分离工程 第二章-2概要
分离工程 第二章-2讲解
②相对挥发度法——计算步骤
已知 设T xi, P
Pis , Pks , ...
i=1,2,…k…c
Ki
Pi s P
?
Y
yi 1
N
ik
Ki Kk
Pi s Pks
ik xi
T
Pks
Kk
ik xi
Pks f (T )
Pks Kk P
K k
1 ik xi
Tb，yi
24
C个
未知变量：
2C+2个
15
2.2.1 泡点温度和泡点压力计算
已知 xi (i=1,2,…c),P 或 T
计算方程有：
yi ,T或P
①相平衡关系 ②浓度和式
yi = Ki xi (i=1,2, …c)
c
yi 1
i 1
c
xi 1
i 1
C
1 2C+2
1
③汽液平衡常数关联式 Ki = f (P, T, xi, yi) C
(SRK or RKS)
Peng-Robinson (P-R)
Equation
p RT V
p ZRT V
p
RT V b
V
2
a
bV
Equation constants and function
None
Z zpr ,Tr , Zc or as derived from date
与实验 值相近
A.逸度系数法
K
C
2
1.742
B.列线图法
K
C
2
1.95
化工分离工程分章重点综述
分离因:'j X il/X jiX i2/X j2第一章化工分离工程概述分离过程的分类：机械分离、传质分离传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生，按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率分离过程。
平衡分离过程是借助分离媒介（如热量、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。
分离媒介可以是能量媒介（ESA）或物质媒介（MSA ），有时也可两种同时应用。
蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附速率分离过程是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。
气体扩散、热扩散、电渗析、电泳、反渗透、超过滤分离方法的选择可行性、分离过程类别的选择、产品的价格、产品的热敏性、物质与分子的性质、经济性、安全与环保、经验分离过程类别的选择分子特性：分子重量、Van der Waals体积、Van der Waals面积、偶极矩、极化度、双电常数、电荷、旋转半径热力学与传递性质：蒸气压、溶解度、吸附活性、扩散特性第二章精馏蒸馏（Distillation ）:借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作方法。
简单蒸馏（simple distillation）：混合液受热部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝，分批收集不同组成的馏出液产品。
平衡蒸馏（equilibrium distillation）：釜内液体混合物被部分汽化，使气相与液相处于平衡状态，然后将气相与液相分开，是一种单级蒸馏操作。
精馏（rectification）：液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。
精馏计算：物料衡算，热量衡算，相平衡关系计算方法：双组份常用图解法；多组分常用简捷法、严格计算法普通精馏不适用下列物料的分离：（1）待分离组分间的相对挥发度很接近于1。
分离工程第二章
板框过滤机
回转真空过滤机
Knife
Dry Wash Immersion
Cake Feed
Rotary vacuum filter 真空旋转过滤机
第二节 细胞破碎
• 许多生物产物在细胞培养过程中不能分 泌到胞外，而保留在细胞内。
• 如一些胞内酶、部分外源基因表达产物 和植物细胞产物等。这类生物产物在固 液分离后，需对收集到的菌体或细胞进 行细胞破碎（Cell disruption)，使目标 产物释放到液相中。
• 除去细胞碎片后，再进行后续分离纯化 操作。
一、细胞的结构
• 不同种类的细胞结构差别很大，破碎的 难易程度不同： 植物细胞＞真菌（如酵母菌）＞革兰氏 阳性细菌＞革兰氏阴性细菌＞动物细胞。
