实力相同，每个固体表面匀整，各个晶格位置的吸附实力相同，每个 位置吸附一个分子，吸附热为常数，与覆盖率位置吸附一个分子，吸附热为常数，与覆盖率 无关。无关。.被吸附在固体表面的相邻分子间无作用力，在各晶格被吸附在固体表面的相邻分子间无作用力，在各晶格 位置上吸附与解吸难易程度，与四周有无被吸分子无关。位置上吸附与解吸难易程度，与四周有无被吸分子无关。.吸附和解吸（脱附）呈动态平衡。当吸附速率等于解吸吸附和解吸（脱附）呈动态平衡。当吸附速率等于解吸 速率时，从表观看，气体不再被吸附或解吸，事实上两速率时，从表观看，气体不再被吸附或解吸，事实上两 者仍不断地进行，这时达到了吸

13、附平衡者仍不断地进行，这时达到了吸附平衡若设：若设：b为吸附作用平衡常数。为吸附作用平衡常数。可得：可得：BET理论与朗缪尔理论的相同、不同点的比照理论与朗缪尔理论的相同、不同点的比照:Langmuir 理论理论 BET 理论理论1 单单分分子子层层吸吸附附。只只有有碰碰撞撞到到固固体体空空白白表表面面上上，进进入入吸吸附附力力场场作作用用范范围围的的气气体体分分子子才才有有可可能被吸附。能被吸附。多多分分子子层层吸吸附附：被被吸吸附附的的分分子子可可以以吸吸附附碰碰撞撞在在它它上上面面的的气气体体分分子子；也也不不一一定定等等待待第第一一层层吸吸附附满满了了再再吸吸附附第第二二层层，而而是是

14、从从一开始就表现为多层吸附。一开始就表现为多层吸附。2 固固体体表表面面是是均均匀匀的的，各各晶晶格格位位置置处处吸吸附附能能力力相相同同，每每个个位位置置吸吸附附一一个个分分子子。吸吸附附热热是常数是常数，与覆盖率无关。，与覆盖率无关。固固体体表表面面是是均均匀匀的的，各各晶晶格格位位置置处处吸吸附附能能力力相相同同。因因第第二二层层以以上上各各层层为为相相同同分分子子间间的的相相互互作作用用，所所以以除除第第一一层层外外，其其余余各各层层吸吸附附热热都都相相等等，为被吸附气体凝结热。为被吸附气体凝结热。3 被被吸吸附附在在固固体体表表面面上上的的分分子子相互之间无作用力。相互之间无作用力。

15、被被吸吸附附在在固固体体表表面面上上的的分分子子横向横向相互之间无作用力。相互之间无作用力。4 吸吸附附平平衡衡是是动动态态平平衡衡，当当吸吸附附速速率率与与解解吸吸速速率率相相等等时时达达到吸附平衡。到吸附平衡。当当吸吸附附达达到到平平衡衡时时，每每一一层层上上的的吸吸附附速速率率与与解解吸吸速速率率都都相等。相等。BET 的两参数公式可写成直线形式：的两参数公式可写成直线形式：在测定不同压力在测定不同压力 p 下的吸附量下的吸附量V a 后，若以后，若以对对p/p 作图，可得一直线，由其斜率及截距可求出作图，可得一直线，由其斜率及截距可求出 c 与与 。由由 及公式及公式:可求吸附剂比表可

16、求吸附剂比表面积。面积。4吸附速率吸附速率吸附过程通常分为三步：吸附过程通常分为三步：外扩散：吸附质从流体中传递到吸附剂的外表面外扩散：吸附质从流体中传递到吸附剂的外表面内扩散：吸附质分子从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上内扩散：吸附质分子从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上的微孔扩散进入颗粒内部而到达吸附剂的内表面处的微孔扩散进入颗粒内部而到达吸附剂的内表面处在吸附剂的内表面上吸附质被吸附在吸附剂的内表面上吸附质被吸附外扩散或内扩散为吸附的限制步。外扩散或内扩散为吸附的限制步。物理吸附向化学吸附的转变H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中，供应一点活化能，就可以转变成化学吸附。H2分子从P到达a点

17、是物理吸附，放出物理吸附热Qp，这时供应活化能Ea，使氢分子到达P点，就解离为氢原子，接下来发生化学吸附。这活化能这活化能Ea远小于远小于H2分子的解分子的解离能，这就是离能，这就是Ni为什么是一个好的为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的缘由。加氢脱氢催化剂的缘由。1、浮选机理浮选过程可用吸附或粘附两种机理说明。2、液膜是分隔两个液相的第三液相,它与被分隔液体的互溶度微小。膜相液通常由膜溶剂、载体、表面活性剂、稳定剂所组成。3.液膜分别的传质机理7.1其他分别方法其他分别方法选择性渗透选择性渗透滴内相有化学反应滴内相有化学反应膜相化学反应膜相化学反应吸附和萃取吸附和萃取液膜分别工艺对分别效果的影响

18、液膜分别工艺对分别效果的影响1、混合强度、混合强度搅拌速度（制备液膜、液膜萃取）搅拌速度（制备液膜、液膜萃取）2、操作时间、操作时间制乳时间，乳液放置时间制乳时间，乳液放置时间接触分别时间接触分别时间3、料液的浓度，酸度、料液的浓度，酸度适合于低浓度的提取适合于低浓度的提取pH影响影响(3个方面个方面)4、操作温度 温度上升，提高传质；降低了液膜的稳定性和分别效率安排比削减；粘度降低；增到了膜相的挥发；表面活性剂的水解电渗析：电渗析：.海水脱盐海水脱盐.牛奶组分的调整牛奶组分的调整.果汁的调味果汁的调味电极的排列，电渗析的作用电极的排列，电渗析的作用不同吸附剂的脱水性能一般：脱气体中微量水份分子筛脱气体中大量水份硅胶、活性氧化铝返回返回7.2.4吸附分别工艺介绍ti吸附质首先出现在床层出口端时间；吸附质首先出现在床层出口端时间；tb对应馏出物最大允许浓度时间，称破点时间；对应馏出物最大允许浓度时间，称破点时间；te床层饱和时间。床层饱和时间。（te-ti）对应床层吸附区或传质区长度对应床层吸附区或传质区长度一、固定床吸附