闪蒸过程的计算-分离工程课件

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绝热闪蒸过程底部产物L，x顶部产物V，y加热器节流阀冷凝器2.3闪蒸过程的计算2.3.1等温闪蒸和部分冷凝过程底部闪蒸过程描述闪蒸是连续单级蒸馏过程。它使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。普通精馏塔中的平衡级就是一简单绝热闪蒸级。闪蒸过程描述闪蒸是连续单级蒸馏过程。闪蒸过程的计算方程（MESH）（1）物料衡算—M方程：C个（3）摩尔分率加和式—S方程：2个（4）热量平衡式—H方程：1个2C＋3（2）相平衡—E方程：C个闪蒸过程的计算方程（MESH）（1）物料衡算—M方程：C个（方程总数：2C+3个变量数：3C+8个其中进料变量数：C+3个需规定变量数：C＋5个（F,TF,pF,T,p,V,L,Q，zi,yi,xi）（F,TF,pF,zi

）根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：方程总数：2C+3个变量数：3C+8个其中进料变量数：C+3Q,T(或p),L,yi,xi部分汽化p(或T),V(或ψ)Q,T,V,yi,xi部分冷凝p,L(或ψ)T,V,L,yi,xi非绝热p,Q≠0T,V,L,yi,xi绝热p,Q=0Q,V,L,yi,xi等温p,T输出变量闪蒸形式规定变量表2-4闪蒸计算类型√*√Q,T(或p),L,yi,xi部分汽化p(或T),V(或ψ)进行闪蒸计算之前，需要核实闪蒸问题是否成立！核实方法：第一步：假设闪蒸温度为进料的泡点温度，则Kizi=1,若Kizi>1,说明第二步：假设闪蒸温度为进料的露点温度，则(zi／Ki)=1,若(zi／Ki)>1,说明只有当TB<T<TD时，才构成闪蒸问题。

反之，若Kizi<1,则为过冷液体；若(zi／Ki)<1,则为过热蒸汽。T>TB；T<TD；进行闪蒸计算之前，需要核实闪蒸问题是否成立！核实方法：第一步2.3.1等温闪蒸规定：p、T计算：Q,V,L,yi,xi一、汽液平衡常数与组成无关已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。具体步骤如下：2.3.1等温闪蒸规定：p、T一、汽液平衡常数与组成将E－方程：代入M-方程：消去yi,得到：将代入上式：VFL==-将E－方程：代入M-方程：消去yi,得到：将令：代入(2-66)式，得到：汽化率令：代入(2-66)式，得到：汽化率将（2-67）和（2-68）式代入S－方程，得到：（2-69）（2-70）（2-70）式减去（2-69）式，得到：（2-71）闪蒸方程将（2-67）和（2-68）式代入S－方程，得到：（2-69（2-67）（2-71）（2-68）（2-64）（2-65）（2-67）（2-71）（2-68）（2-64）（2-65）通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出xi和yi，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V和L，由热量衡算式（2-65）可求出Q。通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率后，由（2-汽化率的迭代：（2-71）设初值，计算f()：可采用Newton-Raphson法迭代：（2-72）P60例［2-8］汽化率的迭代：（2-71）设初值，计算f()：可采用N2.3.1等温闪蒸根据x，y与是分步迭代还是同时迭代，给出了两种普遍化算法。（自学：p63图2-9）二、汽液平衡常数与组成有关2.3.1等温闪蒸根据x，y与是分步迭代还是同时迭代，给2.3.2绝热闪蒸规定：p、Q＝0计算：T,V,L,yi,xi计算方程：MESH方程迭代变量：T、迭代收敛判据：闪蒸方程或热量衡算方程按T和是分步迭代还是同时迭代，分为序贯迭代法和同时收敛法。2.3.2绝热闪蒸规定：p、Q＝0计算方程：MESH一、序贯迭代法（1）宽沸程物系：（2）窄沸程物系：用热量衡算方程迭代T；用闪蒸方程迭代：外层循环

内层循环

用热量衡算方程迭代；用闪蒸方程迭代T：外层循环

内层循环

对T不敏感对T敏感一、序贯迭代法（1）宽沸程物系：（2）窄沸程物系：用热量二、同时收敛法和T同时迭代（自学）二、同时收敛法和T同时迭代（自学）二元混合物的逸度系数

A、维里方程用混合规则求，即求汽液相平衡及其计算二元混合物的逸度系数A、维里方程用混合规则求，即求B、RK方程汽液相平衡及其计算B、RK方程汽活度系数的计算称对拉乌尔定律有正偏差

