《分离工程》复习摘要

LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。
◆只有无LNK，且 l h较大，塔顶可采出纯LK； 只有无HNK，且 l h 较大，塔釜可采出纯HK。
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2. 关键组分的指定方法 ◆指定回收率 D l；W h ◆指定控制量
x D l 或x D h；xW h或xW l
3 、 多组分物系的泡点和露点计算
（1）泡点T、泡点P、露点T、露点P的定义 精馏塔为全凝器时回流为何温度？分凝器？ 塔底温度？
（2）泡点温度和泡点压力的计算
1） Ki与xi无关的泡点温度的计算
平衡常数法
Pi S Ki P

i 1
c i 1
c
yi K i xi 1.0
i 1
c
i x a
会进行设计变量可能的选择。
第二章
单级平衡过程
1 、相平衡的条件 平衡时，各相的T、P，组分在各相的化学位相同 （相平衡的条件） 。
Байду номын сангаас
1 i 2 i 3 i
p i
T T T P P P ˆ ˆ ˆ f f f
4 、等温闪蒸
V , yi
核定给定温度 下闪蒸问题是否成 立的两种方法：
F, Z i
P, T , e
方法一 计算闪蒸压力下进料混合物的 泡点温度TB和露点温度TD。 若TB<T闪蒸<TD，则条件成立
L, xi
方法二
i )设T为进料组成的泡点温度 ，则 K i zi 1.0， 若 K i zi 1.0，说明TB T； z ii）设T为进料组成的露点温度 ，则 i 1.0， K zi 若 K i 1.0，说明TD T ;
high 轻非关键组分（light nonkey component, LNK）轻组分 轻关键组分（LK） 中间组分(intermediate component, relative volatility between the two key components) 重关键组分（HK） 重非关键组分（heavy nonkey component, HNK）重组分 low 相 对 挥 发 度
Z1=0.125 Z2=0.225 Z3=0.375 Z4=0.275 12=2.25
22=1.00
32=0.33 42=0.21
图3-4四元精馏液相组成分布
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关键组分变化复杂：
▼ 若无LNK时：HK分别在二段出现两个最高点， LK表现象LNK。（图3—:4）
▼ 若无HNK时：LK分别在二段出现两个最高点， HK表现象HNK。（图3—5）
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问题：什么情况下可达到清晰分割？
两个关键组分的相对挥发度相邻且分离 要求苛刻，或非关键组分的相对挥发度与关 键组分相差较大时，可达到清晰分割。
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1. 关键组分的特点 ◆LK和HK形成分离界线，且 l h 越小，
分离越难。
◆回收率： D l D轻；W h W重 ◆精馏中：
3.1 多组分精馏过程
二个极限条件：
R 时， N N m R Rm时， N
计算：
1.近似（简捷）法
用于：● 基础数据不全 ● 提供电算初值 ● 比较、选择方案
3.1.1 多组分精馏过程分析 Process Analysis for Multicomponent Distillation
iL P S i
P
xi
（3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液
yi Pi fi Ki V V xi i P fi
S S i L
L i V i
（4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液
yi iL Pi S iS iL f i L iLiL Ki V V V xi i P fi i
《分离工程》复习
第一章 绪论
分离过程的分类
分离过程分为机械分离和传质分离两类。
传质分离过程用于各种均相混合物的分离， 分为平衡分离和速率分离。 平衡分离过程——借助分离媒介（如热能、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平衡两相中的不 等同的分配为依据而实现分离。
分离媒介分为能量媒介（ESA）和物质媒 介（MSA）。 速率分离过程——借助某种推动力(如浓度 差、压力差、温度差、电位差等)的作用，某些 情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩 散速度的差异而实现混合物的分离操作。
注意：同一组分，规定 了一端的回收率，另一 端的量已确定。不能重 复！
