化工分離工程課件

第一章緒論1.1分離過程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1.3.分離過程的集成化

學(xué)習(xí)方法與要求1.1

分離過程在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用

1.1.1分離過程在化工生產(chǎn)中的重要性

1.1.2

分離過程在清潔工藝中的地位與作用返回煤石油天然氣生物質(zhì)反應(yīng)化工原料分離產(chǎn)品一般化工生產(chǎn)過程：例1：乙烯水合生產(chǎn)乙醇1-固定床催化反應(yīng)器；2-分凝器；3、5、9-吸收塔；4-閃蒸塔；6-粗餾塔；

7-催化加氫反應(yīng)器；8-脫輕組分塔；10-產(chǎn)品塔涉及分離過程：吸收：3、5、9；

精餾：6、8、10；閃蒸：4乙烯93%產(chǎn)品廢水乙醛12345678910水循環(huán)乙烯水放空放空水氫水廢水例2：二甲苯生產(chǎn)1-重整反應(yīng)器；2、13-汽液分離器；3-壓縮機(jī)；4-脫丁烷塔；5-萃取塔6-再生塔；7-甲苯塔；8-二甲苯回收塔；9-冷卻器；10-結(jié)晶器；11-異構(gòu)化反應(yīng)器；12-熔融塔放空間二甲苯和鄰二甲苯石腦油進(jìn)料混合二甲苯循環(huán)混合二甲苯125678104111391233輕烴類非芳烴乙二醇芳烴苯和甲苯對二甲苯重芳烴H2H2H2●加氫重整后得到：輕油非芳烴苯甲苯二甲苯高級芳烴目的產(chǎn)物目的產(chǎn)物為對二甲苯鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯沸點(diǎn)℃144.411139.104138.351熔點(diǎn)℃﹣25.173﹣47.87213.263●

原料：石腦油沸程120～230K●特點(diǎn)：●涉及到分離過程：精餾：4、7、8

萃?。?、6

結(jié)晶：10總結(jié)：

●原料的凈化與粗分

●反應(yīng)產(chǎn)物的提純

●藥物的精制和提純

●精選金屬的提取

●食品除水、除毒、病毒分離、同位數(shù)分離

●三廢處理返回1.1.2分離過程在清潔工藝中的地位與作用清潔工藝：生產(chǎn)工藝和防治污染有機(jī)的結(jié)合，將污染物減少或消滅在工藝過程中。

——面向21世紀(jì)社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。化學(xué)工業(yè)污染來源：未回收的原料未回收的產(chǎn)品有用和無用的副產(chǎn)原料中的雜質(zhì)工藝的物料省耗

廢物最小化？清潔工藝終合考慮：

●合理的原料選擇；

●反應(yīng)路徑的清潔化；

●物料分離技術(shù)的選擇；

●確定合理的流程和工藝參數(shù)。

核心：

化學(xué)反應(yīng)

——廢物最小化首先考慮催化劑、反應(yīng)工藝和設(shè)備。與化工分離過程密切相關(guān)的有：

●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、回收利用率、循環(huán)利用率；

●開發(fā)和采用新技術(shù)、新工藝、改善生產(chǎn)操作條件，以控制和消除污染；

●采用生產(chǎn)裝置的閉路循環(huán)技術(shù)；

●處理生產(chǎn)中的副產(chǎn)物和廢物，使之減少和消除對環(huán)境的危害；

●研究、開發(fā)和采用低物耗、低能耗、高效率的“三廢”治理技術(shù)。閉路循環(huán)系統(tǒng)：

將過程所產(chǎn)生的廢物最大限度地回收和循環(huán)使用。原料產(chǎn)品排除111222廢物廢物1—單元過程；2—處理實(shí)現(xiàn)分離與再循環(huán)系統(tǒng)使廢物最小化的方法：●廢物直接再循環(huán)

例：廢水●進(jìn)料提純

例：氧化反應(yīng)采用純氧●除去分離過程中加入的附加物質(zhì)

例：共沸劑、萃取劑●附加分離與再循環(huán)系統(tǒng)

例：分離廢物中的有效物，循環(huán)使用上述原因促使：傳統(tǒng)分離過程不斷改進(jìn)和發(fā)展

例：反應(yīng)精餾；吸附；…

新分離方法不斷出現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用

例：膜分離；熱擴(kuò)散；色層分離；…返回

1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征一類：機(jī)械分離特點(diǎn)：被分離物為非均相簡單的將混合物分開

如：過濾、沉降…化工原理內(nèi)容二類：傳質(zhì)分離

包含：

平衡分離過程；速率控制分離

特點(diǎn)：被分離物為均相

1.2傳質(zhì)分離過程的分類和特征1.2.1平衡分離過程1.2.2速率分離過程返回1.2.1平衡分離過程分離設(shè)備混合物產(chǎn)品分離媒介分離媒介：能量、物質(zhì)、壓力平衡分離過程——借助分離媒介，使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再以混合物中各組分在處于相平衡的兩相中不等同的分配為依據(jù)而實(shí)現(xiàn)分配。平衡分離過程的分離單元操作閃蒸原料相態(tài)：

液體分離媒介：減壓分離原理：揮發(fā)度（蒸汽壓）有較大差別工業(yè)應(yīng)用：海水淡化生產(chǎn)純水；吸收液的解吸。精餾原料相態(tài)：汽、液或汽液混合物分離媒介：熱量，有時(shí)用機(jī)械功

同上石油裂解氣的深冷分離；苯、甲苯、二甲苯的分離。吸收蒸出原料相態(tài)：氣體或液體分離媒介：液體吸收劑（MSA）；加入熱量（ESA）

分離原理：揮發(fā)度（蒸汽壓）有較大差別工業(yè)應(yīng)用：由催化裂化裝置主蒸塔頂產(chǎn)物中回收乙烷及較輕的烴。萃取或共沸精餾原料相態(tài)：汽、液或汽液混合物液體溶劑（MSA）或塔釜加熱（ESA）液體共沸劑（MSA）或塔釜加熱（ESA）改變原溶液的相對揮發(fā)度

以苯酚作溶劑由沸點(diǎn)相近的非芳烴中分離芳烴；以醋酸丁酯作共沸劑從稀溶液中分離醋酸。MSAL或VLLL或VMSALV返回1.2.2速率分離過程膜分離熱擴(kuò)散速率分離:

在某種推動力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，有時(shí)在選擇性膜的配合下，利用各組分?jǐn)U散速率的差異實(shí)現(xiàn)組分的分離。微孔過濾（MF）：推動力：壓力差（～100kPa）傳遞機(jī)理：篩分膜類型：多孔膜