18μ L
Zg
4
Nr
22
vs
2
2d 2 s
9L
L N 2r
Sr 2
其中：r为离心半径；为旋转角速度；N为离心机转数； S为沉降系数，是溶剂物性的函数。
• 2、离心分离法
（1）差速离心分级（Differential centrifugation)
•生化工业中最常用的离心分离法，细 胞的分离为一级分级分离。实际应用 中据实际物系的特点、分离目的和所 需分离程度，选择适当的离心机转数 和时间，可使料液中不同组分得到分 级分离。
Filtrate
Dry vacuum pump
Air out
pump
Barometric seal
Figure 2.2 Flowsheet for continuous rotary vacuum filtration
分离工程第2章多组分分离基础精品PPT课件
• 设计变量：确定设计中已知变量 • 对于一个只有一处进料的二组分精馏塔，如果
已知进料流率，进料组成浓度，进料状态，塔 压(固有的4个变量)，再规定馏出液浓度A or B ， 釜液回收率A or B 和回流比，则可计算出理论 板数（精馏段和提馏段板数，确定适宜的进料 位置）和冷凝器及再沸器的热负荷。 • 复杂体系
3
2.1.1 设计变量
• （1）设计变量
• 在化工原理课程中，对双组分精馏和单组分吸收 等简单传质过程进行过较详尽的讨论。然而，在 化工生产实际中，遇到更多的是含有较多组分或 复杂物系的分离与提纯问题。
• 在设计多组分多级分离问题时，必须用联立或迭 代法严格地解数目较多的方程，这就是说必须规 定足够多的设计变量，使得未知变量的数目正好 等于独立方程数，因此在各种设计的分离过程中， 首先就涉及过程条件或独立变量的规定问题。
9
• 能量交换数：有热与功的输入和输出，就要增加 相应的能量交换数。
• 系统与环境间能量交换数的确定：有一股热量交 换，增加一个变量数。既有一股热量交换，又有 一股功交换时，应增加两个变量数。
10
• 约束数 Nc
• 约束数可以依靠热力学第一定律和第二定律来计算， 即由物料衡算，热量衡算和平衡关系写出变量之间的 关系式。
调设计变量Na，Nx是指确定进料物流的那些变量
（进料组成和流量）以及系统的压力，这些变量常
常是由单元在整个装置中的地位，或装置在整个流
程中的地位所决定，也就是说，实际上不要由设计
者来指定，而Na才是真正要由设计者来确定的，因 此郭氏法的目的是确定正确Na的值。
8
(2)独立变量与约束数
• 系统的独立变量数由出入系统的各物流的独立变量数 以及系统与环境进行能量交换情况来决定。
讲义-化工分离工程-第二章
第二章精馏Chapter 2 Distillation主要内容及要求：1.相平衡常数计算：状态方程法，活度系数法2.泡点、露点计算（1）泡点计算：在一定P(或T)下，已知x i，确定T b(或P b)和y i（2）露点计算: 在一定P(或T)下，已知y i，确定T b(或P b)和x i3.等温闪蒸计算：给定物料的量与组成，计算在一定P和T下闪蒸得到的汽相量与组成，以及剩余的液相量与组成。
4.掌握多组分精馏过程的基本原理、流程以及简捷计算方法；5.掌握萃取精馏和共沸精馏的原理、流程及其简捷计算法。
授课主要内容：2.1 概述2.2 汽液相平衡2.3 精馏计算2.4 特殊精馏2.5 板效率2.1 概述精馏原理:精馏是分离液体混合物的单元操作，是利用混合物中各组分挥发度的差异及回流的工程手段，实现组分的分离。
不适宜用普通精馏进行分离的物系：1. 1→AB α2.1=AB α3. 热敏性物料4. 难挥发组分的稀溶液2.1.1 理论板、板效率以及填料的理论板当量高度（HETP ）1. 理论板理论板= f(相平衡,分离要求,操作参数)⏹ 所谓理论塔板，如右图所示，即气、液两相在塔板上充分接触，混合进行传质、传热后，两相组成均匀且离开塔板的气、液两相呈相平衡关系。
显然，在相同条件下，理论板具有最大的分离能力，是塔分离的极限能力。
该状态可由热力学方法求解确定，离开塔板的气、液两相存在的相平衡关系由以下关系式表达： ⏹ 相平衡关系：y i =k i ·x i相平衡关系是传质过程趋向的目标，或所达到的热力学极限状态。
理论板是一个理想化了的两相间接触传质场所，也称为平衡级。
