分离工程作业
高等分离工程作业和综述
在含有醋酸的体系中，由于醋酸表现出较强的非理想性。李渊[5]应用 Wilson、NRTL、UNIQUAC 和 UNIFAC 等用的热力学方程进行了模拟，模拟结果与试验数据的比较，得出采用加入二元参数后的 NRTL 方程模拟结果与试验值最接近。故在本模拟计算中,热力学方程选用 NRTL 方程。 I 塔内组成分布 图 3 和图 4 分别表示塔内汽液相组成（质量分数）随塔板的变化曲线。由图 3 可知，随着塔板数 增加，在精馏区各组分变化不明显，在醋酸加料处（即第 7 块板） ，醋酸含量增加，甲酸甲酯含量降低； 在反应区各组分变化较为平缓，在甲醇加料处（即第 17 块板） ，醋酸甲酯含量明显降低，甲醇含量急 剧增加；在提馏段，甲醇含量出现峰值，之后，逐渐降低，水含量增加，醋酸甲酯含量降低，醋酸含
U
dxi , j dt
L j 1xi , j 1 V j 1 yi , j 1 F j zi , j ( L j U j ) xi , j (V j W j ) yi , j
(16)
根据微分中值定理：
dx xit,jt xit, j t i , j dt t t
(5)
②相平衡关系式（每一级有 C 个方程）
GiM , j yi , j Ki , j xi , j 0 ， i=1，2，…c
(6)
③摩尔分数加和式（每一级上各有一个）
G SY j y i , j 1.0 0
i 1 c c
(7) (8)
G SX j x i , j 1.0 0
生化分离工程作业
生化分离工程作业作业1.生物技术：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。
现代生物技术综合学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。
2.生化工程：生物化学反应的工程应用领域，主要包含代谢工程、蒸煮工程和生物化学传感器等，生物化学工程和生物医学工程就是最初的生物工程学概念，基因重组、蒸煮工程、细胞工程、生化工程等在21世纪资源整合而构成了系统生物工程。
3.生化反应工程：生物化学工程的重要组成部分，是化学反应工程与生物技术结合的产物。
它以生物反应器为中心，主要研究发酵动力学、酶动力学，生物反应器中的传递过程，生物反应器的放大规律以及生物反应器的检测和控制等。
4.生化拆分工程：生物化工产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培育赢得，从上述发酵液、反应液或培养液中拆分、精制有关产品的过程。
5.热源：与工质发生热量交换的物质系统。
可分为高温热源和低温热源，或者为热源和冷源。
热源是指工质从中吸取热能的物质系统，冷源是指接受工质排出热能的物质系统。
6.微生物工程：即是指蒸煮工程，指使用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有价值的产品，或轻易把微生物应用于工业生产过程的一种技术。
7.生化分离工程的一般工艺流程和所包括的单元操作及其适用范围？8.那些单元操作方式适用于于生物小分子物质的抽取?层析、离子交换、亲和、疏水、吸附、电泳9.那些单元操作方式适用于于生物大分子物质的抽取?沉淀、吸附、萃取、超滤10.生物拆分工程的发展趋势。
膜分离技术的推广使用、亲和技术的推广使用、优质层析介质的研究、上游技术对生化分离过程的影响、发酵于提取相结和：生物反应器方面11.讲出世界上十家生物工程方面的大公司的名称。
amgen安进、roche/genentech罗氏、基因泰克、johnson强生、novonordisk诺瓦诺德、elililly礼来、sanofi-aventis赛诺菲、abbott雅培、merckkgaa德国默克、schering-plough先灵宝雅、wyeth惠氏作业1.高温高压：利用絮凝剂（通常就是天然或制备的大分量共聚电解质以及生物絮凝剂）将胶体粒子交联成网，构成10mm大小的絮凝剂的过程，其中絮凝剂主要起至架桥促进作用。
天津大学研究生分离工程大作业
化工分离过程课程报告烟道气碳捕集过程模拟组员：伍泓宇1015207050邢瑞哲1015207052席倩文2015207303刘天阔2015207302赵雅楠2015207307张倩2015207306天津大学化工学院2016年4月6日一、烟道气碳捕集过程的研究进展及现状我国乃至世界都面临着严峻的能源和环境问题。
传统化石能源日益枯竭，煤炭、石油等化石能源的燃烧还造成了严重的环境污染。
CO2是最主要的温室气体。
过量CO2的排放导致全球性极端气候频发，严重威胁地球生命的生存。
全球CO2排放量的50-60%来源于火电厂和工业过程烟道气（主要成分为N2和CO2），对这部分CO2进行捕集和封存（CCS）是当前控制和减少CO2排放的有效手段。
从烟道气中分离CO2过程的费用约占整个CCS过程费用的60-80%。
因此，如何高效捕集烟道气中的CO2是温室气体减排取得突破的关键。
我国是能源消耗大国，同时也是CO2排放大国，面临着严重的能源危机和巨大的温室气体减排压力。
因此，我国迫切需要开发高效的CO2分离过程，以实现在保证经济持续发展和社会需求的条件下，采用清洁能源逐步代替传统能源，并有效控制和减少CO2的排放，从而达到经济的可持续发展和缓解能源、环境问题的“双赢”。
目前，对于大部分化石燃料发电厂而言，产生烟道气量为数千吨/小时（数百万m3/h），烟道气流量极大，但CO2浓度低以及组分复杂等原因导致分离设备体积庞大，能耗高。
烟道气组成：其成分为氮气、二氧化碳、氧和水蒸气和硫化物等，无机污染物占99%以上；灰尘、粉渣和二氧化硫含量低于1%。
传统燃煤电厂烟道气中CO2的体积分数一般为14%-16%，气源特点：（1）气体流量非常大；（2）CO2的分压较低；（3）出口温度较高；（4）含有大量惰性气体N2；（5）主要杂志气体为O2，SO2，NO X等。
表1为500MW粉煤电厂脱硫后的常规烟道气。
表1 500MW粉煤厂脱硫后的常规烟道气火电厂是CO2的集中排放源，其烟气中CO2排放量约占人类活动引起的CO2总排放量的30%。
