化工分离工程知识串讲PPT

一、泡点计算1、泡点计算与有关方程

已知

求

①相平衡关系：

②浓度总和式：

③相平衡常数关联式：

2、计算方法

①平衡常数与组成无关的泡点计算

1、混合物的相态

推断混合物在指定温度和压力下是否处于两相区=1

进料处于泡点

>1

可能为汽液两相区

<1

进料为过冷液体

=1

进料处于露点

>1

可能为汽液两相区

<1

进料为过热蒸汽

2.

名词说明①关键组分：在设计或操作限制中，有确定分别要求，且在塔顶、塔釜都有确定数量的组分称为关键组分。轻关键组分，指在塔釜液中该组分的浓度有严格限制，并在进料液中比该组分轻的组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出重关键组分，塔顶重塔釜

2.4.1萃取精馏

一、流程ABSA，B特点：1.二塔串联;2.S犯难挥发组分，一般在近于塔顶加入.加入萃取剂的原则1、不形成恒沸物2、沸点较料液中组分高溶剂的作用溶剂的作用：

体现：原溶液沸点差不大（）非理想性不很强时，

★稀释原溶液：体现：当原溶液沸点差大，非理想性很强时，加S后，浓度下降，而增加，由（2-162）：小，突出了作用。★对原溶液1、2组分产生不同的作用，提高12a恒沸精馏流程

(1)系统有一对二元共沸物

丙酮为夹带剂，分别苯和环已烷。当塔顶产品不合格时,不能接受加大回流的方法来调整。一般调整方法有:①加大萃取剂用量;②削减进料量,同时削减塔顶产品的采出量。这也就是在不变更下降液量的前提下加大了回流比。吸取章节①原理不同吸取是依据各组分溶解度不同进行分别的。精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分别。物质传递的机理包括以下两种：⑴分子扩散。⑵对流传质双膜论惠特曼要点：1、气液相界面两侧各存在一层静止的或作层流流淌的气膜和液膜2、传质阻力集中于该两测的液膜和气膜3、界面无阻力吸收塔的物料衡算塔顶塔底稀端浓端（3-35）（3-36）全塔物料衡算：（3-37）物理吸取：A的扩散通量即通过液膜传递的量化学吸取：液膜传递的量+液膜中A与B反应消耗量膜中反应通量（图3-12）增加因子：化学吸取与物理吸取速率的比值()

化学吸取速率和增加因子1.化学吸取由于化学反应存在，降低液膜阻力，提高了反应速率（提高了液膜传质系数）2.气膜：化学平衡变更了A的气相平衡分压，增大了推动力平均吸取因子A理论板数的计算方法闪蒸闪蒸的定义计算公式2、三角形相图中帮助线的作法及应用:R1E1、R2E2、R3E3连线都有确定斜率，故K点一般不是溶解度曲线顶点。S临界混溶点或褶点ABPQR1R2R3E1E2E3KB%ERS%A%C1C2C3C图4-5辅助线的作法及应用萃取章节结论：萃取分别效果取决于两相区大小和联结线斜率，而这两因素又为所选择萃取溶剂和操作温度确定。ABSRR’FE’EMEmE’m联结线斜率越大，萃余液浓度越小。相切时萃取液浓度最高温度越高，溶解度大，两相区缩小萃取章节E’m已知某混合物组成XF，萃余液组成XR，拟用纯溶剂S进行单级萃取，溶解度曲线如图示。在操作范围内溶质A的支配系数kA=1，试说明用作图法求加入萃取剂量？4.3.1单级萃取SABRFEM单级萃取的最小与最大萃取剂用量DG单级萃取的最小与最大萃取剂用量令

b1=mS1/B,则X1=XF/(b1+1)平衡线Y=mXY1Y2Y3Y4X4X3X2X1XFXYE1E2E3E4E04.3.2多级错流萃取（2）解析法萃取因数同理……错流，萃取剂与原溶剂不互溶