理论板符合以下三条假设：1）进入该板的不平衡物流在其间充分接触传质，使离开该板的汽液两相物流间达到了相平衡；2）在该板上发生接触的汽液两相各自完全均匀，板上各点汽相浓度和液相浓度各自都相同；3）该板上充分接触后的汽液两相实现了完全机械分离，不存在夹带、泄漏。
《分离工程第二章》课件
通过分离工程中的技术手段，将污水中的悬浮物、油、重金属等污 染物进行分离和去除。
大气治理
通过分离工程中的技术手段，将大气中的颗粒物、有害气体等进行 分离和去除。
固废处理
在固废处理中，分离工程用于将固体废物中的不同组分进行分离和回 收。
食品工业领域
食品加工
在食品加工中，分离工程用于分离食品中的不同组分，如牛奶中 的奶油和脱脂品添加剂， 如味精、食用香精等。
食品安全检测
通过分离工程中的技术手段，对食品中的有害物质进行检测和分离 。
其他领域
制药工业
在制药工业中，分离工程用于分离和 纯化各种药物成分。
新能源领域
在新能源领域中，分离工程用于太阳 能电池板制造中的硅片切割和海水淡 化技术中的盐分去除。
脱水
将石油中的水分进行分离，以减少对设备和管道的腐蚀。
化工领域
化学反应
01
通过分离工程中的技术手段，实现化学反应的高效分离和产物
纯化。
精细化工
02
在精细化工中，分离工程用于分离高纯度的化学品，如染料、
农药、医药等。
合成气分离
03
将合成气中的不同组分进行分离，如一氧化碳、氢气、甲烷等
。
环境工程领域
环境工程
与环境工程学科的交叉融合，实现环保与分离工程的有机 结合。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
分离工程的特点
分离工程具有多样性、复杂性、 高效率和高精度等特点，能够实 现混合物中各组分的有效分离、 纯化和精制。
分离工程的重要性
分离工程在工业生产中的应用
分离工程广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域，是实现物质分离纯化的 关键技术之一。
生物分离工程第二章
➢板框压滤机 plate and frame filter
• 板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的 液压或进料贮槽中的气压。
广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵 母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含 量1-10%的悬浮液的分离。
39
第三十九页，编辑于星期日：二十点 五十四分。
2.2 细胞破碎
第二章 细胞分离与破碎
1
第一页，编辑于星期日：二十点 五十四分。
总体学习目的和要求
通过本章学习，要求掌握细胞分离 和目标产物释放的原理和方法，熟知各 种方法的优缺点和应用范围。
2
第二页，编辑于星期日：二十点 五十四分。
固液分离的目的
• 收集含生化物质的液相，分离除去固体悬浮物 （细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它 们的絮凝体等）。
11
第十一页，编辑于星期日：二十点 五十四分。
离心沉降和重力沉降只是对沉降的作用力不同，因此， 将式(1)中的g用Zg代替，可得离心沉降速度Vs为
或
s
2
2
d
2 P
(
S
9 L
L)N 2r
s
dr dt
Sr
2 .N
12
第十二页，编辑于星期日：二十点 五十四分。
即：
vs dP 2 (S L ) r 2 18L
过滤
• 过滤速度 • 过滤设备
31
第三十一页，编辑于星期日：二十点 五十四分。
过滤
过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差 ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而 固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单 元操作。
过滤介质 : 过滤采用的多孔物质。
织物状介质，棉花、石棉、蚕丝、麻、羊
分离工程各章知识点总结
分离工程各章知识点总结分离工程是指对混合物中不同组分进行分离和提纯的工艺过程。
在化工生产中，分离工程是非常重要的一部分，它涉及到原料的提取、产品的纯化、废物的处理等诸多方面。