分离工程作业及复习题
第一章绪论2. （第6-10组）利用如附图所示的系统将某混合物分离成三个产品。
试确定：1）固定设计变量数和可调设计变量数；2）指定一组合理的设计变更量解：(1) 4. （第1-10组）确定如图所示的吸收-解吸流程的设计变量数解：假设吸收塔进料有 c 个组分。
按设计变量数的确定原则：N X进料变量数c+2压力等级数N+M+2合计N+M+c+4 Na串级单元数 6侧线采出数 1分配器数 1传热单元数 2合计10(2)一组合理的设计变更量为：侧线流率及侧线采出口的位置。
变量的选择：情况1：吸收塔和解吸塔的操作压力； 气体原料的流率、组成、进料温度和压力；水蒸气的流率、进料温度和压力； 吸收塔和解吸塔的塔板数； 三个换热器各自的一个出口温度。
情况2：固定设计变量的规定与“情况 1 ”的①②③相同； 吸收塔出口气中 CO2的摩尔分数；解吸塔出口气中 CO 2 的摩尔分数； 三个换热器的换热面积。
5. （第2、4、6、8、10组）具有单进料和采用全凝器的精馏塔（如图），若以新鲜水蒸汽直接进入塔釜一级代替再沸器分离乙醇和水的混合物。
假定固定进料，绝热操作，全塔压力为常压，并规定塔顶乙醇浓度，求：（1）设计变量是多少？（2）若完成设计，应推荐哪些变量？ 解：（1）则设计变量数为： c+5+4=2+5+4=11(2)若完成设计，应推荐以下变量：回流温度、流出液流率、进料位置、总理论级数第三章 多组分精馏和特殊精馏2. （第6-10组）在连续精馏塔中，分离下表所示的液体混合物。
操作压力为2780.0kPa 、加料量为100kmol ／h 。
若要求馏出液中回收进料中91.1％乙烷，釜液中回收进料中93.7％的丙烯，试用清晰分割估算馏出液流量及各组分在两产品中的组成。
N X进料变量数 c+2 压力等级数 2 水蒸气 3 合计c+7Na串级单元数 2 传热单元数3合计 5N X进料变量数 c+2压力等级数 1 水蒸气 2合计c+5 (c=2)Na串级单元数 2 分配器数1 传热单元数1合计4序号 1 2 3 4 5 6 组分 甲烷 乙烷 丙烯 丙烷 异丁烷 正丁烷 x i 0.05 0.35 0.15 0.20 0.15 0.10 ih α10.952.5910.8840.4220.296解：根据题意，组分2（乙烷）是轻关键组分，组分3（丙烯）是重关键组分，而组分1（甲烷）是轻组分，组分4（丙烷）、组分5（异丁烷）和组分6（正丁烷）是重组分。
分离工程课堂作业6-10章评讲
cBL
Z
21
基础方程： 基础方程： d2cA DAL( 2 )Z =0 dZ d2cB DBL( 2 )Z =0 dZ (0＜Z＜ZR) ＜ ＜ (ZR＜Z＜ZL) ＜
22
2)快反应 快反应 rA偏大于 A， 偏大于N (1)Z=0，cA=cAI ， cB=0 (2)Z=ZR，cA=0 (3)Z=ZL，cB=cBL
24
8.4 写出拟一级不可逆中间速率反应 和 写出拟一级不可逆中间速率反应β ηL的通式，并说明不同的简化情况。 的通式，并说明不同的简化情况。 α-1)] M [th M + M( β1 = (8.30) α-1)th M 1+ M( α-1) th M+ M ( (8.48b) ηL1 = α M[1+ M( α-1)th M] (1) 拟一级快反应 M＞ th 当反应较快时， 当反应较快时， ＞3 ， M →1， ， 简化为 β1 = M 1 ηL1 = α M
课堂作业-1 课堂作业
6.1 说明固定床气固催化反应器数学模型的类型， 说明固定床气固催化反应器数学模型的类型， 并写出拟均相一维理想置换模型的模型方程。 并写出拟均相一维理想置换模型的模型方程。 非均相 1)根据是否考虑气固相的传递阻力分为 根据是否考虑气固相的传递阻力分为 拟均相 一维模型 2)根据 根据cat层内的流动和 分布状况，分 层内的流动和T分布状况 根据 层内的流动和 分布状况， 二维模型
10
常用载热体： 常用载热体：
烟道气 沸腾水 高沸点物质的蒸汽：如联苯氧化物， 高沸点物质的蒸汽：如联苯氧化物， 有机硅化物等 无机融盐：硝酸钾， 无机融盐：硝酸钾，硝酸钠 熔融金属： 熔融金属：钠，锂 特点：传热系数都较大，传热效果好。 特点：传热系数都较大，传热效果好。
分离工程大作业剖析
分离工程大作业班级：化工11**姓名：马××学号：11010×××超临界流体萃取技术的原理和应用中药产品现代化的重点可简单地用8个字来描述，即"有效、量小、安全、可控"。
实际上，它涉及范围十分广泛，要解决的问题比较复杂，但首先最关键的问题就是要提取分离工艺、制剂工艺现代化，质量控制标准化、规范化。
超临界流体萃取技术（SFE）是目前国际上较新的提取分离技术、采用SFE对中药进行提取分离纯化，对实现中药现代化具有重要意义。
超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术。
在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。
再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。
超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取。
分离单体。
1、超临界流体的性质：超临界流体（Supercritical Fluid,SF）是处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的流体。
超临界流体具有气体和液体的双重特性。
SF的密度和液体相近，粘度与气体相近，但扩散系数约比液体大100倍。
由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩散作用，因而SF对许多物质有很强的溶解能力。
超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction,简称SFE）。