進(jìn)料（液體和氣體）溶劑、水、氣體顆粒、纖維目的：溶液脫離子，氣體脫離子超濾（UF）：推動力：壓力差（100～1000kPa）傳遞機(jī)理：篩分膜類型：非對稱性膜進(jìn)料溶劑、水膠體大分子目的：溶液脫大分子，大分子溶液脫小分子，大分子分級。反滲透（RO）：推動力：壓力差（1000～10000kPa）傳遞機(jī)理：優(yōu)先吸附毛細(xì)管流動溶解、擴(kuò)散模型膜類型：非對稱性膜或復(fù)合膜進(jìn)料溶劑、水溶質(zhì)、鹽目的：溶劑脫溶質(zhì)，含小分子溶質(zhì)溶液濃縮。滲析（D）：推動力：濃度差傳遞機(jī)理：篩分、微孔膜內(nèi)的受阻擴(kuò)散透過物：小分子溶質(zhì)或較小的溶質(zhì)截留物：截留﹥0.02um離子、截留血液﹥0.005um離子膜類型：非對稱性膜或離子交換膜進(jìn)料接受液凈化液擴(kuò)散液目的：大分子溶質(zhì)溶液脫小分子，小分子溶質(zhì)溶液脫大分子。電滲析（ED）：推動力：電化學(xué)勢傳遞機(jī)理：反離子經(jīng)離子交換膜的遷移膜類型：離子交換膜濃電解質(zhì)－極＋極產(chǎn)品陰離子交換膜陽離子交換膜進(jìn)料目的：溶液脫小離子，小離子溶質(zhì)的濃縮、小離子的分級。熱擴(kuò)散：原理：

先建立穩(wěn)定的溫度梯度，氣體中較輕的組分向熱線方向飄逸，再建立穩(wěn)定的濃度梯度，熱線附近的氣體由于密度較小流向上頂瓶；冷管壁附近的氣體由于密度較大向下底瓶流動。頂瓶底瓶溫度梯度冷壁熱線

速率分離過程特點(diǎn)：■節(jié)能

■環(huán)保優(yōu)勢

■新的方法返回1.3.分離過程的集成化

目的：實(shí)現(xiàn)清潔工藝

使物料能量消耗最?。?/p>

經(jīng)濟(jì)效益、社會效益最大。1.3.1反應(yīng)過程與分離過程的耦合1.3.2分離過程與分離過程的耦合1.3.3

過程的集成返回1.3.1反應(yīng)過程與分離過程的耦合目的：

改善不利的熱力學(xué)和動力學(xué)因數(shù)，減少設(shè)備、操作費(fèi)用、節(jié)約資源和能源。化學(xué)吸收——化學(xué)反應(yīng)與吸收相結(jié)合

被溶解的組分與吸收劑中的活性組分發(fā)生反應(yīng)，增加傳質(zhì)推動力?；瘜W(xué)萃取——化學(xué)反應(yīng)與萃取相結(jié)合

溶質(zhì)與萃取劑反應(yīng)。如：絡(luò)合反應(yīng)；水解；聚合反應(yīng)（催化）精餾——化學(xué)反應(yīng)與精餾相結(jié)合

例：酯化、皂化、酯交換、胺化、水解…膜反應(yīng)器——優(yōu)良分離性能與催化反應(yīng)相結(jié)合

例：利用多孔陶瓷膜催化反應(yīng)器，進(jìn)行丁烯脫氫制丁二烯。丙烷脫氫制丙烯。控制釋放

將藥物或其他生物活性物質(zhì)以一定形式與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使這些活性物質(zhì)只能以一定速度通過擴(kuò)散等方式釋放到環(huán)境中。膜生物傳感器

由生物催化劑酶或微生物與合成膜及電極轉(zhuǎn)換裝置組成，模仿生物膜對化學(xué)物質(zhì)的識別能力制成，為酶膜傳感器和微生物傳感器。返回1.3.2分離過程與分離過程的耦合

復(fù)合分離過程優(yōu)點(diǎn)：集原分離過程之所長，避其所短。適用于:

特殊物系的分離?！糨腿〗Y(jié)晶（加和結(jié)晶）分離：①揮發(fā)度相近的組分。

②無機(jī)鹽生產(chǎn)（優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能）

溶劑可萃取出部分水。

◆吸附蒸餾氣一液一固三相分離過程吸附分離優(yōu)點(diǎn)：

分離因子高，產(chǎn)品濃度高，能耗低。缺點(diǎn)：吸附劑用量大，收率低。

——形成互補(bǔ)◆電泳分離不同蛋白質(zhì)在一定pH值的緩沖溶液中，其溶解度不同，在電場作用下，這些帶電的溶膠離子在介質(zhì)中的泳動速度不同，實(shí)現(xiàn)不同蛋白質(zhì)的分離。返回1.3.3過程的集成一、傳統(tǒng)分離過程的集成合理組合傳統(tǒng)分離過程，揚(yáng)長避短，達(dá)到高效、低耗和減少污染的目的。共沸精餾與萃取集成環(huán)己烷+苯丙酮環(huán)己烷+丙酮共沸物純苯環(huán)己烷丙酮+水丙酮水水優(yōu)點(diǎn)：無污染二、傳統(tǒng)分離過程與膜分離的集成將膜技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)分離過程中◆滲透蒸發(fā)用來分離揮發(fā)性液體混合物，恒沸、近沸點(diǎn)物系?！粽羝麧B透例：發(fā)酵液脫水制無水乙醇水與醇形成二元共沸物，共沸點(diǎn):78.15℃，

x=0.894（mol）三、膜過程的集成優(yōu)點(diǎn)：取長補(bǔ)短例：分離懸浮液為高固體含量物料將超濾、反滲透、滲透蒸餾組合在一起。返回第二章單級平衡過程內(nèi)容：

內(nèi)容：

各組分物系汽液平衡單級平衡過程的計(jì)算第二章單級平衡過程第一節(jié)相平衡第二節(jié)多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算第三節(jié)閃蒸過程的計(jì)算第一節(jié)相平衡返回2.1.1相平衡條件2.1.2相平衡常數(shù)的計(jì)算返回2.1.1相平衡條件一、相平衡條件相平衡：由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看—物系的自由焓最小動力學(xué)上看—相間表觀傳遞速率為零相平衡條件：引入逸度系數(shù)：

if引入活度系數(shù)：ig

1.汽液平衡

汽液平衡關(guān)系式：2.液液平衡

由（2-7）：基準(zhǔn)態(tài)相等二、相平衡常數(shù)和分離因子

定義：精餾、吸收：稱汽液相平衡常數(shù)液液萃?。阂阂合嗥胶獬?shù)（或分配系數(shù)）—三、用表示平衡關(guān)系ijiKa,返回2.1.2相平衡常數(shù)的計(jì)算一、狀態(tài)方程法二、活度系數(shù)法

一、狀態(tài)方程法由（2—8）：

由P—V—T關(guān)系計(jì)算LiViff,推導(dǎo)略以V為自變量：以P為自變量：(2-16)推導(dǎo)：積分后得（2-16）（2—15）、（2—16）適用于氣、液、固相，是計(jì)算的普遍化方法。注意：只要知道狀態(tài)方程就可代入求1.用Vanderwaals方程計(jì)算Vanderwaals方程：——a、b為Vanderwaals常數(shù)將（2—15）積分后代入以上結(jié)果：步驟：

i=1i=1i=i+1YesNo

●i=1時(shí)求汽相逸度系數(shù)；i=2時(shí)求液相逸度系數(shù)。

汽相：用y求a、b

液相：用x求a、b

●(1)式有三個(gè)根注意：2.用維里方程計(jì)算維里方程的截?cái)嗍剑夯謴?fù)恢復(fù)汽相喲！

的計(jì)算：●

為簡單流體的對比第二維里系數(shù)，計(jì)算：●

為校正函數(shù)，計(jì)算：●為二元相互作用參數(shù)，計(jì)算：——用于烷烴相當(dāng)成功

二元常數(shù)的平均值ij水醇醚酮烴烴0.40.150.100.130酮0.150.050.130醚0.350.130醇0.10水0ijk由（2—16）：∴由（2—16）：P為自變量同樣由（2—15）：V為自變量用（2—31）解的步驟：