分离工程的核心是通过不同的分离方法，将混合物中的各种组分分离出来，以获得纯度较高的单一物质。
分离工程主要包括以下几个方面：1、分离原理：分离工程的基础是分离原理，它包括各种分离方法的基本原理，如溶剂抽提、蒸馏、结晶、萃取、吸附、色谱等。
2、分离设备：分离工程中常用的设备包括离心机、蒸馏塔、萃取塔、结晶器、过滤器、冷凝器等。
3、分离过程：分离过程包括前处理、分离操作、后处理等环节，其中前处理包括混合物的预处理和预分离，分离操作包括各种分离方法的应用，后处理包括得到的产品的进一步提纯和废物的处理。
在分离工程中，要充分考虑原料的性质、产品的要求、成本的限制等因素，综合考虑各种因素，选择合适的分离方法和设备，设计出合理的分离工艺流程。
第二章：溶剂抽提溶剂抽提是一种常用的分离方法，它适用于多种情况下，如萃取有机物质、提取植物精华、分离金属离子等。
溶剂抽提的基本原理是通过合适的溶剂，溶解目标组分，并将其与底物分离。
在实际操作中，通常是将混合物和溶剂加热混合，再通过过滤或离心等操作将底物和溶液分离开来，接着通过蒸馏等方法将溶剂去除，得到目标组分。
溶剂抽提的优点包括操作简单、效率高、选择的溶剂可以回收利用等。
但也有其缺点，如溶剂的选择和回收比较麻烦，产生的有机废物处理也相对复杂。
第三章：蒸馏蒸馏是一种基本的分离方法，适用于分离挥发性组分的情况。
它的基本原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热混合物，使其中某些组分蒸发，再通过冷凝，将蒸气凝结收集下来，从而实现不同组分的分离。
蒸馏可以分为简单蒸馏、分馏、连续蒸馏等多种类型，根据实际需要选择合适的蒸馏方法。
蒸馏的优点包括分离效果好、操作相对简单、适用范围广等。
但它也有缺点，如耗能大、设备成本高、不适用于非挥发性组分的分离等。
分离工程概述(ppt 58张)
Q W
进出系统物流变量： n，zi，H，S，Q
系统对环境作功： W
（2015-2016第2学年)
吉林大学 珠海学院
分离工程
按热力学第一定律： （能量守恒） n Q n W （ 6 1 ） jH j kH k
进 出
设等温可逆过程： Q T [ n S n （ 6 2 ） k k jS j]
非理想溶液： E E Q （ W ） n H n H min ， T k k j j
出 进
（2015-2016第2学年)
吉林大学 珠海学院
分离工程
非等温分离： 系统的净功（总功）：
过程可逆时，可得最小分离功：
（2015-2016第2学年)
吉林大学 珠海学院
分离工程
6.1.3 净功消耗和热力学效率 通常，分离过程所需的能量多半是以热能形式 而不是以功的形式提供的。 一般以W净计算能量： 净功学院
分离工程
有效能定义： B H T S 代入（ 6 17 ） 0 T 0 n B n B T S （ 1 Q W （ 6 18 ） kk j j 0 产生 ） S T 出 进 由卡诺循环，可逆热机 等当功： T 0 W Q （ 1 ） （温度为 T 的热源向 T 环境传热所作 C 0 T
出 进
BF HF T 17601 .88 kJ/ kmol 0SF
W W W 入 出 净 T T 0 0 Q （ 1 ） Q （ 1 ） 6387113 . 3 kJ /h R C T T R C
B 分离23 .23 % W 净
（2015-2016第2学年)
分离工程复习总结
分离工程第一章 绪论第二章 细胞分离与破碎1. 常用的细胞破碎方法有哪些 ？①② 物理破碎碎。
→→温度差破碎法③④2. 在选择细胞破碎方法时需要考虑哪些因素？ ① 细胞处理量；② 细胞壁强度和结构(高聚物交联程度、种类和壁厚度)； ③ 目标产物对破碎条件的敏感性； ④ 破碎程度；⑤目标产物的选择性释放3. 名词解释：过滤：利用薄片形多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤。
凝聚：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。
絮凝：使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。
【在絮凝剂高分子聚合分子的作用下，基于架桥作用，胶体颗粒和聚合物交连成网，形成10 mm大小的絮凝团过程。