可作为SF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟花硫、乙烷、庚烷、氨、等，其中多选用CO2（临界温度接近室温，且无色、无毒、无味、不易然、化学惰性、价廉、易制成高纯度气体）。
2、CO2-SF的溶解作用：其基本原理为：CO2的临界温度（Tc）和临界压力（Pc）分别为31.05℃和7.38MPa，当处于这个临界点以上时，此时的CO2同时具有气体和液体双重特性。
分离工程作业答案
二4.一液体混合物的组成为：苯 0.50;甲苯0.25;对二甲苯0.25(摩 尔分率)。
分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在 100kPa时的平衡温度和汽相组成。
假设为完全理想系。
苯：1n 宀=20.7936-2788.51/( T-52.36)； 甲苯：1n - =20.9065-3096.52/( T-53.67)； 对-二甲苯：1n 二=20.989 1-3346.65/(T-57.84);解1： (1)平衡常数法。
假设为完全理想系。
设t=95C苯： ln P 1s20.7936 2788.5/(95 273.15 52.36) 11.96 ；s5P 1 1.569 10 Pa甲苯： ln P 2s20.9065 3096.52 /(95 273.15 53.67) 11.06 ；s 4P 2 6.358 10 Pa对二甲苯：ln P 3s20.9891 3346.65/(95 273.15 57.84)10.204 ；s4P 3 2.702 10 PaK 1P% 1.569 105105 1.569 ； K 20.6358K 3 Bp 0.2702K 必1.596 0.5 0.2702 0.25 0.6358 0.25 1.011 1选苯为参考组分：K 1 1.5691.011「552 ；由 K 1 P J^ ,R s1.552 105Pa解得 t 2=94.61Cs 4P 2 6.281 10 PaP 3s2.6654 104PaK 3 =0.2665K i x i1.552 0.5 0.6281 0.25 0.2665 0.25 0.99971y 2 0.6281 0.25 0.157y 3 0.2665 0.250.067(2)相对挥发度法sln P 211.05；K 2=0.6281故泡点温度为94.61 C,且y 11.552 0.50.776 ；设t=94.61 C，同上求得K1=1.552, K2 =0.6281, K3=0.2665重复上述步骤：K 1 1.553； K 20.6284； K 30.2667y 10.7765; y 20.1511; y 30.066675; y i1.0003在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯 0.7765 甲苯 0.1511、对二甲苯 0.066675。
中国石油大学华东《分离工程》第2阶段在线作业
∙A)饱和液相∙B)过热蒸汽∙C)饱和蒸汽∙D)汽液两相∙A)单分子层∙B)多分子层∙C)单分子层和多分子层∙D)不一定参考答案：C收起解析解析：无∙A)重力沉降分离过程∙B)吸收∙C)膜分离∙D)离心分离∙A)更大∙B)更小∙C)相等参考答案：B收起解析解析：无5(5.0分)∙A)所需理论级数最小∙B)不进料∙C)不出产品∙D)热力学效率高∙A)设有中间再沸换热设备的精馏分离装置∙B)有多股进料的精馏分离装置∙C)仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的精馏分离装置∙D)设有中间冷凝换热设备的精馏分离装置参考答案：C收起解析解析：无7(5.0分)∙A)从塔的中部进入∙B)塔顶第一级加入∙C)塔顶几个级以下进入∙D)进料位置不重要∙A)重力沉降分离过程∙B)过滤∙C)离心分离∙D)吸收参考答案：D收起解析解析：无9(5.0分)∙A)5个∙B)4个∙C)1个∙D)2个∙A)气液负荷不均，液相负荷大∙B)回流比提高，产品纯度提高∙C)恒摩尔流不太适合∙D)是蒸馏过程参考答案：B收起解析解析：无二、判断题∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误参考答案：正确收起解析解析：无∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误参考答案：正确∙A) 正确∙B) 错误∙A) 正确∙B) 错误参考答案：错误。
分离工程计算题
分离工程习题四、计算题：1、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其泡点温度。
乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为10℃， 用泡点方程∑=1x K i i 进行试差，不满足泡点方程, 设温度为7.2℃，重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2℃,结果见表。
2、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其露点温度。
乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为24℃， 用泡点方程∑=1K /y i i 进行试差，不满足露点方程, 设温度为23℃，重新试差，满足露点方程，露点温度为23℃,结果见表。
3、一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得最小回流比Rm=1.45，最小理论板数Nm=8.6，现取操作回流比 为R=1.25Rm ，全塔平均板效率为n=0.60，求所需的实际塔板数。
解：R=1.25Rm=1.25×1.45=1.8125R R R m -+=-+=118125145181251013.... 由图查得，N Nm-=053.实际板数为=19.43/0.6 =32.4=33块4、某多组分精馏塔的原料组成、产品组成（组分1为轻关键组分）及各组分的相对挥发度如表所示，已知提馏段第n 板上升的气相组成，提馏段操作线方程为x n+1,i =0.8y n,i +0.2x w,i ，精馏段操作线方程为x y x n i n i D i ,,,..=--12021。