3. 关键组分的指定原则 由工艺要求决定 例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物 分离 ◆工艺要求按AB与CD分开： 则：B为LK；C为HK ◆工艺要求先分出A： 则：A为LK；B为HK
二、多组分精馏特性
二元精馏 vs 多元精馏 计算方法上：
zi iii )综合若TB T TD，条件成立。若 K i zi 1.0或 1.0， K 说明进料为过冷液体或 过热蒸汽，闪蒸条件不 成立。
第三章 多组分精馏和特殊精馏
本章知识点 1.组分数C>2 2.塔内分布复杂——过程分析 3. 计算 简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法 共沸精馏图解法 萃取精馏简化法 4. 萃取精馏、共沸精馏特点及异同
设计变量 设计变量——计算前，必须由设计者赋值的变量。
Ni N v N c
1、独立变量数NV
Ni N x N a
（1） 物流独立变量数 Nv f 1 C 2 （2）描述系统与外界能量交换的变量数。 NV=∑（C+2）+能量交换变量数
2、约束关系数NC的确定 （1）物料衡算式 （2） 能量衡算式 （3） 相平衡式 （4）化学平衡式 （5）内在关系式 3、设计变量 指约定关系 有c（π －1）个 C个
Ni N v N c
4、求Na
N a Ni N x
进料条件
确定Nx
压力级数
5、单元的设计变量数的确定
6、装置设计变量 N
u i
N
u x
N au
的确定
（1）按每一物流有c+2个变量，计算所有进 料的固定设计变量数； （2）确定系统所具有的不同的压力级数（当 忽略过程压降时当如何）； （3）以上两项之和即为系统的固定设计变量数； （4）将系统的串级单元的数目、分配器数目、 侧线采出单元数目和传热单元数目加和即为系统 可调设计变量数。 N N N
i i i
2、活度系数法表示Ki的简化形式
（1）汽相为理想气体，液相为理想溶液
yi Pi Ki xi P
S
g-l平衡关系
Pi S yi K i xi xi P
（2）汽相为理想气体，液相为非理想溶液
yi iL P S i Ki xi P
g-l平衡关系 ：
yi K i xi
对于二元精馏，设计变量被确定后，可从任一 端出发，作逐板计算，无需试差。
对于多元精馏，由于不能指定全部组成，所以 需先假设一端的组成，再通过反复试差求解。 在塔内流率，温度和浓度分布上也有不同。
二元精馏实例：苯－甲苯 benzene-toluene
除进料板处液体流率有突变外，各段的摩尔流率基本上为常数. 二组分精馏流率、温度、浓度分布
▼有LNK、HNK，且都不同时出现在顶、釜时： LK在精馏段出现一个最大值，然后降到所规定 的浓度；
HK在提馏段出现一个最大值，然后降到所规的 浓度。 （图3—6）
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Summary 多元精馏与二元精馏在浓度分布上的区别
（1）关键组分含量存在极大值； （2）非关键组分通常是非分配的， 即重组分通常仅出现在釜液中， 轻组分仅出现在馏出液中； （3）重、轻非关键组分分别在进料 板下、上形成几乎恒浓的区域； （4）全部组分均存在于进料板上，但进料板 含量不等于进料含量。各组分的浓度分布 曲线在进料板处不连续。
精馏塔内温度分布和流量分布的规律：
c
（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 i ，由K ik 1得T k 1重复（2）（5） ~ K i i 1
c k i
=5
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两个关键组分Two key components
轻关键组分（Light key component, LK), high relative volatility， 相对挥发度大的组分 重关键组分（Heavy key component, HK), low relative volatility， 相对挥发度小的组分
i 1 c i 1 c
，
相对挥发度法
i xi yi i xi
Kk
x
1
i i
设一T i i xi K k
x
1
T
i i
2）泡点压力的计算
理想物系
P P S xi i 泡
i 1
c
汽相为理想气体， 液相为非理想溶液
P泡 Pi S xi iL
ih
根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为 分配组分和非分配组分。 分配组分(distributing component) simultaneously appear in bottoms and distilate 非分配组分(nondistribution component) heavy component only appear in bottoms light component only appear in distilate 清晰分割(sharp split or sharp separation)： 馏出液中除了重关键组分外，没有其它重组分； 釜液中除了轻关键组分外，没有其它轻组分。