是一种以物理集合为主的过程。
】包含体：指细胞或细菌中高表达的蛋白质(也可以汇同其他细胞成分)聚集而成的不溶性颗粒。
4. 生化工业常用的分离设备有哪些？加压叶滤器、板框过滤器、旋转真空过滤器等。
5. 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。
机制：破坏双电层、水化层解体胶体吸附、氢键结合等。
絮凝剂种类：A、阳离子类：如聚丙烯酰胺(+)、聚苯烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺；B、阴离子类：如聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺(-)；C、非离子类：如聚丙烯酰胺(0)、环氧化乙烯。
第三章初级分离1. 名词解释：沉淀：由于物理环境的变化而引起溶质溶解度的降低、生成固体凝聚物的现象，称为沉淀。
盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为盐析。
盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。
这种现象称为盐溶。
分离工程期末知识总结
分配比
多组分精馏
对于多组分精馏，通常，把由设计者指定分离要求的这2 个组分称为关键组分。 其中 相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK）
相对不易挥发的组分称为重关键组分（HK）
设αih为非关键组分i对HK的相对挥发度。
若：i h l h :
— i为轻组分，表示： LNK
i h hh :
— i为重组分，表示： HNK
最小回流比概念
e y
xW x xD
Rm
xD ye
ye xe
最小回流是精馏操作的另一极限，操作回流比一定要大于最小 回流比。
最小回流比的计算公式-恩德伍德公式
Rm
i (xiD )m 1 i
i xiF 1 q
i
最小回流比
计算最小回流比的Underwood（恩德伍德）公式：
假设： 1、各组分相对挥发度是常数； 2、塔内汽液相流率为恒摩尔流。
的位置（按清晰分割处理，分只有轻非关键组分的 物系、只有重非关键组分的物系两种情况论述） 5、怎样用简捷法计算精馏过程的理论板板数。
特殊精馏
当待分离组分之间形成共沸物或相对挥发度接近1时，用普 通精馏是无法实现分离或是经济上不合理的。 此时，向体系中加入一种适当的新组分，通过与原体系中各 组分的不同作用，改变组分之间的相对挥发度，使系统变得 易于分离。 这类既加入能量分离剂又加入质量分离剂的精馏称为特殊精 馏或增强精馏。
特点：★F=D=W=0
★ L=V；L/V=1
★操作线方程： yn1 ,i xn,i
★板效率 最高
由于全回流，用 N m表示N，省去“均”：
Nm
lg（[
x x
A B
）D
（
x x
分离工程2-2
1. 正偏差与最低恒沸点
若溶液的蒸汽压对理想溶液发生正偏差，即
i >1，则形成最低恒沸物。
大量遇到的是正偏差系统。如果溶液中不同组
分的分子间的相互吸引比纯物质弱，或者由于
第二种物质的加入使分子的缔合程度降低，都
将减弱分子间的吸引倾向，使蒸汽压较理想的 为高，沸点较理想的为低。 pi=p0i i xi 当正偏差非常强烈，或两组分沸点相差不大时， 蒸汽压就不仅是偏离直线关系，甚至出现极值。
恒沸点的判断：
K1 p 12 K2 p
是否等于1
0 1 1 0 2 2
Байду номын сангаас
5. 恒沸组成与压力的关系
以混合物的摩尔汽化潜热H为依据，若组分1，2 的摩尔汽化潜热分别为H1和 H2，则当H1>H2时， 压力增大会使恒沸组成中组分1的含量增加，压力降 低则1的含量减少；反之则相反。
(3)
若恒沸剂同时对分离物系中两个组
分都形成恒沸时（即从塔顶和塔釜均引出恒
沸物），则恒沸剂在沿塔高的任何地方均可
引入。
3. 物料衡算
仍以例 7-6 的物系为例，计算其塔顶产物 D及塔釜产物 W， 以F=100kmol/h为基准（即每小时处理正庚烷—甲苯混合物 100kmol），设正庚烷为下标1、甲苯为2、甲乙酮为S。 总物料衡算： M=F+S=D+W， W=M-D 已知 F=100， S=194（例7-6之结果）；