试求离开第n+2板的液相组成。
分离工程作业
一．原油蒸馏Crude oil Distillation将液体混合物加热，使其部分气化，然后将蒸气引出冷凝为冷凝液，这样就可以使液体混合物得到分离的过程称为蒸馏。
蒸馏是炼油工业中最常用和最基本的一种分离混合物的方法，也是实验室常用方法。
根据所用设备和操作方法的不同，蒸馏方式可分为以下几类：闪蒸——平衡汽化简单蒸馏——渐次汽化精馏：连续式和间歇式1．闪蒸—平衡气化在闪蒸过程中，气、液两相有足够的时间密切接触，达到了平衡状态，则称为平衡汽化气相产物中含较多的低沸点组分，液相产物中含较多的高沸点组分。
但所有组分都同时存在于气、液相中2.平衡气化的逆过程称为平衡冷凝3.平衡气化和平衡冷凝时，气相产物中含有较多低沸组分，液相产物中含有较多高沸组分，因此都能使液体混合物得到一定程度的分离,在平衡状态下，所有组分都同时存在于气、液两相中，而两相中的每一个组分都处于平衡状态，因此这种分离是比较粗略的2．简单蒸馏—渐次气化液体混合物在蒸馏釜中被加热，在一定压力下，当温度达到混合物的泡点温度时，液体开始气化，生成微量蒸气。
生成的蒸气当即被引出并冷凝冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成蒸气并被引出。
这种蒸馏方式称作简单蒸馏或微分蒸馏3．精馏精馏可分为连续式和间歇式两种汽化段、精馏段、提馏段、塔顶冷凝冷却设备、再沸器、塔板塔顶冷回流：轻组分浓度高、温度低塔底气相回流：轻组分浓度低、温度高由于两个梯度的存在，在塔中每一个气、液两相的接触级中，由下而上的较高温度和较低轻组分浓度的气相与由上而下的较低温度和较高轻组分部的液相存在相间差别，因此气、液两相在接触前处于不平衡状态，形成相间推动力，使气、液两相在接触过程中进行相间的传热和扩散传质，最终使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提纯。
经过多次气、液相逆流接触，最后在塔顶得到较纯的轻组分，在塔底得到较纯的重组分。
二．原油蒸馏工艺流程一、典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程汽化段数：在原油蒸馏流程中，原油经历的加热汽化蒸馏的次数一段蒸馏：原油蒸馏流程是拔头蒸馏，只有一个精馏塔，仅经过一次汽化，则就是一段蒸馏；二段蒸馏：原油的蒸馏流程是常减压蒸馏，有两个精馏塔，经过了两次汽化，就称为二段精馏；三段蒸馏：在常减压蒸馏塔的最前面再设一个初馏塔，原油加工流程方案中就有了三个精馏塔，则称为三段蒸馏原油的脱盐脱水系统原油的精馏系统，如初馏塔、常压塔、汽提塔等加热、换热系统，如换热器、加热炉等产品的冷凝冷却系统自动检测和控制系统三．原油常压精馏塔一、原油常压精馏塔的工艺特征1．原料和产品都是复杂的混合物不能采用单组分的百分数表示进料组成和控制产品质量，而只能控制馏程、抽出温度等产品都满足一定的质量指标，但不能像二元或多元精馏塔一样得到较纯的化合物当产品多于两个时，如出汽油、煤油、柴油等时，要用复合塔，且往往是半截塔，也就是说这个塔没有提馏段，但为了保证分馏的精确度，采用汽提段弥补2．石油精馏塔是复合塔和不完全塔侧线产品设汽提塔或再沸器用汽提段代替提留段（用过热蒸汽代替再沸器）汽提蒸汽的作用：由塔底通入少量的过热水蒸气，以降低油气分压，有利于轻组分的汽化；侧线汽提的目的是使混入产品中的较轻组分汽化再返回常压塔，即保证了轻质产品的收率，又保证了本产品的质量侧线采用再沸器的原因：侧线油品汽提时，产品中会溶解微量水分，影响产品质量，尤其是要求低凝点低结晶点的产品，如航煤等汽提水蒸气的质量分数虽小（2%～3%），但体积流量大使塔内汽相负荷增加蒸气的冷凝潜热很大，采用再沸器可以降低塔顶冷凝冷却器的负荷采用再沸器提馏有利于减少蒸馏装置的含油污水量3．恒摩尔（分子）回流的假定不成立各组分之间的汽化潜热和沸点相差很大4．原油进塔进料要有适量的过汽化度使进料段上最低一个测线下几层塔板上有足够的液相回流以保证最低侧线产品的质量过汽化度一般为2～4%5．热量基本上全靠进料带入，回流比是由全塔热平衡决定的，调节余地很小6. 常压塔中，进料段温度最高，塔顶最低7．沿塔高自下而上，液相负荷先缓慢增加，到抽出板，有一个突增，然后再缓慢增加，到抽出板又突增……至塔顶第二块板达最大，到第一块板又突然减小；而汽相负荷一直是缓慢增加的，到第二块板达最大，到第一块板又突然减小二、分馏精确度的表示方法1．分馏精确度的表示方法对于二元或多元系：用组成来表示（A或B组分的含量表示）对于石油馏分分馏精确度的表示方法：用ASTM(0～100)间隙= t0H-t100L 表示t0H-t100L>0，馏分间有间隙，间隙越大，分离精确度越高t0H-t100L<0，馏分间有重叠，重叠越大，分馏精确度越差通常用t5H和t95L之间的差值来表示用ASTM(5～95)间隙= t5H-t95L 表示2、分馏精确度的决定因素石油馏分的分馏精确度主要由物系中组分之间的分离难易程度、回流比和塔板数决定分馏精确度与回流比、塔板数的关系：回流比和塔板数一般是凭经验估算得到的三、石油精馏塔的汽、液相负荷分布规律精馏塔内汽、液相负荷分布规律的分析工具是热平衡选择几个有代表性的截面，做适当的隔离体系，进行热平衡计算，求出塔板上汽液相负荷结论：沿塔高自下而上，液相负荷先缓慢增加，到抽出板，由一个突增，然后再缓慢增加，到抽出板又突增……至塔顶第二块板达最大，到第一块板又突然减小；而汽相负荷一直是缓慢增加的，到第二块板达最大，到第一块板又突然减小1. 有中段回流时气液相负荷的变化2．汽提段的气液相负荷变化规律在汽提段，由上而下，液相和气相的负荷越来越小；温度有所下降四、回流方式采用各种回流的目的保证精馏塔具有精馏的作用取走塔内剩余热量控制和调节塔内各点温度保证塔内汽液相负荷分布均匀保证各产品质量1. 