负偏差

汽液相平衡及其计算无热溶液正规溶液

活度系数的计算称对拉乌二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu汽液相平衡及其计算

1）2）二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu汽二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu3）汽液相平衡及其计算单参数的对称方程

理想体系负偏差非理想体系正偏差非理想体系A可用来判别实际溶液与理想溶液的偏离度4）二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu汽单参数的对B、MargulesEqu汽液相平衡及其计算

B、MargulesEqu汽C、WilsonEqu.汽液相平衡及其计算

C、WilsonEqu.汽三元溶液的活度系数

A、MargulesEqu.汽液相平衡及其计算

123三元溶液的活度系数A、MargulesEqu.汽B、WilsonEquation汽液相平衡及其计算

自学例题2-1,2-2B、WilsonEquation汽自学例题2-11、李海明,褚福云,孙景威，相平衡常数在精馏过程中的应用，锦州师范学院学报(自然科学版)，2000年04期2、汪文川.汽液相平衡计算中活度系数法简评，化学工程，1988，(01)3、屈强,罗金生,于广锁,于遵宏，人工神经网络在汽液相平衡常数预测中的应用，计算机与应用化学，2001年04期参考文献1、李海明,褚福云,孙景威，相平衡常数在精馏过程中的应用，锦4、白润生，精馏过程计算中相对挥发度的平均值近似，石油化工，1999年04期

5、张珏成，纯物质逸度定义的讨论.上海工程技术大学学报,2004年02期

6、耿晓云，刘乐，杨贵荣，关于逸度和逸度参比态的讨论.河北工业大学成人教育学院学报,2004年03期

7、牛家治，郭乔峰，从气态方程讨论逸度的计算.淮北煤师院学报(自然科学版),2002年03期

参考文献参考文献

8、陈必清，普遍化方法计算混合气体逸度.吉林化工学院学报,2000年03期

9、傅杨武，王裕玲，陈书鸿，活度系数模型预测汽-液相平衡的发展概况.重庆三峡学院学报,2006年03期

10、李小斌，任万能，刘桂华，NaOH-NaAl(OH)4-H2O体系活度系数的计算模型.中南大学学报,2006年03期

参考文献

参考文献

11、李娴，高温高压碱土金属溶液活度系数新模型的研究.南京工业大学硕士论文;2005，陆小华12、景孔华，康惠宝，王利生，改进PSRK模型预测高分子溶液的活度系数.计算机与应用化学,2005年11期

13、极性物系多组分分离泡点计算，齐鲁石油化工，1991（3），208

参考文献参考文献14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，1995，（1）：5215、曾健，胡文励，露点计算的一种改进[J].天然气化工(C1化学与化工),1999,(5)16、汪萍，项曙光，一种改进的泡露点计算方法.化工时刊,2004年05期17、李谦,魏奇业,华贲，基于神经网络的多组分混合物泡露点.计算机及应用.化学工程,2004,参考文献14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，19918、王双成，理想混合物泡点温度和露点温度的快速计算方法.河南广播电视大学学报,2002年01期19、马志杰，改进的中低压下泡点、露点和等温闪蒸编程计算方法.广州化工,2002年01期20、极性物系多组分分离泡点计算，齐鲁石油化工，91（3），20821、三组分平衡闪蒸中的关联式，石油化工，1993，（3）：170参考文献18、王双成，理想混合物泡点温度和露点温度的快速计算方法.22、多元平衡闪蒸计算的新方法，石油化工，1988，17（4）：21723、杜英生,李鑫钢,赵汝文,郑陵,余国琮.多组元多级绝热闪蒸过程的研究（Ⅲ）-闪蒸过程的工业应用.化学工程,1994年01期24、谷里鹏，谷雨.绝热闪蒸的快速计算和应用.化工机械,2004年04期参考文献22、多元平衡闪蒸计算的新方法，石油化工，1988，17（4

1、相平衡关系可用几种方法来表达。

2、就活度系数法计算汽液平衡常数的通式，分以下几种情况进行讨论：

1）汽相为理想气体，液相为理想溶液；

2）汽相为理想气体，液相为非理想溶液；

3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液；

4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液。思考题1、相平衡关系可用几种方法来表达。思考题3、什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？4、怎样判断混合物在T，P下的相态，若为两相区其组成怎样计算？5、简述绝热闪蒸计算的计算方法和特点。思考题3、什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？思考题由正辛烷（1），乙苯（2）和2-乙氧基乙醇（3）所组成的溶液，其组成为：

补充习题试求总压为760mmHg达到平衡时该溶液中各组分的活度系数。已知：760mmHg时有关各端值常数如下。作业：第2、6、11、12、13题，选作：7、14由正辛烷（1），乙苯（2）和2-乙氧基乙醇（3）所组成相平衡常数法相对挥发度法状态方程法活度系数法相平衡关系表达方法相平衡关系法