图7-5 具有最低恒沸物的相图
y t
恒压P 气相线
t1
液相线
恒沸点
x1
x,y
x
2. 负偏差与最高恒沸点
若溶液的蒸汽压对理想溶液发生负偏差，即
i<1，则称其为负偏差溶液。
分离工程第二章
分离工程第二章
一、细胞的结构
• 不同种类的细胞结构差别很大，破碎的 难易程度不同： 植物细胞＞真菌（如酵母菌）＞革兰氏 阳性细菌＞革兰氏阴性细菌＞动物细胞。
• 破碎细胞的目的就是使细胞壁和细胞膜 受到不同程度的破坏或破碎，释放其中 的目标产物。
分离工程第二章
分离工程第二章
• 平衡区带离心：调配的介质密度梯度比 差速区带离心的密度梯度大。
• 离心操作结果使料液中的高分子溶质在 与其自身密度相等的溶剂密度处形成稳 定的区带，区带中的溶质以该密度为中 心，呈高斯分布。
分离工程第二章
– 可用于调配密度梯度的物质除蔗糖、聚蔗 糖，还有CsCl （核酸的分离）和NaBr （脂蛋白的分离） 。
分离工程第二章
分离工程第二章
分离工程第二章
Knife
Dry Wash Immersion
Cake Feed
Rotary vacuum filter 真空旋转过滤机
第二节 细胞破碎
分离工程第二章
• 许多生物产物在细胞培养过程中不能分 泌到胞外，而保留在细胞内。
• 如一些胞内酶、部分外源基因表达产物 和植物细胞产物等。这类生物产物在固 液分离后，需对收集到的菌体或细胞进 行细胞破碎（Cell disruption)，使目标产 物释放到液相中。
分离工程第二章
分离工程第二章
Tubular bowl
分离工程第二章
三、过滤
• 定义：利用多孔介质（如滤布）截留固 体粒子，进行固液分离的方法。
• 过滤速度
dQ dt
Ap
L Rm
Rc
Rc
W
A
其中：A为过滤面积；p为操作压力；Q为滤液体积；L为滤液粘度； Rm和Rc分别为介质和滤饼的阻力；为滤饼的平均比阻； W为滤饼干重。
《分离工程》复习摘要
（4）判断 f T （一般为0.01 ）否； （4）若 f T ，输出T，yi 结束； （5）若 f T 不成立，令K
k 1 i
y k 1 k 1 K ~ （5） i K ，由K i 得T 重复（2） i i 1
k i
5、简捷法（FUG）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； （2）按清晰分割作物料衡算，求D、W、 xiD和xiW的初值；
（ 3 ）由 xiD 和 xiW 计算塔顶和塔底温度及 全塔相对挥发度的平均值； （4）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，然后按非清晰分割作物料衡算； （6） 用恩特伍德公式求Rm；
清晰分割――馏出液中除了 HK外，没有其他 重组分，釜液中除了 LK 外，没有其他轻组分。 精馏操作的两种极限情况：Rm下精馏操作 需要无穷多块理论板才能完成分离任务；全 回流的意义、特点。 2 、 恩特伍德法计算最小回流比的步骤，计 算中应注意的问题 3、芬斯克公式的几种形式、公式使用条件 ， 使用中应注意的问题。
0.5 时（低浓区）， 1 2 x1 0 ，而 ②当 x1 1 2x1 0 ，加入S后，有可能使分离变 A12 1 2x1 使α s减小的影响 得更困难（当 A12 S 使 α s 上升的影响时，加入 S ，分 大于 A!S A2 离更难）。 0 ，（负偏差体系） 2） A12 0.5 时（高浓度区）， 1 2 x1 0 ， ①当 x1 1 2x1 0 加入 S 后，有可能使分离变 而 A12 得更困难； 0 ， 0.5 时（低浓区），1 2 x1 ②当 x1 而 A12 1 2x1 0加入S后，选择性上升，α s 增加。
分离工程总结
第一章定义：分离工程就是将混合物分离成两种或两种以上较纯物质的一门工程技术学科。
按分离过程中有无物质传递现象发生：1、机械分离过程 对象：非均相混合物 特点：用机械法将非均相物系分离，而相间并无物质传递发生 2、传质分离过程 特点：相间有质量传递现象平衡分离 利用两相平衡组成不等的原理：常采用平衡级（理论板）作为处理手段，并把其它影响归纳于效率中。
速率分离 利用溶液中不同组分在某种推动力（如压差、浓度差、电位差）作用下经过某种介质（如半透膜）时的传质速率（透过率、迁移率、扩散速率）差异而实现分离 特点：所处理的物料和产品属于同一相态，仅有组成的差别。