塔顶冷回流部分过冷液体从塔顶返回塔内，用于控制塔顶温度，提供塔内精馏所需回流，并从塔顶取走剩余热量；当只采用塔顶冷回流时，冷回流的取热量应等于全塔总剩余热量；当回流热量一定时，冷回流的温度越低，冷回流的流量就越低；一般常压塔的汽油冷回流温度为30～40℃2．塔顶油气二级冷凝冷却冷却时分两次，它首先将塔顶油气冷到基本冷凝，仅把回流部分用泵送回塔顶，而降剩下的产品部分送到下一个冷却器冷却到所需的安全温度在第一级油气和水蒸气基本上被冷凝冷却，这里集中了绝大部分的热负荷，由于传热温差大，即热源比冷源的温度高得多，因此传热面积不会太大在第二级冷凝冷却中，仅冷却产品部分，虽然传热温差小，但其热负荷占总热负荷的比例小，所以总起来看，二级冷凝冷却所需的总传热面积要比一级冷凝冷却小缺点：返回塔顶的是热回流，也就是说返回温度比一级冷凝冷却时高，因而造成内回流量增大，另外流程也更复杂上述两种回流方式都是从塔顶取走回流热量，仅用这种回流取热方式的不利因素：塔顶馏出物温度低，带出的热量很难回收利用，但却需要很大的冷凝冷却设备（如空冷、水冷等）造成塔内上下汽液相负荷分布不均匀，影响了塔的处理量采用循环回流与塔顶回流相结合可以上述不足循环回流：是从塔内某个位置抽出部分液体，经换热冷却到一定温度后再返回塔内，物流在整个过程中处于液相，只是在塔内外循环流动，借助于换热器取走部分剩余热量循环回流：塔顶循环回流中段循环回流3．塔顶循环回流塔顶循环回流主要应用于以下情况：塔顶回流热量大，考虑回收这部分热量，以降低装置能耗塔顶馏出物中含有较多的不凝气，使搭顶冷凝冷却器的传热系数降低要求尽量降低塔顶馏出线及冷却系统的流动压力降，以保证塔顶压力不致过高，或保证塔内有尽可能高的真空度4.中段循环回流优点：使塔内汽、液相负荷分布均匀可以更加合理地利用回流热量不足：打入冷回流，需增加换热板循环回流段以上内回流减少了，塔板效率降低投资高，制造工艺复杂数量：3～4个侧线：采用2个循环回流1～2个侧线：采用1个循环回流进出塔温差：80℃～120℃取热比例：40%～60%（占全塔回流热）五、操作条件的确定1．操作压力(1)回流罐压力P回流罐的压力至少要大于产品在该温度下的泡点压力，即P≥P泡，一般P≥0.1～0.25MPa(2)塔顶压力塔顶压力在数值上等于回流罐的压力再加上塔顶流出物流经管线的压降和冷凝冷却设备的压降P顶=P回流罐+ΔP管线+ΔP冷在我国，塔顶压力一般在1.3～1.6 atm之间(3)塔内各点的压力塔内各点的压力可以由塔顶压力和塔板压降来确定2．操作温度塔顶温度为塔顶油气分压下产品的露点温度各侧线抽出板温度为侧线板油气分压下产品的泡点温度汽化段温度为在汽化段油气分压下，汽化率为eF时的温度塔底温度为在塔底油气分压下塔顶产品的泡点温度计算各点温度需综合运用热平和相平两个工具采用试差法①塔顶温度塔顶温度是塔顶产品在其油气分压下的露点温度在确定塔顶温度时，应同时校核水蒸气在塔顶是否会冷凝②侧线温度通常是按经汽提后的侧线产品在该处油气分压下的泡点温度来计算③汽化段温度汽化段温度是指进料的绝热闪蒸温度④塔底温度轻馏分气化所需的热量，绝大部分由液相油料本身的显热提供，油料的温度由上而下逐板下降，塔底温度比汽化段温度低不少原油常、减压塔的塔底温度一般比汽化段温度低5～10℃⑤侧线汽提塔底温度当用水蒸气汽提时，汽提塔底温度比侧线抽出温度约低8～10℃或更低当用再沸器提馏时，温度为塔底压力下侧线产品的泡点温度，此温度可高出侧线抽出温度十几度3．汽提蒸汽用量汽提蒸汽一般都是用温度为400～450℃的过热水蒸气目的：侧线汽提：驱除低沸点组分，提高产品闪点，改善分馏精确度；常压塔底汽提：降低塔底重油中<350℃的馏分含量，以提高轻质油收率，同时也减轻了塔的负荷；减压塔底汽提：降低汽化段的油气分压，尽量提高减压塔的拔出率用量汽提蒸汽一般要占汽提油品重量的2～4%六．减压蒸馏塔减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和它的抽真空系统减压精馏塔的基本要求：尽量提高拔出率，对馏分组成要求不是很严格提高拔出率的关键：提高减压塔汽化段的真空度1．类型润滑油型：为后续的加工过程提供润滑油原料燃料油型：为FCC和加氢裂化提供原料2．侧线产品(也称之为馏分油)润滑油原料裂化原料3．塔底产品—减压渣油焦化原料、催化原料等二次加工原料经加工后生产重质润滑油生产沥青做燃料油一、减压蒸馏塔的工艺特征1．减压蒸馏塔的一般工艺特征减压塔也是一个复合塔和不完全塔塔顶设有抽真空系统采用塔顶循环回流，尽量减少馏出管线及冷却系统的压降采用低压降的塔板和较少的塔板数，以降低从汽化段到塔顶的流动压降对于湿式减压蒸馏，塔底采用大蒸汽量汽提控制减压炉出口温度，从而减少裂化反应其它特征：塔径大，采用多个中段回流底部缩径，防止结焦塔底标高高设破沫网2、燃料型减压塔的工艺特征(1) 工艺要求尽量提高拔出率，对馏分组成要求不是很严格(2) 工艺特征塔板数尽量减少可以大大减少内回流量有2～3个侧线，侧线产品不用汽提汽化段上方设洗涤段Fuels type vacuum towerNote that the overflash liquid is condensedby cooled pumpback reflux rather than by anotherpumparound circuit.The grid materials used in these towers3、润滑油型减压塔的工艺特征为后续加工过程提供润滑油料粘度合适、残炭值低、色度好，馏程要窄有4～5个侧线，需要汽提除具有减压塔的共同特征外，其他工艺特征与常压塔相似二、减压蒸馏的抽真空系统抽真空系统：机械真空泵蒸汽喷射器采用蒸汽喷射器-机械真空泵组合抽真空系统，具有较好的经济效益真空度=大气压-塔内残压，残压越低，真空度越高作用是将塔内产生的不凝气和吹入的水蒸气连续地抽走以保证减压塔的真空度的要求。
分离工程在线作业
