分离过程-闪蒸

FLGC
= 结束
判断 H ? 0
返回重设 t F 调节
由于 t1 p1 zi H 设t F
M 1
平衡后汽化


v、xi、yi
NO
yes
zi ( K i 1)v 1 ( K i 1) zi ( K i 1)v 1

M M 结束 H1M = ? HF HF H V 、H L
4.计算V，L
V F 510km ol L F V 490km ol
5.核实 yi 1.0008
xi 0.999 正确( P T K图误差）
二、汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对
, xi , yi
分层迭代： 开始 给定F，z，p，T 估计初值x，y 由(2—80),(2— 81) 计算x，y 比较 x，y的估计值和 计算值
判断相态
FLGC
( 第8讲 )
部 分 气 化 计 算 框 图
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
2.3.2 绝热闪蒸过程(等焓节流)
闪蒸是一种连续、稳态的单级蒸馏操作，又该过程是在绝热情 况下进行的，则称为绝热闪蒸，又称为等焓节流过程。节流后 生成的气液两相在分离器内达到平衡状态。如下图示：
zi
求 , xi , yi
x
i
1
N
Y
结束
（2）已知
zi， , t (或p),求p(或t ), xi , yi zi Y 由t，p(设） Ki xi 1 结束
v(e) 调整p
N
调整
2.Rachford—Rice方程 用于电算 由(2-80),(2-81）：
( K i 1) Z i yi xi 1 ( K 1) 0 (2 86) i 用于牛顿迭代： ( K i 1) Z i f ( ) 0 i 1 1 ( K i 1)
V 令汽相分率： F 有：V F L (1 ) F Fzi (1 ) Fxi FKi xi
试差 使 x 1或 y 1即成
i i
2、计算类型：根据
（1）已知
N 1
e a
zi xi ( Ki 1)v 1
zi，t，p，
Ki
设
由t,p
画 v t F 数据
(4) 画 v't F 数据
tF 按不同 tF 两种计算v' , v得两线交点即为
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等焓平衡线
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绝热闪蒸汽化率的求定
第4周第1次课2007年10月15日
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( 第8讲 )
绝热闪蒸计算框图
第4周第1次课2007年10月15日
作业： P86： 9,10,11题
变量分析：
系统方程
Fzi Lxi Vy i FH F Q VH V LH L yi K i xi
i i
方程数
c 1 c 1 1
x y
1 1

∴一般计算后得2c+3个量：
2c+3
xi , yi ,V , L(或汽化率）， T（或Q）
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
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思考:
在给定组成zi、温度T、压力P下， 如何求气化率v？
注意：
要首先判断相态
第4周第1次课2007年10月15日
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已知：zi、T、p，求v 解：（1）求zi
泡点方程 露点方程
K yx
K
i i
i i
1
1
若
K x
Tb(泡点）（xi=zi) =1 ,则T=Tb，泡点状态，ψ=0
H V yi H Vi
i 1 c c (T , p )
H L xi H Li
i 1
(T , p )
H i —纯组分摩尔焓
4.判断闪蒸过程是否可行的方法
方法一：已知p
对zi 进行泡点计算： f (TB ) K i zi 1 0 试差泡点TB
i 1 c
对zi 进行露点计算： zi f (TD ) （ ） 1 0 试差露点TD i 1 K i
归一化xi，yi 比较：估计和归一化值 比较：（K 1） 和（K）
重新估计x， y值
由Rachford-Rice 方程迭代 ( k 1)
不 收 敛
收敛 输出
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回顾：
部分气化
zi xi （Ki 1） 1 zi xi Ki (1 Ki )e
部分冷凝
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计算 K i k i (T , P , xi , yi )
重新估计x， y值 由RachfordRice方程迭代
不 收 敛
收敛 输出
对 x, y, 同时迭代：
开始 给定F，z，p，T 估计初值x，y,
计算 Ki ki (T , p, xi , yi )
由(2—80),(2— 81) 计算x，y
M （后） HF
M M FH1M VH V LH L FH F H1M H F H V (1 ) H L
H V H iV yi M i
H L H iL xi M i H1M HiF Zi M i (节流前)
H1M H L HV H L
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3、电算方法 方法一：构造函数 受初值 ψ 影响 设初值ψ=1才能求解
推导过程：
x
即：
i
1
x 1 0
i
f ( )
1.0

zi f ( ) 1 ( K i 1) 1 zi ( K i 1) ' f ( ) 2 [(K i 1) 1] f ( ) 递归方程： k 1 k ' f ( )
判断：若 TB < T < TD 闪蒸问题成立
c
方法二：
Td Tb 8 0 T
F
对z 在T、p下进行露点计算：
i
气相 线 液相 线 0.4 0.6

z 1 有液体存在 K < 1 过热蒸汽 1 T T
D i i
对zi 在T、p下进行泡点计算：
0 B
判断：
1. 1 T TB 0 K z 1 有气体存在 ii A < 1 过冷液体
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电算方法二： 构造涵数 初值 ψ不 受影响。设初值 ψ为 任何值,即ψ=0~1
推导过程：
y x
即：
i
1 1
i
( y x ) 0
i i
f ( )
( K i 1) zi f ( ) ( K i 1) 1
1.0

