关于化工分离过程总复习课件
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综合两种试算结果，只有TB<T< TD成立， 才能构成闪蒸问题。
16
1.2 单级平衡过程
闪蒸过程计算的基本关系：
物料平衡关系： FizLixViy FLV
（2-63）
（2-64）
汽液相平衡关系： yi Kixi K i K i(T,P ,x,y)
（2-44）
热平衡关系： FH FQLL H VV H
假定T 已知P 得到Ki 调整T
②相对挥发度法
设T（离泡点不远）
K k
1
ik xi
Kixi
|f(T) |=|Kixi-1 |≤
N Y
T=T设，yi= Kixi
得到PiS
ik
Pi S PkS
PkS Kk P 安托尼公式 T泡
10
1.2 单级平衡过程
③计算机计算（Newtow迭代法）
前提条件：平衡常数和组成无关的泡点温度计算（简化K）
分离过程的分类
分离过程分为机械分离过程和传质分离过程两类。 传质分离过程用于各种均相混合物的分离，分为平
衡分离过程和速率分离过程。
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。
3
1.1 绪论
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
泡点计算： 泡点方程： Kixi 1
目标函数形式： f T c Kixi 10 i1
求导式：
f
T
c i1
xi
dKi dT
f tK
按Newton迭代式导出式： t(K1) t(K)
f tK
11
1.2 单级平衡过程
Ⅱ泡点压力的计算
c
理想物系： P泡 PiS xi i1
汽相为理想气体，液相为非理想溶液
i1i2i3 ip
T T T
P P P
fˆi fˆi fˆi
6
1.2 单级平衡过程
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
Ki
yi xi
Pi S P
g-l平衡关系：
yi
Kixi
PiS P
xi
（2）汽相为理想气体，液相为非理想溶液
Ki
yi xi
iLPiS
1.2 单级平衡过程
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
ⅠKi与xi无关的泡点温度的计算 Ki f(T,P)
c
泡点方程：
f T Kixi 10 i1
9
1.2 单级平衡过程
①求解泡点方程的试差法，求解步骤如下：
关于化工分离过程总复习
习题课大纲
▪ 1 重要知识点回顾
1.1 绪论
1.2 单级平衡过程
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
1.4 多组分多级分离的严格计算
1.5 分离设备的处理能力和效率
1.6 分离过程的节能
1.7 其它分离技术和分离过程的选择
▪ 2 考试题型
▪ 3 自由交流环节
2
1.1 绪论
P
g-l平衡关系：
yi
Kixi
iLPiS
P
xi
7
1.2 单级平衡过程
（3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液
Ki xyii P iSViPiS ffiiVL ViiL
（4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液
Ki x yii i LPV iiSP iSifL iV fiL iL V i iL 8
的分离操作。
4
1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件 相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保
持着物理平衡而共存的状态。从热力学上看，整 个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相 间无物质的传递。
5
1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件
相平衡时，各相的T、P，组分在各相的化学位相 同（相平衡的条件）。
若TB<T闪蒸<TD，则闪蒸问题成立。
V , yi P,T, e
L, xi
15
1.2 单级平衡过程
方法二：假设闪点温度就是进料的泡点温度：
则： Kizi 1 应该成立 ，如果 Kizi 1 说明TB<T。
再假设闪蒸温度就是进料的露点温度：
则： zi /Ki1应该成立 ，如果 zi /Ki1说明TD>T。
设T 给定P 由P-T-K图查Ki
N
调整T
f(T)>0,T设偏低，提高T。
f(T)<0,T设偏高，降低T。
c
yi / Ki 1
i1
Y
xi, T
结束
14
1.2 单级平衡过程
4、等温闪蒸
核定给定温度 下闪蒸问题是否成 立的两种方法：
F, Zi
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。
c
P泡 PiSxiiL i1
12
1.2 单级平衡过程
（3）平衡常数与组成无关的露点温度计算
c
露点方程： yi / Ki 1.0 i1
目标函数形式：
c
f(T)yi /Ki10 i
c
f(P)yi /Ki10
i
13
1.2 单级平衡过程
露点计算方法同于泡点计算： 1.试差； 2.用αiK计算； 3.电算。
1.3.1 设计变量
设计变量——计算前，必须由设计者赋值的变量。
Ni NvNc Ni NxNa
1、独立变量数NV
（1） 物流独立变量数 Nvf1C2
（2）描述系统与外界能量交换和功交换的变量数。
NV=∑（C+2）+能量、功交换变量数
20
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
2、约束关系数NC的确定 （1）物料衡算式 c 个 （2）能量衡算式 1 个 （3）相平衡式 有c（π－1）个 （4）化学平衡式 （5）内在关系式 指约定关系
(1(Ki 1)(k))2
18
Baidu Nhomakorabea
1.2 单级平衡过程
闪蒸过程的计算步骤：
▪ 在给定温度下进行闪蒸计算，需要核实闪蒸问题是 否成立（两种方法）；
▪ 设定Ψ初值，利用Rachord-Rice方程进行闪蒸迭 代计算；
▪ 计算汽、液流率； ▪ 利用式(2-67)和(2-68)计算汽液两相的组成。
19
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
（2-65）
归一化方程：
xi 1
yi 1
（2-46） （2-45）
17
1.2 单级平衡过程
利用牛顿迭代法解Rachord-Rice方程迭代方程
f() 1(K i(K1i) zi1)0
（2-71）
(k1)
(k)
f((k))
f'((k))
（2-72）
f'((k))
(Ki 1)2zi （2-73）
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1.2 单级平衡过程
闪蒸过程计算的基本关系：
物料平衡关系： FizLixViy FLV
（2-63）
（2-64）
汽液相平衡关系： yi Kixi K i K i(T,P ,x,y)
（2-44）
热平衡关系： FH FQLL H VV H