小结相平衡常数法相对挥发度法状态方程法活度系数法相相平衡关系法学习本章要熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；掌握汽液相平衡关系常用的两种形式；会用相平衡常数和相对挥发度表示相平衡关系；至少会一种求算活度系数和逸度系数；泡点和露点计算学生要会查阅P-T-K列线图，求算烃类物质的K值，了解平衡常数与组成有关的泡、露点计算。了解等温闪蒸和部分冷凝过程的计算，了解绝热闪蒸过程的计算。

本章小结学习本章要熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方

重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子。多组分物系的泡点方程、露点方程；计算方法。等温闪蒸过程和部分冷凝过程。闪蒸方程；闪蒸过程的计算。

难点：多组分非理想体系平衡常数计算。多组分物系的泡点温度和泡点压力、露点温度和露点压力的计算。等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算。重点：多组分物系的相平衡条件；平衡常数；分离因子。多第2章结束第2章结束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绝热闪蒸过程底部产物L，x顶部产物V，y加热器节流阀冷凝器2.3闪蒸过程的计算2.3.1等温闪蒸和部分冷凝过程底部闪蒸过程描述闪蒸是连续单级蒸馏过程。它使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。普通精馏塔中的平衡级就是一简单绝热闪蒸级。闪蒸过程描述闪蒸是连续单级蒸馏过程。闪蒸过程的计算方程（MESH）（1）物料衡算—M方程：C个（3）摩尔分率加和式—S方程：2个（4）热量平衡式—H方程：1个2C＋3（2）相平衡—E方程：C个闪蒸过程的计算方程（MESH）（1）物料衡算—M方程：C个（方程总数：2C+3个变量数：3C+8个其中进料变量数：C+3个需规定变量数：C＋5个（F,TF,pF,T,p,V,L,Q，zi,yi,xi）（F,TF,pF,zi

）根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：方程总数：2C+3个变量数：3C+8个其中进料变量数：C+3Q,T(或p),L,yi,xi部分汽化p(或T),V(或ψ)Q,T,V,yi,xi部分冷凝p,L(或ψ)T,V,L,yi,xi非绝热p,Q≠0T,V,L,yi,xi绝热p,Q=0Q,V,L,yi,xi等温p,T输出变量闪蒸形式规定变量表2-4闪蒸计算类型√*√Q,T(或p),L,yi,xi部分汽化p(或T),V(或ψ)进行闪蒸计算之前，需要核实闪蒸问题是否成立！核实方法：第一步：假设闪蒸温度为进料的泡点温度，则Kizi=1,若Kizi>1,说明第二步：假设闪蒸温度为进料的露点温度，则(zi／Ki)=1,若(zi／Ki)>1,说明只有当TB<T<TD时，才构成闪蒸问题。

反之，若Kizi<1,则为过冷液体；若(zi／Ki)<1,则为过热蒸汽。T>TB；T<TD；进行闪蒸计算之前，需要核实闪蒸问题是否成立！核实方法：第一步2.3.1等温闪蒸规定：p、T计算：Q,V,L,yi,xi一、汽液平衡常数与组成无关已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。具体步骤如下：2.3.1等温闪蒸规定：p、T一、汽液平衡常数与组成将E－方程：代入M-方程：消去yi,得到：将代入上式：VFL==-将E－方程：代入M-方程：消去yi,得到：将令：代入(2-66)式，得到：汽化率令：代入(2-66)式，得到：汽化率将（2-67）和（2-68）式代入S－方程，得到：（2-69）（2-70）（2-70）式减去（2-69）式，得到：（2-71）闪蒸方程将（2-67）和（2-68）式代入S－方程，得到：（2-69（2-67）（2-71）（2-68）（2-64）（2-65）（2-67）（2-71）（2-68）（2-64）（2-65）通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出xi和yi，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V和L，由热量衡算式（2-65）可求出Q。通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率后，由（2-汽化率的迭代：（2-71）设初值，计算f()：可采用Newton-Raphson法迭代：（2-72）P60例［2-8］汽化率的迭代：（2-71）设初值，计算f()：可采用N2.3.1等温闪蒸根据x，y与是分步迭代还是同时迭代，给出了两种普遍化算法。（自学：p63图2-9）二、汽液平衡常数与组成有关2.3.1等温闪蒸根据x，y与是分步迭代还是同时迭代，给2.3.2绝热闪蒸规定：p、Q＝0计算：T,V,L,yi,xi计算方程：MESH方程迭代变量：T、迭代收敛判据：闪蒸方程或热量衡算方程按T和是分步迭代还是同时迭代，分为序贯迭代法和同时收敛法。2.3.2绝热闪蒸规定：p、Q＝0计算方程：MESH一、序贯迭代法（1）宽沸程物系：（2）窄沸程物系：用热量衡算方程迭代T；用闪蒸方程迭代：外层循环