2 z ( K 1 ) f ' ( ) i i [(Ki 1) 1]2 f ( ) 递归方程： k 1 k ' f ( )

L, xi
一、汽液平衡常数与组成无关
1.联立求解2c+3个方程
对i组分物料衡算：
Fzi Lxi VK i xi
i 1, 2 , c
有：
z x 1 ( K 1) (2 80) Kz y (2 81) 1 ( K 1)
i i i i i i i i 1, 2 , c
若
K z 1 解。 同时成立，闪蒸问题有 z K 1
i i i i
例2—8 液体混合物的汽化（烃类物系）
在50℃，200kPa下闪蒸，已知 z i 解：1.核实问题是否成立
o
对zi 在50 C、 200kPa下进行泡点计算：
K z
i 1
c
c
i i
2.595 1 说明50 C大于泡点TB 温度
c
( K i 1) 2 Z i f ( ) 2 [ 1 ( K 1 )] i 1 i
c
( k 1)
(k ) f ( ) (k ) f ( ( k ) )
3. Q 的计算
Q FH F VHV LH L
Q—吸热为正，移热为负 H—混合物的摩尔焓 对于理想混合：
V , yi
液体 F, z i
TF, pF
T， p
Q L, xi V , yi
气体 F, z i
变量数：3c+8 方程数： 2c+3 指定变量数:(3c+8)-(2c+3)=c+5 即：F、zi、TF、pF、p、T

TF, pF
T， p
Q
变量数：3c+8 方程数：2c+3 指定变量数:(3c+8)-(2c+3)=c+5 即：F、Zi、TF、p、pF、L(或汽化率)
FLGC
给定
p1t1 z i
e a
0
pF
给定 ea 1
t F ? ?
p1t1 z i
M
等焓节流 1、特点：
部分汽化
xi ? yi ? 不变
?
pF t F
M M Q 0 H 0 等焓过程（前） H H （后） ① 1 F
② 温度降低（汽化部分热 量由液体降温提供） tF
o
对zi 在50 o C、 200kPa下进行露点计算： zi o 1 . 772 1 说明 50 C小于露点TD温度 i 1 K i
判 断：
K z 1 解。 同时成立，闪蒸问题有 z K 1
i i i i
2.采用Rachford—Rice方程
烃类物系，K查P—T—K图
i i
<1 ,则T<Tb，过冷状态，ψ=0 >1 ,则T>Tb，泡点以上状态，ψ>0
Td(露点）（yi=zi) =1 ,则T=Td，露点状态，ψ=1 <1 ,则T>Tb，过热状态，ψ=1
（2）求zi
yi 若 Ki
>1 ,则T<Tb，露点以下状态，ψ<1
yi 1才能出现两相状态 ki
结论:只有同时满足 ki xi 1和
c
( k 1)
(k ) f ( ) (k ) f ( ( k ) )
取 0.1，迭代4次得： 0.51
3.计算
xi , yi
xi，yi
采用(2 80), (2 16) : zi (2 80) xi 1 ( K i 1) 将代入式中，求 y K x (2 16) i i i
tF
FLGC
( 第8讲 )
思路：设 tF 步骤：
v、xi、yi H ?
结束 0 yes
调合
xi zi ( Ki 1) v 1
①设 t F 按平衡汽化，求 v、xi、yi
(设）tF , pF Ki 设v xi ? 1 结束
yes
NO
FLGC
②检查焓是否平衡 H ? 0 （前） H1M
f ( ) ( K i 1) zi 0 1 ( K i 1)
c
用于牛顿迭代： ( K i 1) zi f ( ) 0 i 1 1 ( K i 1) ( K i 1) 2 zi f ( ) 2 [ 1 ( K 1 )] i 1 i
2.3
闪蒸过程的计算
2.3.1 等温闪蒸和部分 冷凝过程
2.3.2 绝热闪蒸过程
流程示意图：

液体混合物的汽化
气体混合物的冷凝
V , y i , HV
液体 F, zi
V , y i , HV
气体 F, Z
TF , PF , HF
T，P
TF , PF , HF
T，P
L, x i , H L
L, x i , H L
FLGC
以上方法比较麻烦，下面介绍图解法 步骤： T
按平衡汽化
等焓 E
露
(1)H1M :由t1、zi求进料焓
(2)设 t F
按焓相等 导出v
H1M H 2 v Hv H2
' , xi , yi .得 't F 数据
泡 闪蒸 0
e
1.0
得 t F 数据
(3)另取几点重复(2)得一系列 得 't F , t F 数据
等焓节流过程如下图示： V , yi
F , zi , p, T
相当于分相器
e Na 0
pF、TF、v
L, xi
说明体系压力给 定后，温度、气化 率和组成就固定了
等焓节流器图
2. 等焓节流和部分汽化异同点：
相同点：
都是气化过程，说明可按气化公式计算 气液两相平衡 相当于一块理论板 不同点： 产生气化的原因不同 部分气化或部分冷凝：外界交换热 绝热闪蒸:不与外界换热,焓变为零 可调设计变量不同 气化：除p外还要已知一个条件 如已知T,求ψ、x(y) 绝热闪蒸:给定p，体系就固定了 求T、ψ、x(y)