传质分离工程

1、1复习 第三章一、设计变量一、设计变量设计变量数ND变量总数NV约束关系数NcCVDNNN- -= =变量总数NV出入物流变量数能量交换数（热、功） 约束关系数Nc 物料衡算式（C）、能量衡算式（1）、相平衡关系式（C（-1）+2）、化学反应平衡式（0）、内在关系式 （具体情况具体分析）设计变量ND可进一步分为： 2固定设计变量Nx可调设计变量Na= = 进料物流变量数系统的压力进料物流变量数系统的压力= = N ND D- -N Nx xeaexeDNNN=例例1. 绝热分配器绝热分配器 出入物流变量数：LL1L2（C+2C+2）3 3能量交换数：0 0+)+)NvNv = 3C+6 = 3

2、C+6VNe3固定设计变量Nx = 进料压力（C+2）+1LL1L2分配器分配器可调设计变量Na = ND-Nx=(C+4)-(C+3)=1分配比分配比物料衡算式：能量衡算式：相平衡关系式：化学反应平衡式：内在关系式：C1002C-1Nc = 2C+2CNeL L1 1和和L L2 2的的T T、P P、组分浓度相等、组分浓度相等 LL1L2N ND De e = = N Nv ve eN Nc ce e = C+4 = C+4n单元设计变量n设备设计变量n流程设计变量 计算方法计算方法eceveDNNN- -= =ucevuDNNN- -= =NruauxuDNNN = = =uxN进料物流

3、变量数进料物流变量数+ +压力等级数压力等级数 = =uaN分配器数分配器数+ +侧线采出单元数侧线采出单元数+ +传热单元数传热单元数+ +串串级单元数级单元数5例例2. 简单精馏塔（塔内无压降）简单精馏塔（塔内无压降）进料变量数进料变量数：C+2C+2压力等级数压力等级数：1 1+)+) C+3 C+3分配器数分配器数：侧线采出侧线采出：传热单元传热单元：串级数串级数：0 00 01 12 23 3xN uaN u+)+)FQ6例例3. 吸收吸收-解吸流程解吸流程进料变量数：进料变量数：C+2C+2+ +3 3压力等级数：压力等级数：2 2+)+) C+7 C+7分配器数：分配器数：侧线采

4、出：侧线采出：传热单元：传热单元：串级数：串级数：0 00 03 32 25 5xNaNu+)+)蒸汽蒸汽12=CNNNaxD二、多组分精馏基本概念二、多组分精馏基本概念n1、关键组分轻重关键组分、轻重组分、中间组分n2、分配组分和非分配组分n3、清晰分割n4、多组分精馏的特性（二元精馏和多元精馏对比）计算方法、塔内流率、塔内温度、塔内浓度（4点）精馏塔内温度分布和流量分布规律三、最小回流比三、最小回流比Rmn1、定义n2、恒浓区（四种）n3、最小回流比的计算 （ underwood方程计算） 四、最小理论板数四、最小理论板数Nm和组分分配计算和组分分配计算n1、全回流的应用（3点）n2、最小

5、理论板数的计算 Fenske方程计算HLLBHBHDLDmxxxxN,lg/lg=HLHLmbdbdN,lg/lg=mNirrriibdbd=iiibdf=HKLKWHKDLKWHKDLKmN-=lg11lg,五、实际回流比和理论板数五、实际回流比和理论板数n1、实际回流比n2、理论板数 图解法n3、进料位置的确定六、多组分精馏的简捷计算法minSminRSRNNNN)()(=Gilliland法 适用于相对挥发对变化不大的物系Erbar和Maddox法 适用于非理想性很大的物系206.02,=DBxxzzNNDHBLFLFHSRKirkbride方程方程七、特殊精馏七、特殊精馏萃取精馏、共沸

6、精馏、加盐精馏八、萃取精馏八、萃取精馏n1、流程n2、原理（溶剂的作用两点）n3、溶剂的选择考察因素、选择（六点）、选择方法n4、精馏过程的分析 一般规律：气相、液相流率越向下越大 浓度分布（图3-18） 流量分布溶剂存在下，塔内的液汽比大于脱溶剂情况下的液汽比；溶剂存在下，塔内的液汽比大于脱溶剂情况下的液汽比；各板下流的溶剂流率均大于加入的溶剂流率；各板下流的溶剂流率均大于加入的溶剂流率；汽相流率、液相流率都是越往上越小。汽相流率、液相流率都是越往上越小。 溶剂浓度的分布溶剂浓度的分布1、溶剂在塔内基本维持一固定的浓度值2、由于塔中部进料造成溶剂浓度在精馏段与提馏段可能有所不同3、将塔分为四

7、部分 精馏段： LSLSxs-)1 (LSLSxs-)1 (提馏段： 塔 釜： WSxWs=)(溶剂回收段： 0sx当进料为饱和蒸汽时， ；当进料为液相或汽液混合物时， 。溶剂在塔釜中浓度有明显跃升。 SSxx SSxx =n5、萃取精馏过程的简化计算 假设（四点）： 计算过程：操作线方程、平衡关系、操作回流比、溶剂进料量九、共沸精馏九、共沸精馏n1、溶剂的作用与萃取精馏中溶剂的作用相同：相互作用和稀释作用n2、共沸物的特征n3、共沸物的类型均相和非均相 二元、三元、多元共沸物n4、形成二元共沸物的条件22111sspp12121sspp最低共沸物的条件最低共沸物的条件最高共沸物的条件最高共沸

8、物的条件按是否加入共沸剂可分为：不加共沸剂变压共沸精馏（两处进料）设有分层器的二元非均相共沸精馏（三处进料）加入共沸剂均相共沸精馏非均相共沸精馏理想共沸剂的特性：（1）显著影响关键组分的汽液平衡关系；（2）容易分离和回收；（3）用量少，汽化潜热低；（4）与进料组分互溶，不生成两相，不与进料中组分起化学反应；（5） 无腐蚀、无毒；（6）价廉易得。 选择原则：（1）共沸物的沸点与原溶液组分的沸点或原溶液共沸物的 沸点相差越大越好（2）新共沸物所含共沸剂的量要小，节能和降投（3）最好为非均相共沸物，便于用分层方法分离，使共沸剂易于回收（4）有较好的物理、化学性能14二二元共沸体系选择共沸剂的必要条件：（1）对于二元最低共沸物系，共沸剂应该是一个低沸点组分或形成新的二元或三元最低共沸物的组分；（2）对于二元最高共沸物系，共沸剂应该是一个高沸点组分或形成新的二元或三元最高共沸物的组分。共沸剂的回收 冷凝后分层 过冷后分层变压精馏萃取 盐析 n5、共沸精馏的计算软件计算（组分多，变量多，非理想性强）n6、共沸精馏与萃取精馏比较相同点和不同