1(5.0分)采用简单精馏塔将5个组分所组成的溶液分离成5个产品需要几个塔：B)42(5.0分)分离最小功是指下面的过程中所消耗的功：C)完全可逆过程3(5.0分)吸收塔的气、液相最大负荷处应在：A)塔的底部4(5.0分)关于吸收的描述下列哪一个不正确？D)能得到高纯度的气体5(5.0分)下列关于吸附分离机理的描述哪一个不正确？A)孔径大小6(5.0分)超滤分离过程中，料液的流速增加，其浓差极化现象：B)减小7(5.0分)等温下将同样组成的二元混合物分离为纯组分，最小功值最小的是：C)溶液为正偏差时8(5.0分)热泵精馏是将温度较低的塔顶蒸汽经下面的过程后作为塔底再沸器的热源：A)压缩升温9(5.0分)当普通精馏塔的产品不合格时，可以考虑：D)提高回流比10(5.0分)当精馏塔的回流比小于最小的回流比时：B)不能完成给定的分离任务二、判断题11(5.0分)所谓最低共沸物，是指共沸物的沸点温度比构成共沸物中任一组分的沸点温度都低。
A) 正确12(5.0分)当汽、液两相达到相平衡时，两相中的温度T、压力P和各相组分的逸度也相等。
A) 正确13(5.0分)对于萃取精馏塔，在溶剂回收段，原溶液中各个组分的分离作用仍很大。
B) 错误14(5.0分)当关键组分的相对吸收率大于其吸收因子A时，则吸收塔需有无穷多个理论级才能完成给定分离任务。
B) 错误15(5.0分)MESH方程中的M是物料平衡关系，E是热量平衡关系，S是摩尔分率加和式。
B) 错误16(5.0分)分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法，当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔级数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用物质媒介（MSA）方法。
A) 正确17(5.0分)等焓节流之后压力提高，有气化现象发生。
B) 错误18(5.0分)物理吸收过程的吸收热，对理想溶液来说就等于溶解热。
A) 正确19(5.0分)精馏塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的泡点，塔釜温度即为对应塔釜液相组成的露点。
分离工程作业讲解
1、一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷 55%，试求混合物在25℃时的泡点压力。
解1：泡点压力的计算：假设P=2.0MPa ，因T=25℃，查图求Ki=0.919＜1，说明所设压力偏高，重设P=1.8Mpa=1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa 。
解2：泡点压力的计算：设P1=1000KPa ，由25℃，1000KPa ，查P-T -K 列线图得Ki K1=16.5， K2=2.9 ， K3=1.0 ，K4=0.36 所以选异丁烷为参考组分 查得P=2430KPa 在此条件下求得 ∑ii x K ∑ii x K 161.136.055.00.13.09.21.05.1605.0>=⨯+⨯+⨯+⨯=∑iy223.061.136.04243===∑iy K K 1776.022.055.048.03.05.11.02.705.0<=⨯+⨯+⨯+⨯=∑iy287.0776223.04344===∑iy K K查得P=1800Kpa ，继续调整，求得： 故混合物在25℃的泡点压力为1800KPa p55,11题。
求露点温度解：设t=15℃ P=2.625Mpa=2625kpa 有图查得：k 1=4.55,k 2=1.22,k 3=0.87,k 4=0.34 所以：∑xi=∑yi/ki=0.0039/4.55+0.8651/1.22+0.1281/0.87+0.0026/0.34=0.8648 选乙烯为参考组分：则k 2’=kG ∑xi=1.22*0.8648=1.055由k 2’ 8=1.055，P=2625kpa ，查图得t=2.7℃ k 1=4.55, k 2=1.055, k 3=0.742,k 4=0.26∑xi=∑yi/ki=0.0039/4.30+0.8651/1.055+0.1281/0.742+0.0026/0.26=1.0035 │∑xi-1│=0.0035<0.01 P56，10题： 露点温度：解：设t=50℃，由P=0.1MPa ，查T -P-K 列线图，得 K1=3.62，K2=1.12，K3=0.39，K4=0.15，K5=0.055∑xi=∑yi/ki=0.05/3.62+0.17/1.12+0.65/0.39+0.10/0.15+0.03/0.055=3.044>1 选正己烷为参考组分，则： Ki=K G ·∑xi=0.39*3.044=1.19由K3=1.19，P=0.1MPa ，查P-T-K 图得t=82℃1001.1≈=∑i y查得：K1=8.00，K2=2.85，K3=1.19，K4=0.47，K5=0.21∑xi=∑yi/ki=0.05/8.00+0.17/2.85+0.65/1.19+0.10/0.47+0.03/0.21=1.0049≈1 故，露点进料温度为82℃泡点温度：解：设t=50℃，由P=0.1MPa，查T-P-K列线图，得K1=3.62，K2=1.12，K3=0.39，K4=0.15，K5=0.055∑yi=∑xi·ki=0.05·3.62+0.17·1.12+0.65·0.39+0.10·0.15+0.03·0.055=0.64155>1选正己烷为参考组分，则：Ki=K G/∑yi=0.39/0.64155=0.608由K3=0.608，P=0.1MPa，查P-T-K图得t=62.5℃查得：K1=5.22，K2=1.70，K3=0.61，K4=0.24，K5=0.097∑yi=∑xi·ki==0.05·5.22+0.17·1.70+0.65·0.61+0.10·0.24+0.03·0.097=1.00371≈1 故，露点进料温度为62.5℃P56，20题解：在T=366.5K，P=689.5KPa时，T=366.5-273.5=93℃，689.5/101.3=6.8查P-T-K图得：K1=4.15，K2=1.21，K3=0.72，K4=0.33设：v=0.05，则：∑Zi/ki=0.1/4.15+0.2/1.21+0.3/0.72+0.4/0.33=1.817>1∑Zi·ki==0.1·4.22+0.2·1.21+0.3·0.72+0.4·0.33=1.005≈1故混合物处于两相区，可进行闪蒸计算： F(v)= ∑(yi-xi)=∑[Zi(Ki-1)]/[1+v(Ki-1)]=0F(v)=∑[0.1(4.15-1)]/[1+0.05(4.15-1)]+∑[0.2(1.21-1)]/[1+0.05(1.21-1)]+ ∑[0.3(0.72-1)]/[1+0.05(0.72-1)]+ ∑[0.4(0.33-1)]/[1+0.05(0.33-1)]= -0.00946 F ’(v)= -1.1568V(n+1)=Vn- F(v)/ F ’(v)=0.05-(-0.00946)/(-1.1568)=0.00418 F(v)=∑[0.1(4.15-1)]/[1+0.00418(4.15-1)]+∑[0.2(1.21-1)]/[1+0.00418(1.21-1)]+ ∑[0.3(0.72-1)]/[1+0.00418(0.72-1)]+ ∑[0.4(0.33-1)]/[1+0.00418(0.33-1)]= 0.000016≈1 故v=0.00418 由xi= yi=ki ·xi解：x1=0.0988，x2=0.1998，x3=0.3003，x4=0.4011， y1=0.410，y2=0.242，y3=0.216，y4=0.132， P110,2题解：根据题意可知，丁烷为HK ，x6=0.002，丙烷为HK ，x5=0.0015， 设F=100kmol/h利用清晰分割加和归一法：0.52+24.9+8.83+8.7+3.05-W*0.0015+D*0.002=D ① W=F-D ②联立①②式，解得D=46.011 Kmol/h ，W=53.989 Kmol/h 塔顶产物组成：x D,A =0.52/46.011=1.13% x D,B ==54.12% x D,C =19.19%)1(1-+=Ki v Zi xix D,D =18.19% x D,E =[3.05-53.989*0.0015]/46.011=6.45% x D,F =0.2%塔釜产物组成：x ,A =0% x W ,B =0% x W,C =0% x W,D =0% x W,E =0.15% x W ,F =99.85%2：在101.3kPa 下，有组成为45%(摩尔)正己烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。
《分离工程》第一阶段在线作业(自测)试卷
B、不进料
C、不出产品
D、热力学效率高
标准答案：D
您的答案：D
题目分数：5
此题得分：5.0
批注：
4．第4题单选题当普通精馏塔的产品不合格时，可以考虑：
A、提高进料量
B、降低回流比
C、提高塔压
D、提高回流比
标准答案：D
您的答案：D
题目分数：5
此题得分：5.0
批注：
5．第5题单选题当精馏塔的回流比小于最小的回流比时：
批注：
9．第9题单选题下列哪一个不是机械分离过程：
A、重力沉降分离过程
B、过滤
C、离心分离
D、吸收
标准答案：D
您的答案：D
题目分数：5
此题得分：5.0
批注：
10．第10题单选题下列哪一个是速率分离过程：
A、蒸馏
B、膜分离
C、离心分离
D、吸收
标准答案：B
您的答案：B
题目分数：5
此题得分：5.0
批注：
11．第11题判断题多组分精馏过程，最少理论级数Nm值与进料组成和进料状态均无关。
A、气液负荷不均，液相负荷大
B、回流比提高，产品纯度提高
C、恒摩尔流不太适合
D、是蒸馏过程
标准答案：B
您的答案：B
题目分数：5
此题得分：5.0
批注：
8．第8题单选题下列分离过程中属于平衡分离过程的是：
A、重力沉降分离过程
B、吸收
C、膜分离
D、离心分离
标准答案：B
您的答案：B
题目分数：5
此题得分：5.0
标准答案：正确
您的答案：正确
题目分数：5
此题得分：5.0
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exp 977 .83
8.314
378 .47
=0.629 同理： 13 0.838
23 1.010
； 31 1.244 ； 32 0.995
由 Wilson 方程 ln i 1 ln
ij x j
j
k
kixk ： kj x j
j
1 0.9184 ； 2 0.9718 ； 3 0.9930 根据安托尼方程：
12 11 1035 .33; 12 22 977 .83 23 22 442 .15 ; 23 33 460 .05 13 11 1510 .14 ; 13 33 1642 .81 在 T=378.47K 时液相摩尔体积为：
(单位：J/mol)
v1L 100 .91 10 3 m3 kmol 安托尼公式为：
13 x3
21 x1
x2 x2
23 x3
31 x1
32 x3 32 x2
x3
)
1 ln(0.3125 0.854 0.2978 0.7472 0.3897) (
0.2125 1.193
0.3125 1.193 0.2978 0.457 0.3897
0.2978
0.3897 1.346
)
0.854 0.3125 0.2978 0.7472 0.3897 2.2830.3125 1.346 0.2978 0.3897
0.0188
r2 =1.019
ln
r3
1
ln( x1
31
x2
23
x3 )
( x1
x1 13 12 x2
13
x3
21 x1
23 x2 x2
23
x3
31 x1
x3 32
x2
x3
)
1 ln(0.3125 0.457 0.2987 1.346 0.3897) (
0.3125 0.457
0.3125 1.193 0.2978 0.457 0.3897
12
v1L
v
L 2
exp(
12 11 ) RT
100.91 10 3
117.55 103
exp(
1035.33 ) 8.314 378.47
1.193
21
v2L v1L
exp(
12 22 RT
)
117.55 103 100.91 10 3
exp(
977.83 ) 8.314 378.47
＝ 100
＝0.8001