1.用狀態(tài)方程〈4〉求Vt(兩個(gè)根返回)、檢驗(yàn)：〈4〉式有實(shí)根，取大根，否則用（2—30）求取。

2.由（2—31）求注意：維里方程的適宜范圍：3.采用R—K方程計(jì)算特點(diǎn)：

1.比多參數(shù)狀態(tài)方程簡單

2.適宜于氣、液態(tài)R—K方程：RK方程的另一種形式：推出：計(jì)算方法：

1.由〈6〉計(jì)算ZM

三個(gè)根：求氣體（）取求液體（）取

2.由〈7〉求注意：求汽相逸度時(shí)組成用求液相逸度時(shí)組成用作業(yè)：

P51：3題（只求）

Vif3題改錯(cuò)：

去掉“%”二、活度系數(shù)法由（2—9）：

已解決

對，分別討論igiVfiOLf恢復(fù)1.基準(zhǔn)態(tài)逸度

液相活度系數(shù)：OLif討論：◆可凝性組分基準(zhǔn)態(tài)

◆不凝性組分基準(zhǔn)態(tài)

◆溶液基準(zhǔn)態(tài)（1）可凝性組分基準(zhǔn)態(tài)取基準(zhǔn)態(tài)：的計(jì)算：（2—21）有二個(gè)校正系數(shù)：（2）不凝性組分基準(zhǔn)態(tài)取基準(zhǔn)態(tài)：H—化工計(jì)算解決（3）溶液基準(zhǔn)態(tài)

取基準(zhǔn)態(tài)：

溶質(zhì)：屬不凝性組分，定義基準(zhǔn)態(tài)

溶液：屬可凝性組分，定義基準(zhǔn)態(tài)

————不對稱性標(biāo)準(zhǔn)化方法2.液相活度系數(shù)化工熱力學(xué)提出：—1摩爾混合物的過剩自由焓到目前有20多種經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式。發(fā)展階段：

★20世紀(jì)初：問題集中于溶液的非理想性從何而來？二種觀點(diǎn)：1.VanLaar認(rèn)為分子的吸引與排斥

2.Dolezalek認(rèn)為分子間相互作用能，如締合爭論了五年之久，由于vanderWaals力的提出，1占優(yōu)勢、2被埋沒，出現(xiàn)了：VanLaar；Margules方程。★1964年：化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展由提出，Wohl對歷年公式加以總結(jié)，并推廣到多元?！?964年：Wilson提出局部組成新概念，并得到發(fā)展。出現(xiàn)了Wilson方程、NRTL方程、UNQAC方程…。1>.Wohl型經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式Margules方程VanLaar方程

S—H方程

特點(diǎn)：簡便，由于缺乏多元數(shù)據(jù)，因此不能應(yīng)用于多元。2>.由局部組成概念建立的半經(jīng)驗(yàn)方程Wilson方程：

三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.推算精度高。

2.對理想系偏離很大的物系也適宜。

3.無須多元實(shí)驗(yàn)值。

二個(gè)主要缺點(diǎn)；

1.不適用于部分互溶系與液液平衡系。

——修正后可用

2.曲線呈極值點(diǎn)時(shí)不適用。NRTL方程：

適用于部分互溶體系，液液平衡體系。

缺點(diǎn)：引入第三參數(shù)，其計(jì)算由組分化學(xué)性質(zhì)估計(jì)（=0.2～0.4）。UNIQUAC方程：

復(fù)雜

優(yōu)點(diǎn)：1.僅用二個(gè)調(diào)整數(shù)，后即可用于液液體系。

2.參數(shù)隨T變化很小。

3.主要濃度變量為，并非，因此還可用于大分子（聚合物）溶液。三、活度系數(shù)法計(jì)算汽液平衡常數(shù)的簡化形式——計(jì)算Ki的普遍化形式（用于嚴(yán)格計(jì)算）各種簡化形式：

1.汽相是理想氣體，液相是理想溶液。

——完全理想系適用物系：P<200kPa，分子結(jié)構(gòu)十分相近的組分溶液

2.汽相是理想氣體，液相是非理想溶液。適用物系：低壓下，分子結(jié)構(gòu)相差不大的組分溶液。

>1,為正偏差溶液

<1,為負(fù)偏差溶液

3.汽液相均為理想溶液。適用物系:中壓下烴類混合物.

4.汽相為理想溶液,液相為非理想溶液。例2—1：計(jì)算乙烯的相平衡常數(shù)

實(shí)驗(yàn)值：已知：T=311KP=344.2kPaTc=282.4KPc=5034.6kPa

解：1.按理想氣體、理想溶液計(jì)算

2.汽液均按理想溶液計(jì)算

A.逸度系數(shù)法

B.列線圖法

與實(shí)驗(yàn)值相近例2—2：計(jì)算混合物相平衡常數(shù)（甲醇-水）

實(shí)驗(yàn)值：K1=1.381K2=0.428

T=71.29℃P=0.1013MPa已知：1.B11、B22、B12、BM

（第二維里系數(shù)）

2.、

3.4.NRTL方程參數(shù)解1：按汽液均為非理想溶液計(jì)算A.求（采用維里方程計(jì)算）

iVfB.求（采用維里方程計(jì)算）

iSfC.求

LiSiLifRTPPV及])(exp[-D.求液相活度系數(shù)（采用NRTL方程）E.求相平衡常數(shù)

實(shí)驗(yàn)值：K1=1.381K2=0.428解2：按理想氣體、非理想溶液計(jì)算

解3：按汽液均為理想溶液計(jì)算實(shí)驗(yàn)值：K1=1.381K2=0.428作業(yè)：

P51：2題

返回第二節(jié)多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算2.2.1泡點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算2.2.2露點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算返回露點(diǎn)壓力露點(diǎn)溫度泡點(diǎn)壓力泡點(diǎn)溫度求解量規(guī)定量（C個(gè)）計(jì)算類型汽液平衡時(shí)：2.2.1泡點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算

變量分析：

一、泡點(diǎn)溫度的計(jì)算1.平衡常數(shù)與組成無關(guān)的情況iiiVViifb32fTP.iiiiiiKK-1iiiSbbbf-.23LLifKTTTTKTKPPKTPK==+++==-=.321**),(43數(shù)據(jù)回歸計(jì)算圖查得采用泡點(diǎn)方程：1.000.95131.3440.379100℃98℃110℃70℃T（設(shè)）例2—3：計(jì)算塔釜溫度（完全理想系）已知：1.

2.