假定T 已知P 得到Ki 调整T
②相对挥发度法
设T（离泡点不远）
K k
1
ik xi
Kixi
|f(T) |=|Kixi-1 |≤
N Y
T=T设，yi= Kixi
得到PiS
ik
Pi S PkS
PkS Kk P 安托尼公式 T泡
10
1.2 单级平衡过程
③计算机计算（Newtow迭代法）
前提条件：平衡常数和组成无关的泡点温度计算（简化K）
分离过程的分类
分离过程分为机械分离过程和传质分离过程两类。 传质分离过程用于各种均相混合物的分离，分为平
衡分离过程和速率分离过程。
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。
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1.1 绪论
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
泡点计算： 泡点方程： Kixi 1
目标函数形式： f T c Kixi 10 i1
求导式：
f
T
c i1
xi
dKi dT
f tK
按Newton迭代式导出式： t(K1) t(K)
f tK
11
1.2 单级平衡过程
Ⅱ泡点压力的计算
c
理想物系： P泡 PiS xi i1
汽相为理想气体，液相为非理想溶液
i1i2i3 ip
T T T
P P P
fˆi fˆi fˆi
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1.2 单级平衡过程
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
Ki
yi xi
Pi S P
g-l平衡关系：
yi
Kixi
PiS P
xi
（2）汽相为理想气体，液相为非理想溶液
Ki
yi xi
iLPiS
1.2 单级平衡过程
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
ⅠKi与xi无关的泡点温度的计算 Ki f(T,P)
c
泡点方程：
f T Kixi 10 i1
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1.2 单级平衡过程
①求解泡点方程的试差法，求解步骤如下：
关于化工分离过程总复习
习题课大纲
▪ 1 重要知识点回顾
1.1 绪论
1.2 单级平衡过程
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
1.4 多组分多级分离的严格计算
1.5 分离设备的处理能力和效率
1.6 分离过程的节能
1.7 其它分离技术和分离过程的选择
▪ 2 考试题型
▪ 3 自由交流环节
2
1.1 绪论
P
g-l平衡关系：
yi
Kixi
iLPiS
P
xi
7
1.2 单级平衡过程
（3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液
Ki xyii P iSViPiS ffiiVL ViiL
（4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液
Ki x yii i LPV iiSP iSifL iV fiL iL V i iL 8
的分离操作。
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1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件 相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保
持着物理平衡而共存的状态。从热力学上看，整 个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相 间无物质的传递。
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1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件
相平衡时，各相的T、P，组分在各相的化学位相 同（相平衡的条件）。
若TB<T闪蒸<TD，则闪蒸问题成立。
V , yi P,T, e
L, xi
15
1.2 单级平衡过程
方法二：假设闪点温度就是进料的泡点温度：
则： Kizi 1 应该成立 ，如果 Kizi 1 说明TB<T。
再假设闪蒸温度就是进料的露点温度：
则： zi /Ki1应该成立 ，如果 zi /Ki1说明TD>T。
设T 给定P 由P-T-K图查Ki
N
调整T
f(T)>0,T设偏低，提高T。
f(T)<0,T设偏高，降低T。
c
yi / Ki 1
i1
Y
xi, T
结束
14
1.2 单级平衡过程
4、等温闪蒸
核定给定温度 下闪蒸问题是否成 立的两种方法：
F, Zi
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。
c
P泡 PiSxiiL i1
12
1.2 单级平衡过程
（3）平衡常数与组成无关的露点温度计算
c
露点方程： yi / Ki 1.0 i1
目标函数形式：
c
f(T)yi /Ki10 i
c
f(P)yi /Ki10
i
13
1.2 单级平衡过程
露点计算方法同于泡点计算： 1.试差； 2.用αiK计算； 3.电算。
1.3.1 设计变量
设计变量——计算前，必须由设计者赋值的变量。
Ni NvNc Ni NxNa
1、独立变量数NV
（1） 物流独立变量数 Nvf1C2
（2）描述系统与外界能量交换和功交换的变量数。
NV=∑（C+2）+能量、功交换变量数
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1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
2、约束关系数NC的确定 （1）物料衡算式 c 个 （2）能量衡算式 1 个 （3）相平衡式 有c（π－1）个 （4）化学平衡式 （5）内在关系式 指约定关系
(1(Ki 1)(k))2
18
Baidu Nhomakorabea
1.2 单级平衡过程
闪蒸过程的计算步骤：
▪ 在给定温度下进行闪蒸计算，需要核实闪蒸问题是 否成立（两种方法）；
▪ 设定Ψ初值，利用Rachord-Rice方程进行闪蒸迭 代计算；
▪ 计算汽、液流率； ▪ 利用式(2-67)和(2-68)计算汽液两相的组成。
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1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
（2-65）
归一化方程：
xi 1
yi 1
（2-46） （2-45）
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1.2 单级平衡过程
利用牛顿迭代法解Rachord-Rice方程迭代方程
f() 1(K i(K1i) zi1)0
（2-71）
(k1)
(k)
f((k))
f'((k))
（2-72）
f'((k))
(Ki 1)2zi （2-73）