化工分离过程2单级平衡过程第2讲.ppt_第1页
化工分离过程2单级平衡过程第2讲.ppt_第2页
化工分离过程2单级平衡过程第2讲.ppt_第3页
化工分离过程2单级平衡过程第2讲.ppt_第4页
化工分离过程2单级平衡过程第2讲.ppt_第5页
已阅读5页,还剩32页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

化工分离过程 Chemical Separation Processes,第二章 单级平衡过程,2,第二章 单级平衡过程,3,第二章 单级平衡过程,主要内容及要求: 1. 相平衡常数计算:状态方程法,活度系数法 2. 泡点、露点计算 (1)泡点计算:在一定P(或T)下,已知xi,确定Tb(或Pb)和yi。 (2)露点计算 3. 等温闪蒸计算:给定物料的量与组成,计算在一定P和T下闪蒸得到的汽相量与组成,以及剩余的液相量与组成。,4,第二章 单级平衡过程,2.1 相平衡 2.1.1 相平衡关系 2.1.2 相平衡常数的计算 2.2 多组分物系的泡点和露点计算 2.3 闪蒸过程的计算,5,2.1.1 相平衡关系,相平衡条件(准则): 各相的温度、压力相同,各相组分的逸度也相等。,6,2.1.1 相平衡关系,汽液相平衡关系,将逸度和实测压力、温度、组成等物理量联系起来,引入逸度系数和活度系数。,基准态下组分i的逸度,7,2.1.1 相平衡关系,两种常用的汽液相平衡关系表达式:,计算相平衡常数的两个基本关系式,8,2.1.1 相平衡关系,相平衡关系的表示方法:,1. 相图,2. 相平衡常数,9,2.1.1 相平衡关系,分离因子,分离因子评价体系分离难易程度,与1的偏离程度表示组分之间分离的难易程度。 精馏中,分离因子又称为相对挥发度,相对于汽液平衡常数而言,分离因子对温度和压力的变化不敏感,可近似看作常数,使计算简化。,10,2.1.2 相平衡常数的计算,汽液平衡常数:,两种常用的汽液相平衡关系表达式:,求取相平衡常数的两种方法:,状态方程法;活度系数法。,11,2.1.2 相平衡常数的计算,状态方程法:,汽液相平衡关系:,相平衡常数:,汽相:,液相:,应用状态方程分别计算汽、液两相的逸度系数。,12,2.1.2 相平衡常数的计算,以 V、T 为独立变量的状态方程表达式:,以 P、T 为独立变量的状态方程表达式:,以上两方法作用相同,视方便而用。对状态方程的选择不同以及同一状态的混合规则不同,逸度系数的具体表达式多种多样。,(2-16),(2-15),13,2.1.2 相平衡常数的计算,几种状态方程(VDW、RK、SRK、PR等)推导的逸度系数计算,范德华方程:,混合物中组分逸度系数:,其中:,其他状态方程的计算可参考相关热力学教材,14,2.1.2 相平衡常数的计算,活度系数法:,汽液相平衡关系:,相平衡常数:,汽相:,液相:,如何求取基准态逸度、液相活度系数和汽相逸度系数是计算相平衡常数的关键。,15,2.1.2 相平衡常数的计算,1、基准态逸度 fiOL:,(1)可凝组分基准态逸度:,代入,fiOL 在系统T、P下液相中纯组分i的逸度。 即基准态是与系统具有相同T、P和同一相态的纯i组分。,? 如何求取纯组分i的逸度,活度系数等于1的状态,16,2.1.2 相平衡常数的计算,纯组分i的逸度:,对气、液、固组分均适用。,用于计算纯组分i的逸度:,(2-20),17,2.1.2 相平衡常数的计算,纯组分i在一定温度的饱和蒸汽压下的逸度系数,纯液体组分i在系统温度下的摩尔体积,与压力无关,(2-21),校正饱和蒸汽压下的蒸汽对理想气体的偏离。,Poynting因子,校正压力对饱和蒸汽压的偏离。,纯组分i的逸度:,18,2.1.2 相平衡常数的计算,(2)不可凝组分基准态逸度:,代入,(2-23),或:,(2-24),亨利定律,一般来说,亨利常数H不仅与溶剂、溶质的性质和系统温度有关,而且还与系统压力有关。在低压下,溶质组分的逸度近似等于它在气相中的分压,亨利常数不随压力而改变。,19,2.1.2 相平衡常数的计算,对于由一种溶质(不凝性组分)和一种溶剂(可凝性组分)构成的两组分溶液,通常: 溶剂的活度系数按 xi1,i1定义基准态; 溶质的活度系数按 xi0,i1定义基准态。 由于两组分的基准态不同,称为不对称型标准化方法。,小结:,20,2.1.2 相平衡常数的计算,2、液相活度系数 i:,活度系数i由过剩自由焓GE推导得出:,如有适当的GE的数学模型,则可求i的表达式。,化工热力学中溶液的热力学研究内容,21,2.1.2 相平衡常数的计算,(1) Margules单参数方程,(2) VanLaur方程(两参数),过剩自由焓:,活度系数方程:,22,2.1.2 相平衡常数的计算,(3)Margules二参数方程,过剩自由焓:,活度系数方程:,23,2.1.2 相平衡常数的计算,应用局部组成概念的活度系数方程:,(4)威尔逊(Wilson)方程,过剩自由焓:,二元物系,24,2.1.2 相平衡常数的计算,多元物系,参数,为威尔逊参数, 为组分i和组分j之间的二元相互作用能量参数,J/mol; 分别纯液体i和j的摩尔体积。,25,2.1.2 相平衡常数的计算,(5) NRTL(有规双液)方程,过剩自由焓:,活度系数方程,二元物系,26,2.1.2 相平衡常数的计算,多元物系,27,2.1.2 相平衡常数的计算,(6)UNIQUAC(通用化学)方程,过剩自由焓:,组合过剩自由焓:,剩余过剩自由焓:,活度系数:,将下标1和2对调得 计算式。,28,2.1.2 相平衡常数的计算,3、汽相逸度系数:,选用适宜的状态方程求取汽相逸度系数。,如采用维里方程可得到逸度系数的表达式:,或,29,2.1.2 相平衡常数的计算,将可凝组分基准态逸度表达式(2-21):,代入相平衡常数表达式(2-17):,(2-21),(2-17),得到活度系数法计算相平衡常数的通式:,(2-35),30,2.1.2 相平衡常数的计算,(2-35),组分i在液相中的活度系数。,纯组分i在温度为T时的饱和蒸汽压。,组分i在温度为T、压力为Pis时的逸度系数。,纯组分i的液态摩尔体积。,组分i在温度为T、压力为P时的汽相逸度系数。,31,2.1.2 相平衡常数的计算,相平衡常数Ki的几种简化形式:,(1)汽相为理想气体,液相为理想溶液,化简得:,(2-35),1,1,1,1,(2-36),32,2.1.2 相平衡常数的计算,(2)汽相为理想气体,液相为非理想溶液,化简得:,(2-35),1,1,1,(2-38),33,2.1.2 相平衡常数的计算,(3)汽相为理想溶液,液相为理想溶液,化简得:,(2-35),iV,1,(2-40),34,2.1.2 相平衡常数的计算,(4)汽相为理想溶液,液相为非理想溶液,化简得:,

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论