通用 根据汽液相平衡组成将实际分离设备所能达到的分离因子与理想分离因子之间的差别用效率来表示： 效率第二章 吸收的定义：吸收是利用液体溶剂对气体混合物中各组分溶解度的差异来分离气体混合物的过程。
吸收的类别： 物理吸收 化学吸收 吸收过程：吸收→吸收塔 解吸→再生塔 解吸方法（1）减压冷再生（2）气提冷再生（3）间接蒸汽热再生气液相平衡---热力学体系：等T ，等P 下： 又 则 气相 液相 平衡时 ―― 气液平衡常数 大多数气液吸收过程中溶剂的温度高于气体的T C ,此时，气体不再被冷凝而只是溶解于液相： 其中 饱和液体的逸度=饱和蒸汽的逸度Pis 为纯物质i 的饱和蒸汽压。
理想溶液 低压下：Pei （平衡分压）代替f i G 则 亨利定律 若以浓度Ci 代替xi ，则： 其中 C M 溶液的总摩尔浓度 高压下 其中：Hi 为溶液中i 组分的标准态逸度，Pi 为纯物质i 的压力。
xi （溶质浓度）非常小的非电解质溶液 其中：x 0为溶液中吸收剂的摩尔分率（x0=1-xi ）， A 为常数，是温度、压力的函数。
对于理想溶液，A=0化学反应平衡常数 理想溶液Kr=1 其中溶解时相平衡服从亨利定律： 连解得 ①：物理溶解，H A ②：化学反应，K A 化学平衡根据K A 求C A ，再根据亨利定律求P A 双膜论 可简化为 Fick 定律如下： G Li i μμ=ln ()i i RT f T μλ=+GL i if f ∧∧=G i i i f P y φ∧∧=L L i i i i f f x γ∧=G L i if f ∧∧=L i i i i iP y f x φγ∧=Li i i i ii y f m x p γφ∧==ln ()L is i i v i f V p p f RT -=-v s i i f f=G i i if H x ∧=ei i i p H x =ei i i p H C '=i i M H H C '=()ln ln G i i i i i f V P P H x RT ∧--=+20ln ln (1)Gi i i f A H x x RT ∧=--/m n M N a a b A B a a K K K a a γ==m n /M N a b A BC C K C C =m n M N a bA B K γγγγλ=/A A A p H C =/1//()m n aM N A A bBC C p H K C =A A C N dz dz t z ∂∂=-∂∂)()(Ai Al l Ai Al lAB l Ai Al AB AABA C C k C C D C C D zC D N -=-=--=∂∂-=δδA AC N t z∂∂-=∂∂j i j i ij x x y y =α对于液相 对于气相 渗透论 物料衡算+费克定律 可得到 求解得其中 l 正比表面更新论 模型参数S (表面更新率) 传质总系数 K G 和K L双膜论的要点1) 传质在稳态下进行;2) 传质阻力集中在相界面两侧的滞留膜中，膜内进行分子扩散传递；3) 相界面保持气液平衡， 无界面阻力。
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8
各种简化形式：
（3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液
1
viL ( P Pi s ) yi i Pi sis Ki V exp ˆ xi RT i P
i V
化简得：
（2-30）
viL ( P Pi s ) Pi sis K i V exp RT i P
道尔顿定律，液相服从拉乌尔定律。
7
各种简化形式：
（2）气相为理想气体，液相为非理想溶液
1 1
viL ( P Pi s ) yi i Pi sis Ki V exp ˆ xi RT i P
1
（2-30）
化简得：
Ki
i Pi s
P
（2-33）
Ki不仅与T和P有关，还与溶液组成xi有关。
P V 1 RT t ˆ ln [( ) ( )]dp( 2 14) i RT n T , P , n P j 0 i
2
范德华方程 维里方程 RK方程 SRK方程
P
P
RT a － 2 V－b V
RT B C 1 2 V V V
RT a － 0.5 V－b T V(V b)