内层循环

用热量衡算方程迭代；用闪蒸方程迭代T：外层循环

内层循环

对T不敏感对T敏感一、序贯迭代法（1）宽沸程物系：（2）窄沸程物系：用热量二、同时收敛法和T同时迭代（自学）二、同时收敛法和T同时迭代（自学）二元混合物的逸度系数

A、维里方程用混合规则求，即求汽液相平衡及其计算二元混合物的逸度系数A、维里方程用混合规则求，即求B、RK方程汽液相平衡及其计算B、RK方程汽活度系数的计算称对拉乌尔定律有正偏差

负偏差

汽液相平衡及其计算无热溶液正规溶液

活度系数的计算称对拉乌二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu汽液相平衡及其计算

1）2）二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu汽二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu3）汽液相平衡及其计算单参数的对称方程

理想体系负偏差非理想体系正偏差非理想体系A可用来判别实际溶液与理想溶液的偏离度4）二元溶液的活度系数A、Van-LaarEqu汽单参数的对B、MargulesEqu汽液相平衡及其计算

B、MargulesEqu汽C、WilsonEqu.汽液相平衡及其计算

C、WilsonEqu.汽三元溶液的活度系数

A、MargulesEqu.汽液相平衡及其计算

123三元溶液的活度系数A、MargulesEqu.汽B、WilsonEquation汽液相平衡及其计算

自学例题2-1,2-2B、WilsonEquation汽自学例题2-11、李海明,褚福云,孙景威，相平衡常数在精馏过程中的应用，锦州师范学院学报(自然科学版)，2000年04期2、汪文川.汽液相平衡计算中活度系数法简评，化学工程，1988，(01)3、屈强,罗金生,于广锁,于遵宏，人工神经网络在汽液相平衡常数预测中的应用，计算机与应用化学，2001年04期参考文献1、李海明,褚福云,孙景威，相平衡常数在精馏过程中的应用，锦4、白润生，精馏过程计算中相对挥发度的平均值近似，石油化工，1999年04期

5、张珏成，纯物质逸度定义的讨论.上海工程技术大学学报,2004年02期

6、耿晓云，刘乐，杨贵荣，关于逸度和逸度参比态的讨论.河北工业大学成人教育学院学报,2004年03期

7、牛家治，郭乔峰，从气态方程讨论逸度的计算.淮北煤师院学报(自然科学版),2002年03期

参考文献参考文献

8、陈必清，普遍化方法计算混合气体逸度.吉林化工学院学报,2000年03期

9、傅杨武，王裕玲，陈书鸿，活度系数模型预测汽-液相平衡的发展概况.重庆三峡学院学报,2006年03期

10、李小斌，任万能，刘桂华，NaOH-NaAl(OH)4-H2O体系活度系数的计算模型.中南大学学报,2006年03期

参考文献

参考文献

11、李娴，高温高压碱土金属溶液活度系数新模型的研究.南京工业大学硕士论文;2005，陆小华12、景孔华，康惠宝，王利生，改进PSRK模型预测高分子溶液的活度系数.计算机与应用化学,2005年11期

13、极性物系多组分分离泡点计算，齐鲁石油化工，1991（3），208

参考文献参考文献14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，1995，（1）：5215、曾健，胡文励，露点计算的一种改进[J].天然气化工(C1化学与化工),1999,(5)16、汪萍，项曙光，一种改进的泡露点计算方法.化工时刊,2004年05期17、李谦,魏奇业,华贲，基于神经网络的多组分混合物泡露点.计算机及应用.化学工程,2004,参考文献14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，19918、王双成，理想混合物泡点温度和露点温度的快速计算方法.河南广播电视大学学报,2002年01期19、马志杰，改进的中低压下泡点、露点和等温闪蒸编程计算方法.广州化工,2002年01期20、极性物系多组分分离泡点计算，齐鲁石油化工，91（3），20821、三组分平衡闪蒸中的关联式，石油化工，1993，（3）：170参考文献18、王双成，理想混合物泡点温度和露点温度的快速计算方法.22、多元平衡闪蒸计算的新方法，石油化工，1988，17（4）：21723、杜英生,李鑫钢,赵汝文,郑陵,余国琮.多组元多级绝热闪蒸过程的研究（Ⅲ）-闪蒸