、

3.常壓操作解法1：用試差法計(jì)算wix,∴T=100℃計(jì)算方法：設(shè)T=98℃（離泡點(diǎn)不遠(yuǎn)）

∴T=99.7℃解法2：用計(jì)算（不試差，實(shí)用于完全理想系）

隨T變化不大，取某溫度范圍內(nèi)的均值iKaiKa解法3：電算（Newtow迭代法）設(shè)T=70℃（初值），5次完成。T=99.812例2—4：計(jì)算烴類混合物的泡點(diǎn)已知：1.

2.壓力解：用P—T—K圖計(jì)算方法：

設(shè)T（已知P）KixK圖查YesNo學(xué)了三種方法喲！作業(yè)：

P51：4題

注意：增加牛頓迭代法。2.平衡常數(shù)與組成有關(guān)的情況∴采用試差法計(jì)算框圖：開始輸入P、x及有關(guān)參數(shù)設(shè)T并令作第一次迭代

計(jì)算計(jì)算計(jì)算是否第一次迭代圓整計(jì)算Y調(diào)整T

有無變化NYN輸出T、y結(jié)束NY圖2—2判別收斂條件：

（2—35）用于低壓時(shí)近似看成：

與泡點(diǎn)溫度相同，比較與分析如下：項(xiàng)目求泡點(diǎn)溫度（已知P，x）求泡點(diǎn)壓力（已知T，x）計(jì)算相同變量與函數(shù)關(guān)系相同框圖圖（2—2）圖（2—3）二、泡點(diǎn)壓力的計(jì)算iK求泡點(diǎn)溫度求泡點(diǎn)壓力泡點(diǎn)方程比較：計(jì)算框圖：計(jì)算計(jì)算Y開始輸入T、x及有關(guān)參數(shù)估計(jì)P并令作第一次迭代

計(jì)算是否第一次迭代圓整計(jì)算調(diào)整P

有無變化NYN輸出P、y結(jié)束NY圖2—3例2—6：計(jì)算泡點(diǎn)壓力及汽相組成[氯仿（1）—乙醇（2）]已知：1.

2.不計(jì)Poynting因子解：混合物的逸度系數(shù)：計(jì)算方法；將（C）、（D）、（E）代入（B）求P，y返回已知：P（或T）T（或P）1.平衡常數(shù)與組成無關(guān)的情況

露點(diǎn)方程：2.2.2露點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算計(jì)算方法同于泡點(diǎn)計(jì)算：

1.試差；2.用計(jì)算；3.電算；4.查K圖

iKa2.平衡常數(shù)與組成有關(guān)的情況計(jì)算框圖：計(jì)算NNY計(jì)算Y輸出T、y開始輸入P、y及有關(guān)參數(shù)設(shè)T并令作第一次迭代

計(jì)算是否第一次迭代圓整計(jì)算調(diào)整T

有無變化NY結(jié)束例2—7：計(jì)算50℃時(shí)蒸汽混合物露點(diǎn)壓力已知：1.

2.汽相組成解：汽相假定為理想氣體，液相為非理想溶液計(jì)算式：

結(jié)果：P=85.101kPa計(jì)算過程：計(jì)算Y開始輸入T、y及有關(guān)參數(shù)估計(jì)P，X值

計(jì)算調(diào)整P圓整

有無變化N輸出P、x結(jié)束NY例題圖作業(yè)：

P51：6題

返回第三節(jié)閃蒸過程的計(jì)算流程示意圖：液體混合物的汽化氣體混合物的冷凝LiHxL,,ViHyV,,液體ZF,FFFHPT,,T，PLiHxL,,ZF,FFFHPT,,氣體ViHyV,,T，P變量分析：系統(tǒng)方程方程數(shù)2C+3∴一般計(jì)算后得2C+3個(gè)解：第三節(jié)閃蒸過程的計(jì)算2.3.1等溫閃蒸和部分冷凝過程2.3.2絕熱閃蒸過程（略）2.3.1等溫閃蒸和部分冷凝過程,ixL,iyV,T，P液體ZFPT,iQi,ixL,iyV,T，P氣體ZFPFTF,Q變量數(shù)：3C+8方程數(shù)：2C+3指定變量數(shù):(3C+8)-(2C+3)=C+5及：F、Zi、TF、PF、P、L(或汽化率)變量數(shù)：3C+6方程數(shù)：2C+3指定變量數(shù):(3C+6)-(2C+3)=C+3

及：F、Zi、T、P一、汽液平衡常數(shù)與組成無關(guān)

1.聯(lián)立求解2C+3個(gè)方程對i組分物料衡算：

有：2.Rachford—Rice方程

用于電算由(2—68),(2—67）：3.Q的計(jì)算

Q—吸熱為正，移熱為負(fù)

H—混合物的摩爾焓對于理想混合：

純組分摩爾焓4.判斷閃蒸過程是否可行的方法方法一：已知P判斷：若閃蒸問題成立

DBTTT<<方法二：判斷：例2—8液體混合物的汽化（烴類物系）

在50℃，200kPa下絕熱閃蒸，已知解：1.核實(shí)問題是否成立iZ判斷：2.采用Rachford—Rice方程

烴類物系，K查P—T—K圖3.計(jì)算iiyx,4.計(jì)算V，L5.核實(shí)二、汽液平衡常數(shù)與組成有關(guān)的閃蒸計(jì)算對分層迭代：

iiyx,,y由(2—67),(2—68)

計(jì)算x，y如果不直接迭代，重新估計(jì)x，y值開始給定F，Z，P，T估計(jì)初值x，y由Rachford-Rice方程迭代

比較x，y的估計(jì)值和計(jì)算值不收斂收斂輸出

對同時(shí)迭代：

如果不直接迭代，重新估計(jì)x，y值yy,,x不收斂收斂輸出開始給定F，Z，P，T由(2—67),(2—68)

計(jì)算x，y由Rachford-Rice方程迭代估計(jì)初值x，y,作業(yè)：

P51：8題

P52：14題返回第三章多組分多級分離過程分析與簡捷計(jì)算多組分精餾：

1.組分?jǐn)?shù)C>22.求解數(shù)目較多方程——變量分析

3塔內(nèi)分布復(fù)雜——過程分析

4計(jì)算簡捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法共沸精餾圖解法萃取精餾簡化法吸收因子法逆流萃取集團(tuán)法逐板法：嚴(yán)格計(jì)算（非本章內(nèi)容）返回第三章多組分多級分離過程分析與簡捷計(jì)算第一節(jié)設(shè)計(jì)變量第二節(jié)多組分精餾過程第三節(jié)萃取精餾和共沸精餾第四節(jié)吸收和蒸出過程第五節(jié)萃取過程第一節(jié)設(shè)計(jì)變量3.1.1單元的設(shè)計(jì)變量

3.1.2裝置的設(shè)計(jì)變量返回設(shè)計(jì)變量：確定設(shè)計(jì)中已知變量例如二元精餾：

可解出：N；…

對于復(fù)雜體系變量如何確定？約束條件數(shù)：

物料平衡式能量平衡式化學(xué)平衡式其它相等條件VN如何確定？CVNN,變量數(shù)：數(shù)出能進(jìn)數(shù)出功進(jìn)）（換：股物流，且有功、能交若物流數(shù)（一股））自由度數(shù)（單相）：任意單股物流（一股、)()(2212+++=+=++-=+=CNNNCCfNVVpVN返回3.1.1單元的設(shè)計(jì)變量