（2-38）
Ki与T、P和液相组成xi有关，与气相组成无关。
10
列线图法求K值
11
例2-1：计算乙烯的相平衡常数
已知：T=311K P=344.2kPa P S 9117.0kPa
实验值： K C 1.726
2
Tc=282.4K Pc=5034.6kPa
C2
解：1.按理想气体、理想溶液计算
（2-35）
Ki fi /fi
L
v
Ki仅与T和P有关，与溶液
组成无关。
9
各种简化形式：
（4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液
viL ( P Pi s ) yi i Pi sis Ki V exp ˆ xi RT i P
i V 化简得：
（2-30）
viL ( P Pi s ) yi i Pi sis Ki V exp xi RT i P
B.列线图法 K
i i i i
12
2.2 多组分物系的泡点和露点计算
分离过程设计中最基本的气液平衡计算。 例如： 精馏计算： 各塔板温度---泡点计算 操作压力---泡露点压力计算 等温闪蒸计算：
估计闪蒸过程是否可行---泡露点温度计算
13
2.2 多组分物系的泡点和露点计算
泡点计算：
泡点温度计算：已知xi，p，求解T，yi
Equation
p p RT V
Equation constants and function
None
Z zpr , Tr , Z c or as derived from date
ZRT V
RT a p 2 V b V bV
R 2Tc a 0.4278 pc
5
2
b 0.0867
（2-30）
6
各种简化形式：
（1）气相为理想气体，液相为理想溶液：
1 1 1
viL ( P Pi s ) yi i Pi sis Ki V exp ˆ xi RT i P
1
（2-30）
化简得：
Pi s Ki P
（2-31）
Ki仅与T和P有关，与溶液组成无关。特点是气相服从
泡点压力计算：已知xi，T，求解P，yi
露点计算：
露点温度计算：已知yi，P， 求解T，xi
RT a p 2 V b V 2bV b 2
a
0.45724 R 2Tc 1 f 1 Tr
2
pc
0.5
pc
f 0.37464 1.54226 0.26992 2
4
ˆV i
f Ki ˆ p iV
0 iL iL
？求取基准态逸度、液相活度系数和汽相逸度系数。
Pi s Ki P
K
2.汽液均按理想溶液计算 A.逸度系数法 K 1.742
C2
C2
2.647
与实验 值相近
fiL Ki V fi
1.95 C2 ˆ V y f V， 又 由 ˆV f ˆ V / y P（2 5） 路 易 斯 兰 德 尔 逸 度 规 则 ： f i i i i i i ˆ V V ；f V V P
5
组分i在温度为T、压 力为Pis时的逸度系数。
组分i在液相中 的活度ห้องสมุดไป่ตู้数。
纯组分i在温度 为T时的饱和蒸 汽压。
纯组分i的液 态摩尔体积。
viL ( P Pi s ) yi i Pi sis Ki V exp ˆ xi RT i P
组分i在温度为T、压力为P时的 气相逸度系数。
V-Z
P
P
RT a(T) － V－b V(V b)
bi b ˆ ln Φi lnZ m 1 vt b vt
2 aai RTvt
3
Useful Equations of State
Name
Ideal gas law Generalized Redlich-Kwong (R-K) Soave-RedlichKwong (SRK or RKS)
上节回顾
相平衡准则有哪几条？ 相平衡常数定义。 什么是分离因子？在精馏过程中，分离因子有 什么特点？ 说明逸度、活度及逸度系数、活度系数的定义 及物理意义。
1
ˆ iL yi Ki V ˆ xi i
P 1 RT ˆ ln [( ) ( )]dV ln Z ( 2 13) i RT n T ,V , n t M V j V i t
RTc pc
p
RT a 2 V b V Vb
0.5 1 (1 Tr0.5 )(0.480 1.574 0.176 2 )
R 2Tc a 0.4278 pc
5 2
b 0.0867
RTc pc
b 0.07780
RT c
Peng-Robinson (P-R)