y2 ＝ K2 x2 ＝
p2s p
x2
＝
56.34 100
0.25
＝0.1409
y3 ＝ K3 x3 ＝
p3s p
x3
＝
23.625 100
0.25
＝0.059
(2)相对挥发度法
1i
由于是理想混合物，所以
(
y1 yi
)
/(
x1 xi
)
，
得
yi
y1
1i (x1 / xi )
p1S 对于理想混合物，得1i ＝ P2S
=
101.3
101.3
=0.945<1, 可知所设温度偏低，重设 T＝349.82K：
此时
p
S A
＝99.685kPa,
p
s E
＝94.819kPa
yi
yA
yE
rA
p
s A
x
A
p
rE
p
s E
xE
+p
1.0075 99.685 0.8 1.1067 94.819 0.2
=
101.3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
101.3
＝
1.00033≈1 故泡点温度为 349.82K
（2） 求露点温度，此体系可视为理想气体，由 pyi
ri pis xi ，得 xi
pyi pis ri
设 T＝349.8K
由安托尼方程得
p
S A
＝99.620kPa,
p
s E
＝94.743kPa，
故
xi
xA
xB
101.3 0.8 ＝ 99.6201.0075
101.3 0.2 94.7431.1067 ＝1.4>1，故所设温度偏低
；v2L 117 .55 10 3 ；v3L 136 .69 10 3
苯： ln P1s 20.7936 2788 .51 T 52.36 ； 甲苯： ln P2s 20.9065 3096 .52 T 53.67； 对二甲苯： ln P3s 20.9891 3346 .65 T 57.84 ；( P s : Pa;T : K )
因为低压气体可视为理想气体，故
pyi
ri pis xi ，得
yi
ri pis xi p
（1） 泡点温度时，设 T＝348.15K，由安托尼方程得
p
S A
＝94.377kPa,
p
s E
＝88.651kPa
故
yi
yA
yE
rA
p
s A
x
A
p
rE pEs xE +p
1.0075 94.377 0.8 1.1067 88.651 0.2
解：(1) 平衡常数法 因为汽相、液相均为完全理想物系，故符合乌拉尔定律 pyi=pisxi
yi pis 而 Ki= xi = p
设 T 为 80℃时 ,由安托尼公式（见习题 1）求出格组分的饱和蒸汽压。
p1s ＝101.29kPa，
p
s 2
=38.82kPa,
p3s =15.63kPa
故 y1 y2 y3 =K1x1+K2x2+K3x3
P
1.019
86.93 101.3
0.8744
K3
r3 P3s
P
1.2752
38.23 101.3
0.4813
而完全理想系：
K1
P1s
P
207.48 101.3
2.048
K2
P2s
P
86.93 101.3
0.8581
K3
P3s
P
38.23 101.3
0.3774
4.(1) 一液体混合物的组分为：苯 0.50；甲苯 0.25；对-二甲苯 0.25（摩尔分数）。分别用平 衡常数法和相对挥发度法计算该物系在 100kPa 时的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想 物系。
1.346
13
v1L v2L
exp( 13 11 RT
)
136.69 103
100.91 10 3
exp( 1510.14 ) 8.314 378.47
0.457
31
v3L v1L
exp(
13 33 RT
)
136.69 103 100.91 10 3
exp( 1642.81 ) 8.314 378.47
2.283
ln
r1
1
ln(x1
12
x2
13
x3 )
( x1
12
x1 x2
13
x3
21 x1
21 x2 x2
23 x3
31 x1
31 x3 32 x2
x3
)
1 ln(0.3125 1.1930.2978 0.457 0.3897) (
0.3125
0.3125 1.1930.2978 0.457 0.3897
重设 T＝350.1K 时 xi xA xB ＝0.992≈1
故露点温度为 350.1K
第三章、多组分多级分离过程分离分析和简捷计算
3、1. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：
（1） 总变更量数 Nv;
（2） 有关变更量的独立方程数 Nc；
（3） 设计变量数 Ni; （4） 固定和可调设计变量数 Nx ,
设 T 为 80℃时，
p1s ＝101.29kPa,
p
S 2
=38.82kPa,
p3s =15.63kPa
故12 ＝2.61, 13 ＝6.48, y2 ＝ y1 /5.22, y3 = y1 /12.96
因为 y1 y2 y3 ＝1，故 y1 ＝0.788
又因为 py1 ＝100×0.788＝78.8kPa，而 p1s x1 ＝101.29×0.5＝50.645kPa< py1
解
1：由
Wilson
参数方程 ij
v
L j
viL
exp
ij
ii
RT
12
v2L v1L
exp
12
11
RT
117 .55 10 3 exp 1035 .33 8.314 378 .47
100 .91 10 3
=1.619
21
v1L v2L
exp
21 22
RT
100 .91 10 3 117 .55 10 3
第一章 单级平衡过程
2. 计算在 0.1013MPa 和 378.47K 下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当
x 1 =0.3125，x 2 =0.2978，x 3 =0.3897 时的 K 值。汽相为理想气体，液相为非理想 溶液。并与完全理想系的 K 值比较。已知三个二元系的 Wilson 方程参数。
0.854
23
v2L v3L
exp(
23 22 RT
)
117.55 103 136.69 103