將復(fù)雜化工裝置分解成簡單單元，求：eiNeiN例1.分配器FFFPTxF,,,PTxLL,,,11PTxLL,,,22設(shè)計(jì)變量分：

●固定設(shè)計(jì)變量：進(jìn)料物流變量和系統(tǒng)壓力

●可調(diào)設(shè)計(jì)變量：除的其他變量eaNexNexN往往對此感興趣！例2.產(chǎn)物為兩相的全凝器LBFLAQ方程數(shù)物料衡算C熱量衡算1相平衡C二相T，P相等22C+3:eNC可指定為平衡單元溫度例3.簡單絕熱操作理論板OViVOLiL方程數(shù)物料衡算C熱量衡算1相平衡C二相T，P相等22C+3:eNC我把各種單元的設(shè)計(jì)變量歸納在表3—1中，你可以去查喲！設(shè)計(jì)變量真難！返回3.1.2裝置的設(shè)計(jì)變量由單元設(shè)計(jì)變量確定：uiN重復(fù)使用一種為1前面進(jìn)等于后面出例4.簡單吸收塔（N塊理論板串級）VN1NLN+1L1V0∴吸收塔設(shè)計(jì)變量：

指定為理論板數(shù)或關(guān)鍵組分吸收率例5.簡單精餾塔查表3—1：2MM+1M+2NFDW=L110C+N+27C+4再沸器2C+(M-1)+5(M-1)板平衡串級3C+7進(jìn)料板2C+(N-M-1)+5N-(M+1)板平衡串級C+4回流分配器C+4全凝器單元9股單元物流數(shù)；進(jìn)料C+2每級壓力（包括再沸器）N全凝器壓力1回流分配器壓力1合計(jì)C+N+45合計(jì)11（D/F）1進(jìn)料位置1理論板數(shù)1回流溫度）（DLN1+

對精餾塔歸納出簡便、可靠的確定設(shè)計(jì)變量的方法：

（1）按每一單相物流有（C+2）個(gè)變量，計(jì)算由進(jìn)料物流所確定的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)。

（2）確定裝置中具有不同壓力的數(shù)目。

（3）上述兩項(xiàng)之和即為裝置的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)。（4）將串級單元數(shù)目、分配器的數(shù)目、側(cè)線采出單元數(shù)目及傳熱單元數(shù)目相加，便是整個(gè)裝置的可調(diào)設(shè)計(jì)變量，例6.帶一個(gè)側(cè)線采出口的精餾塔

設(shè)塔內(nèi)與進(jìn)料壓力相等進(jìn)料變量數(shù)C+2壓力等級數(shù)1合計(jì)C+3串級單元數(shù)3分配器的數(shù)目1側(cè)線采出單元數(shù)目1及傳熱單元數(shù)目2合計(jì)7作業(yè)：

P115：1題

P116：4題

返回二個(gè)極限條件：計(jì)算：

1.近似（簡捷）法

用于：●基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全

●提供電算初值

●比較、選擇方案

2.嚴(yán)格計(jì)算

電算（下一章）第二節(jié)多組分精餾過程第二節(jié)多組分精餾過程3.2.1多組分精餾過程分析3.2.2最小回流比3.2.3最少理論塔板數(shù)和組分分配3.2.4實(shí)際回流比、理論板數(shù)、進(jìn)料位置返回3.2.1多組分精餾過程分析

一、關(guān)鍵組分

1.關(guān)鍵組分的引出一般精餾：對于設(shè)計(jì)型計(jì)算，5個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量為：

5=uaN

i、j為在精餾中起關(guān)鍵作用的組分，稱關(guān)鍵組分。

i：揮發(fā)度大的組分，稱輕關(guān)鍵組分，表示：LK，下標(biāo)：lj：揮發(fā)度小的組分，稱重關(guān)鍵組分，表示：HK，下標(biāo)：h精餾塔的任務(wù)：

LK盡量多的進(jìn)入塔頂餾出液；

HK盡量多的進(jìn)入塔釜釜液。對于精餾中的非關(guān)鍵組分：設(shè)為非關(guān)鍵組分i對HK的相對揮發(fā)度。2.關(guān)鍵組分的特點(diǎn)◆LK和HK形成分離界線，且越小，分離越難。◆◆精餾中：

LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴(yán)格控制；

HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴(yán)格控制。◆只有無LNK，且較大，塔頂可采出純LK；只有無HNK，且較大，塔釜可采出純HK。hlahlahla3.關(guān)鍵組分的指定方法

◆指定回收率

◆指定控制量hWlDjj；注意：同一組分，規(guī)定了一端的回收率，另一端的量已確定。不能重復(fù)！4.關(guān)鍵組分的指定原則

由工藝要求決定例：ABCD（按揮發(fā)度依次減少排列）混合物分離

◆工藝要求按AB與CD分開：則：B為LK；C為HK◆工藝要求先分出A：則：A為LK；B為HK二、設(shè)計(jì)計(jì)算多組分精餾過程的復(fù)雜性1.確定后，頂釜濃度未確定

物料衡算確定頂釜濃度

jWDxix,二種方法：

★清晰分割法假設(shè)LNK全部從塔頂采出；假設(shè)HNK全部從塔釜采出。★非清晰分割法各組分在頂、釜都有可能存在。流量分布、溫度分布、濃度分布復(fù)雜

★流量分布

分子汽化潛熱相近，可視為恒摩爾流

例：苯—甲苯物系（圖3—4）苯—甲苯—異丙苯物系（圖3—5）

分子汽化潛熱不相近，V、L有變化，但V/L變化不大★溫度分布

泡點(diǎn)與組成密切相關(guān)，溫度分布接近組成分布形狀。（圖3—4），（圖3—6）。

★濃度分布1.進(jìn)料板附近各組分濃度變化較大，原因是引入的組分包含全部組成。2.對非關(guān)鍵組分

精餾段：HNK迅速消失；

LNK以接近于常數(shù)濃度在進(jìn)料板以上各板中出現(xiàn)，接近頂部急劇增加，在出料液中達(dá)到最高。

提餾段：LNK迅速消失；

HNK在再沸器中濃度最高，從釜向上幾板下降較大，然后變化不大，一直延伸到進(jìn)料板。3.關(guān)鍵組分

變化復(fù)雜

▼若無LNK時(shí)：HK分別在二段出現(xiàn)兩個(gè)最高點(diǎn)，LK表現(xiàn)象LNK。（圖3—7）

▼若無HNK時(shí)：LK分別在二段出現(xiàn)兩個(gè)最高點(diǎn)，HK表現(xiàn)象HNK。（圖3—8）

▼有LNK、HNK，且都不同時(shí)出現(xiàn)在頂、釜時(shí)：

LK在精餾段出現(xiàn)一個(gè)最大值，然后降到所規(guī)定的濃度；

HK在提餾段出現(xiàn)一個(gè)最大值，然后降到所規(guī)的濃度。（圖3—9）返回3.2.2最小回流比1.時(shí)，恒濃區(qū)出現(xiàn)的情況mR恒濃區(qū)——精餾塔中全部濃度不變的區(qū)域恒濃區(qū)二元精餾：恒濃區(qū)：一個(gè)，出現(xiàn)在進(jìn)料板多元精餾：定義：頂釜同時(shí)出現(xiàn)的組分——分配組分只在頂或釜出現(xiàn)的組分——非分配組分一般：LK、HK和中間關(guān)鍵組分為分配組分；非關(guān)鍵組分可以是分配組分，也可以是非分配組分。多元精餾特點(diǎn)：