（2）解析法

若平衡线为Y=mX，则依据第九章式（9-75）同样方法可推导得到：YEP1S0X4.3.3多级逆流萃取b=mS/B（12-15）（4-15a）表面活性剂：浓度越大，表面张力随时间下降越多，达到平衡的时间越短。亲水亲油（HLB）值3、界面现象四个基本定律拉普拉斯(Laplace)公式——弯曲界面附加压力开尔文(Kelvin)公式——液面曲率与蒸汽压的关系吉布斯(Gibbs)吸附等温式——溶液的表面吸附杨(Young)润湿方程——固体表面的浸润与铺展问题吸附等温线的类型(Ⅰ)在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。qpT1T2T3吸附等温线的类型(Ⅱ)常称为S型等温线。在低压时为单分子层吸附，但随着压力增加，形成多分子层吸附。吸附等温线的类型(Ⅲ)这种类型较少见。在低压时就是多分子层吸附。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线，如352K时，Br2在硅胶上的吸附。吸附等温线的类型(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝合现象。例如在323K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。吸附等温线的类型(Ⅴ)发生多分子层吸附，有毛细凝合现象。例如373K时，水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。（2）朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式1916年，朗缪尔（Langmuir）依据大量试验事实，从动力学观点动身，提出固体对气体的吸附理论，单分子层吸附理论，该理论的四个假设是：Ⅰ.气体在固体表面上单分子层吸附。因为，固体表面吸附力场作用范围只有分子直径大小(0.2~0.3nm)，只有气体分子遇到固体空白表面，进入此力场，才可能被吸附。Ⅱ.固体表面匀整，各个晶格位置的吸附实力相同，每个位置吸附一个分子，吸附热为常数，与覆盖率无关。Ⅲ.被吸附在固体表面的相邻分子间无作用力，在各晶格位置上吸附与解吸难易程度，与四周有无被吸分子无关。Ⅳ.吸附和解吸（脱附）呈动态平衡。当吸附速率等于解吸速率时，从表观看，气体不再被吸附或解吸，事实上两者仍不断地进行，这时达到了吸附平衡若设：b为吸附作用平衡常数。可得：BET理论与朗缪尔理论的相同、不同点的比照:

Langmuir理论BET理论1

单分子层吸附。只有碰撞到固体空白表面上，进入吸附力场作用范围的气体分子才有可能被吸附。多分子层吸附：被吸附的分子可以吸附碰撞在它上面的气体分子；也不一定等待第一层吸附满了再吸附第二层，而是从一开始就表现为多层吸附。2

固体表面是均匀的，各晶格位置处吸附能力相同，每个位置吸附一个分子。吸附热是常数，与覆盖率无关。固体表面是均匀的，各晶格位置处吸附能力相同。因第二层以上各层为相同分子间的相互作用，所以除第一层外，其余各层吸附热都相等，为被吸附气体凝结热。3

被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力。被吸附在固体表面上的分子横向相互之间无作用力。4

吸附平衡是动态平衡，当吸附速率与解吸速率相等时达到吸附平衡。当吸附达到平衡时，每一层上的吸附速率与解吸速率都相等。BET的两参数公式可写成直线形式：在测定不同压力p下的吸附量Va后，若以对

p/p

作图，可得一直线，由其斜率及截距可求出c

与。

由及公式:可求吸附剂比表面积。4吸附速率吸附过程通常分为三步：①外扩散：吸附质从流体中传递到吸附剂的外表面②内扩散：吸附质分子从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上的微孔扩散进入颗粒内部而到达吸附剂的内表面处③在吸附剂的内表面上吸附质被吸附外扩散或内扩散为吸附的限制步。物理吸附向化学吸附的转变H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中，供应一点活化能，就可以转变成化学吸附。H2分子从P’到达a点是物理吸附，放出物理吸附热Qp，这时供应活化能Ea，使氢分子到达P点，就解离为氢原子，接下来发生化学吸附。这活化能Ea远小于H2分子的解离能，这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的缘由。1、浮选机理浮选过程可用吸附或粘附两种机理说明。2、液膜是分隔两个液相的第三液相,它与被分隔液体的互溶度微小。膜相液通常由膜溶剂、载体、表面活性剂、稳定剂所组成。3.液膜分别的传质机理7.1其他分别方法①选择性渗透②滴内相有化学反应Ⅰ③膜相化学反应④吸附和萃取液膜分别工艺对分别效果的影响1、混合强度搅拌速度（制备液膜、液膜萃取）2、操作时间制乳时间，乳液放置时间接触分别时间3、料液的浓度，酸度适合于低浓度的提取pH影响(3个方面)4、操作温度温度上升，提高传质；降低了液膜的稳定性和分别效率支配比削减；粘度降低；增到了膜相的挥发；表面活性剂的