▼各組分相互影響，存在上、下恒濃區(qū)

▼所有進(jìn)料組分中有非分配組分的影響

▼恒濃區(qū)位置不一定在進(jìn)料板處只有HNK為非分配組分只有LNK為非分配組分所有組分為分配組分LNK和HNK都為非分配組分——上恒濃區(qū)——下恒濃區(qū)2.的計(jì)算mR采用Underwood法計(jì)算：該法假設(shè)：1.恒摩爾流

2.在全塔可看成常數(shù)hia依據(jù)：恒濃區(qū)概念關(guān)聯(lián)式：相平衡、物料平衡Underwood公式：式中：

——i對基準(zhǔn)組分r的相對揮發(fā)度

取基準(zhǔn)：①最難揮發(fā)的組分（最重的組分）

②HKriamDix)(,

——最小回流比操作下，i的摩爾分?jǐn)?shù)，

q——進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)

——方程的根，為多根方程，取qrhrlaqa>>誤差：10～20%，最后取平均值。幾個(gè)，解出之間試差出幾個(gè)揮發(fā)度不相鄰，可在、注意：若mrhrlRHKLKqaa,例3—1計(jì)算最小回流比已知：解：由（3—3b）試差將代入（3—3a）得306.1=mR325.1=q325.1=q返回3.2.3最少理論板數(shù)和組分分配1.最少理論板數(shù)特點(diǎn)：★F=D=W=0★L(fēng)=V；L/V=1★操作線方程：★板效率最高ininxy,,1=+意義：◆操作前的準(zhǔn)備工作

◆測出mN采用Fenske方程求最少理論板數(shù)，推導(dǎo)如下：）（）（）（21+=\nBAnBAyyxx)1((nBAnABnBAxxyy）（）（）a=用（1）、（2）式推導(dǎo)Fenske方程：設(shè)塔頂采用全凝器（板序由上向下）：321）（）（）（）（BAABABDBAyyxxaa=\3222）（）（））代入：（又將（BAABBAyyyya=2221）（）（））：（又由（BAABBAxxyya=212）（）（））代入：（將（BAABDBAyyxxa=以次類推：WBANABNABABABDBAxxxx）（）（）（）（）（）（aaaa121-=LWBANABDBANNABNABABABABxxxx）（）（）有：（—代入式中—）（）（）（）（）?。ň鵤aaaaa==-121LFenske方程的各種形式：Fenske方程說明：返回2.非關(guān)鍵組分分配解：，清晰分割法物料衡算HKCLKC為；為選=34WD10015015610010520020415-0.025D0.025D153（HK）0.05W35-0.05W352（LK）0551wdf組分例3—2：計(jì)算已知：1.

2.分離要求05.0025.0,,==WlDhxx和物料分配mN列方程；將D、W代入表中，完成物料衡算表（略）2.求最少理論板數(shù)3.核實(shí)清晰分割的合理性核算式）（hmhiiiwdNfwa+=1核算式）（）（hmhiihmhiiwdNfwdNdaa+=1不成立，須調(diào)整清晰分割假設(shè)對3C\5.調(diào)整

以前面結(jié)果為初值，進(jìn)行試差結(jié)果：第二次與第一次相近635.0C3=d例3—3：計(jì)算已知：1。

2.分離要求解：選甲苯為LK，異丙苯為HK，二甲苯為中間關(guān)鍵組分。物料分配時(shí)要對二甲苯試差1.設(shè)（依據(jù)相對揮發(fā)度估計(jì)）其他組分按清晰分割法處理，初算結(jié)果如下表。49.07150.92910039.9240.074640C（HK）9110X0.14729.85330T（LK）02020Bwdf組分2.

由初算結(jié)果核算1近似為0wwdxx；及是否，核算中間組分：核算LNH組分B：49.55450.44610039.9240.075740C（HK）9.4810.51910X0.14829.85230T（LK）02020Bwdf組分3.將代入，再次清晰分割法計(jì)算481.9519.0==xxwd，4.

再次核算wdxx，核算中間組分：5.重復(fù)3的計(jì)算，完善物料衡算表作業(yè)：

P116：6題

認(rèn)真思考獨(dú)立完成返回3.2.4實(shí)際回流比、理論板數(shù)、進(jìn)料位置一、實(shí)際回流比R

由操作費(fèi)、設(shè)備費(fèi)確定由經(jīng)驗(yàn)?。?/p>

R=（1.1～1.5）Rm二、理論板數(shù)1.Gilliand圖和擬合形式圖3-12用Gilliand圖簡便、但不準(zhǔn)確，回歸的經(jīng)驗(yàn)式為：已知X，由（3—16）或（3—17）解出y2.ErbarandMaddox關(guān)聯(lián)圖：比Gilliand圖精確，誤差4.4%圖3—13三、適宜進(jìn)料位置的確定例3—4分離烴類混合物

例3—1求出Rm=1.306；

例3—2求出Nm=6.805和物料衡算表

本題求N，進(jìn)料位置解：1.求RR=1.25Rm=1.634三、確定進(jìn)料位置塔中實(shí)際板為18塊四、不同回流比下物料分配的比較

不同回流比物料分配如圖（3—14）

對于操作情況，R=(1.2～2)Rm,由Fenske方程：

[對全回流情況]結(jié)論：可用操作回流比下的物料分配，采用

Fenske方程計(jì)算Nm。討論：

簡捷計(jì)算法步驟有那些？簡捷計(jì)算法步驟：1.由工藝要求選LK，HK，物料分配得出作業(yè)：

P116：8題

認(rèn)真思考獨(dú)立完成返回1.問題的引出分離乙醇～水混合物分離丁烯-2～丁烷問題：如何分離的混合物？第三節(jié)萃取精餾和共沸精餾2.特殊精餾

在和的溶液中加入一個(gè)新組分S，使它對原溶液中各組分產(chǎn)生不同作用，從而改變原溶液組分之間相對揮發(fā)度，使系統(tǒng)變的易于分離。及：特殊精餾為既加能量又加質(zhì)量分離劑的精餾。

原溶液加新組分后形成最低共沸物從塔頂采出。

——共沸精餾，S為共沸劑

原溶液加新組分后不形成共沸物且S沸點(diǎn)最高，從塔釜采出

——萃取精餾，S為萃取劑或溶劑第三節(jié)萃取精餾和共沸精餾3.3.1萃取精餾

3.3.2共沸精餾返回3.3.1萃取精餾

一、流程ABSA，B特點(diǎn)：1.二塔串聯(lián);2.S為難揮發(fā)組分，一般在近于塔頂加入.二、萃取精餾原理和溶劑選擇1.溶劑的作用問題：如何增加？12a由三元物系Margules方程：將上式代入（3—20）：恢復(fù)分析（3—26）：討論：(3—27）成立的必要條件：●●，021>

-

SSAA,,溶劑的作用：

體現(xiàn)：原溶液沸點(diǎn)差不大（）非理想性不很強(qiáng)時(shí)，

★

稀釋原溶液：體現(xiàn)：當(dāng)原溶液沸點(diǎn)差大，非理想性很強(qiáng)時(shí)，加S后，濃度下降，而增加，由（3—23）：小，突出了作用?！?/p>

對原溶液1、2組分產(chǎn)生不同的作用，提高12a返回補(bǔ)充作業(yè)：在萃取精餾中，已知60℃時(shí)：2.溶劑的選擇考慮分子極性

選擇在極性上更類似于HK的化合物作溶劑，降低HK的揮發(fā)度。

例：分離甲醇（沸點(diǎn)64.7℃），丙酮（沸點(diǎn)65.5℃）a.選烴作溶劑，丙酮為難揮發(fā)組分2；b.選水作溶劑，甲醇為難揮發(fā)組分2。極性順序：[由小到大]考慮能否形成氫鍵S加入后形成的溶液：僅有氫鍵生成，則呈現(xiàn)負(fù)偏差；僅有氫鍵斷裂，則呈現(xiàn)正偏差。（表3—2）考慮其它因數(shù)

1.沸點(diǎn)高、不與1、2組分共沸，不起化學(xué)反應(yīng)。

2.溶解度大。

3.溶劑比（溶劑/進(jìn)料）不得過大。

4.無毒、不腐蝕、低廉、易得。三、萃取精餾過程分析1.塔內(nèi)流量分布m-1mm+1n-1nn+1FSDW設(shè)S為純組分，在塔頂采出為0。2.塔內(nèi)溶劑濃度分布由于S量大，揮發(fā)性小，可視為S濃度恒定作為簡化計(jì)算。分析：分析（3—45）、（3—47）：

圖解法或解析法設(shè)在全塔恒定，將1、2、S三元看成1、2元處理。四、萃取精餾過程計(jì)算SxR=5FSDW例：3—5求S/F；N圖—作xy

.2要確定溫度和濃度。濃度和溫度的確定:塊。求在圖中作操作線方程，14=N7.2100270==\FS補(bǔ)充作業(yè)：

采用溶劑S來萃取精餾組分1、2的混合物，溶劑看成不揮發(fā)的純組分，回流比R=2.25，塔內(nèi)看成恒摩爾流，露點(diǎn)進(jìn)料（q=0），已知條件如后頁；求：（1）板上溶劑濃度；（2）最少理論板數(shù)；（3）用所給式說明溶劑作用。

組成進(jìn)料（mol分?jǐn)?shù)）塔頂（mol分?jǐn)?shù)）塔釜（mol分?jǐn)?shù)）10.50.950.00520.50.050.095P0.00.00.9返回

3.3.2共沸精餾共沸物（恒沸物）：

定壓下，加熱溶液使之蒸發(fā)，從始到終x、y、T不變的溶液。共沸點(diǎn)（恒沸點(diǎn)）：

共沸時(shí)的溫度。

對共沸物：一個(gè)汽相，一個(gè)液相，—均相一個(gè)汽相，多個(gè)液相，—非均相一、共沸物的特性和共沸組成的計(jì)算

科諾瓦洛夫定律指出：[適用于二元和多元]

P～x曲線極值點(diǎn)，相當(dāng)于汽液平衡相組成相等?！铩铩锕卜袇?shù)（x、T、P）預(yù)測：已知

x、T、P任一個(gè)參數(shù)，可求出另外二個(gè)。例3—6已知P=86.659kPa，求共沸時(shí)x、T。。否則重設(shè)，比較：計(jì)TPPe

-≤另外：★★不用試差呀！習(xí)題：

P11710題改錯(cuò)：無單位ji,tB：二元非均相共沸物（都為正偏差共沸物）

系統(tǒng)正偏差較大時(shí)：形成二個(gè)液相，一個(gè)汽相共沸物。1——形成非均相共沸物。3——不形成共沸物。2——形成均相共沸物。適用情況：若互溶度很?。骸铩锲胶庥?jì)算：同時(shí)考慮：1.汽液平衡；2.液液平衡No2.三元系科諾瓦洛夫定律也能應(yīng)用A：相圖（立體圖）

P—x圖：1.三側(cè)面表示三個(gè)二元系P(T)-x圖。2.理想系，壓力面是平面；正偏差物系，壓力面位于平面之上；負(fù)偏差物系，壓力面位于平面之下。3.三元共沸點(diǎn)對應(yīng)壓力極值點(diǎn)。4.用平行于底面的平面切割壓力（溫度）面。得到一系列等壓（等溫）曲線。B；脊、谷、鞍點(diǎn)設(shè)m—正偏差共沸物，（或最低共沸物）

M—負(fù)偏差共沸物，（或最高共沸物）對于壓力面：

★三個(gè)二元m(或M),有三元共沸物存在.(圖3—20)

★二個(gè)m，或一個(gè)m與一個(gè)低沸點(diǎn)組分，使壓力面產(chǎn)生脊；二個(gè)M，或一個(gè)M與一個(gè)高沸點(diǎn)組分，使壓力面產(chǎn)生谷。（圖3—21）★有脊又有谷，會出現(xiàn)鞍點(diǎn)，為鞍點(diǎn)共沸物.(圖3—22)C：三元均相共沸組成的計(jì)算二、共沸劑的選擇一般原則:1.分離負(fù)偏差共沸物或沸點(diǎn)相近的混合物

a.共沸劑僅與一個(gè)組分形成二元正偏差共沸物。

b.分別與兩組分形成二元正偏差共沸物，且共沸點(diǎn)有明顯差別。

c.與兩組分形成三元正偏差共沸物，共沸點(diǎn)溫度顯著低。2.分離二元正偏差共沸物

a.共沸劑與一個(gè)組分形成二元正偏差共沸物，共沸溫度明顯低。

b.形成三元正偏差共沸物，共沸點(diǎn)溫度顯著低。例1.分離環(huán)己烷(1)—苯(2),共沸劑的選取。

沸點(diǎn)：T1=80.8℃T2=80.2℃

特點(diǎn)：1、2形成正偏差（或最低）共沸物

（共沸點(diǎn)：T=77.4℃X2=0.54）方法：

1.找出與1、2形成共沸物的物質(zhì)。

2.篩選在所有能形成共沸物的物質(zhì)中選出共沸點(diǎn)低于77.4℃的物質(zhì)。（丙酮、甲醇）

3.相圖分析確定：分離情況：丙酮作共沸劑，塔頂分出環(huán)己烷與丙酮；甲醇作共沸劑，塔頂分出三元共沸物。結(jié)論：選丙酮為共沸劑。例2.分離氯仿(沸點(diǎn)61.2℃)

丙酮(沸點(diǎn)56.4℃),共沸劑的選取。特點(diǎn)：形成負(fù)偏差共沸物。選二硫化碳為共沸劑：塔頂：二硫化碳—丙酮共沸點(diǎn)；39.3℃塔釜：

較純的氯仿。例3.分離乙醇—水,共沸劑的選取。特點(diǎn)：形成一個(gè)三元共沸物，三個(gè)二元共沸物。選苯為共沸劑：苯、醇、水三元共沸物純乙醇水+乙醇水+乙醇共沸物水+乙醇主塔苯回收塔乙醇回收塔純水總之：

1.顯著影響1、2組分平衡關(guān)系

2.S易回收、分離

3.量少、汽化潛熱小

4.溶解度大、不起化學(xué)反應(yīng)

5.無腐蝕、無毒

6.價(jià)廉、易得。相圖：101.3kPa0.7MPa三、分離共沸物的雙壓精餾過程

利用不同壓力下，共沸組成不同分離。例：分離甲乙酮—水共沸物共沸物1常壓2加壓F水MEK工藝流程圖：物料衡算：二個(gè)塔作一個(gè)整體用高。（循環(huán)量）大，操作費(fèi)小，式中：2,1,121DxxDD-四、二元非均相共沸物的精餾

系統(tǒng)本身形成非均相共沸物流程例：分離正丁醇（1）—水（2）X111

X11

醇、水二元共沸物丁醇水丁醇塔水塔直接蒸汽進(jìn)料與均相共沸物精餾比較：∴采用普通精餾能分離非均相共沸物。計(jì)算1.精餾段操作線方程(n、n+1—Ⅱ塔釜物料衡算）為計(jì)算起點(diǎn)——）（有：）：）代入（，設(shè)最頂板為（回回頂回頂xxVWxVLyxyW71370321211-+=-2.提餾段操作線方程3.全塔物料衡算例3—7.共沸精餾的簡捷計(jì)算[分離苯酚(1)～水(2)]1VV時(shí)，.求：min11min1111minmin2min1.334.2NNNNNVV，），（=W1，水W2，苯酚XF1：

1%

q=120℃1.68%33.1%1atm、20℃下：水層含酚：1.68%，及酚層含水：66.9%，及含酚<0.001%含酚：99.99%：min1V由于塔頂有一共沸物，恒濃區(qū)可能出現(xiàn)在進(jìn)料板或精餾段（相當(dāng)于只有HNK為非分配組分的情況）。a.設(shè)恒濃區(qū)出現(xiàn)在進(jìn)料板b.設(shè)恒濃區(qū)出現(xiàn)在塔頂哪個(gè)正確？（假設(shè)恒濃區(qū)在塔頂））（假設(shè)恒濃區(qū)在進(jìn)料板討論：755260min,Ⅰmin,Ⅰ==VV分析a、b：

精餾塔從下向上V分布越來越小，當(dāng)小到（Vmin=）755時(shí)塔頂會出現(xiàn)恒濃區(qū)；因此，不可能在進(jìn)料板出現(xiàn)（Vmin=）260的恒濃區(qū)。

∴取二者中最大值Vmin=260:minⅡV2.求NⅡ10.3====VLWDFNNmIImI，，求?！僮骶€與對角線重合—流程：圖3—31，圖3—32（略）計(jì)算：

特點(diǎn)：1.非理想性強(qiáng)；（形成共沸物）

2.變量多；（加了S）

簡捷計(jì)算法：基本有機(jī)化工分離工程P186

嚴(yán)格計(jì)算：電算（第四章）四、多元共沸精餾過程習(xí)題：

P11713題有錯(cuò)返回第四節(jié)吸收和蒸出過程3.4.1吸收過程特點(diǎn)與流程3.4.2多組分吸收和蒸出過程分析3.4.3多組分吸收和蒸出的簡捷計(jì)算法3.4.4化學(xué)吸收返回3.4.1吸收過程特點(diǎn)與流程一、操作目的凈化和精制氣體分離氣體混合物制備溶液或中間產(chǎn)品二、吸收過程特點(diǎn)吸收目的產(chǎn)物的同時(shí)也吸收了其他組分

——多組分吸收端點(diǎn)條件：待吸收氣體吸收液未吸收氣體吸收劑復(fù)雜塔T、X頂、釜預(yù)分配難吸收劑組成與解吸有關(guān)物系

平衡態(tài)：汽相:組分沸點(diǎn)差大，有些組分接近于臨界點(diǎn)

——非理想氣體液相:吸收劑量大

——稀溶液

平衡關(guān)系表達(dá)式：

流量

L從上向下↑；V從下向上↓——不恒定每板溫度Tn

由于溶解熱大，Tn與溶解吸收量有關(guān)，難預(yù)測，不能用泡、露點(diǎn)方法計(jì)算Tn，要用熱量衡算求Tn。平衡數(shù)據(jù)、溶解熱數(shù)據(jù)、動力學(xué)數(shù)據(jù)等研究的不充分。逆過程為蒸出。三、分類物理吸收無化學(xué)反應(yīng)。——進(jìn)行了大量研究化學(xué)吸收

1.可逆反應(yīng)的化學(xué)吸收過程難點(diǎn)；汽液平衡，化學(xué)反應(yīng)速率

2.不可逆反應(yīng)的化學(xué)吸收過程難點(diǎn)：連串反應(yīng)、不是瞬時(shí)完成的反應(yīng)。四、流程用蒸汽或惰性氣體的蒸出塔用再沸器的蒸出塔用一般精餾塔返回3.4.2多組分吸收和蒸出過程分析

一、設(shè)計(jì)變量數(shù)和關(guān)鍵組分

吸收塔Nx：吸收劑C‵+2原料氣C+2壓力等級數(shù)N

和C+C‵+4+NNa：串級單元數(shù)1

蒸出塔Nx：蒸出劑C‵+2吸收液C+2壓力等級數(shù)N

和C+C‵+4+NNa：串級單元數(shù)1Na的指定：

操作型計(jì)算：指定N

設(shè)計(jì)型計(jì)算：指定一個(gè)關(guān)鍵組分分離要求二、單相傳質(zhì)過程

精餾過程：雙相傳質(zhì)過程

吸收過程：單相傳質(zhì)過程

——不能視為恒摩爾流（圖3—35a）三、吸收塔內(nèi)組分分布

圖3—35c、d分布曲線：

從物系揮發(fā)度看

C1、C2最大，進(jìn)塔幾乎不被吸收，塔頂稍有變化。

C5、C4最小，進(jìn)塔立即吸收，上部幾乎不變。

C3適中，上段吸收快，在塔某板出現(xiàn)最大值。一般情況：

1.不同組分在不同段吸收程度不同

2.難溶組分（LNK），一般只在靠近塔頂幾級被吸收，其他級吸收較?。灰兹芙M分（HNK），一般只在靠近塔釜幾級被吸收。

3.關(guān)鍵組分在全塔范圍內(nèi)被吸收。四、溶解熱

取決于與的相對大小1.如果在塔頂明顯大于

上升氣體熱量傳給吸收劑，吸收放出熱量全部由帶走，尾氣出口溫度與進(jìn)塔吸收劑溫度相近，在塔釜溫度分布出現(xiàn)極大值。2.明顯大于

下降液體熱量傳給上升氣體，吸收放出熱量大部分由帶走，吸收液在