第二章-单级平衡分离课件

第二章单级平衡分离单级平衡分离是指两相经一次紧密接触达到平衡后随即引离的过程由于平衡两相的组成不同，因而可起到一个平衡级的分离作用第二章单级平衡分离§2—1汽液相平衡及其计算

Phaseequilibriumandcaculation一、汽液相平衡关系

1、基本关系式相平衡条件：

2.1汽液相平衡及其计算工程上纯组分i在T饱和蒸汽压，组分i在T,Pis逸度系数，纯组分i摩尔体积2、相平衡常数

①定义②的计算方法

⑴状态方程法逸度系数，可用同时适用于汽液两相状态方程来计算⑵活度系数法

2.1汽液相平衡及其计算③

与的关系

相对挥发度的定义i，j两组分的相平衡常数之比

2.1汽液相平衡及其计算

二、汽液平衡的分类与计算

1、汽液平衡的分类2.1汽液相平衡及其计算

2、汽液平衡常数的计算①逸度系数的计算⑴纯组分的逸度系数2.1汽液相平衡及其计算⑵二元混合物的逸度系数

A、维里方程

用混合规则求，即求2.1汽液相平衡及其计算B、RK方程2.1汽液相平衡及其计算②活度系数的计算

称为对拉乌尔定律有正偏差

负偏差

2.1汽液相平衡及其计算无热溶液

正规溶液

⑴二元溶液的活度系数

A、Van-Laar

Equ

2.1汽液相平衡及其计算⑴二元溶液的活度系数

A、Van-Laar

Equ

2.1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

B、Margules

Equ

2.1汽液相平衡及其计算

C、WilsonEqu.2.1汽液相平衡及其计算⑵三元溶液的活度系数

A、Margules

Equ.2.1汽液相平衡及其计算

B、WilsonEqu.2.1汽液相平衡及其计算

的简化计算P—T—K图2.1汽液相平衡及其计算

2.1汽液相平衡及其计算§2—2多组分物系的泡点和露点计算

Ball-pointanddew-pointcalculationofmulticomponentsystem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

2.2多组分物系的泡点和露点计算

①平衡常数与组成无关的泡点计算a.PTK列线图；

b.⑴手算

设

思路：调整T

N2.2多组分物系的泡点和露点计算加速收敛法

调整T（P）

m为试差序号，G表示含量最多的组分

⑵计算机计算a．

Hayden提出适合于烃类的经验方程

2.2多组分物系的泡点和露点计算加速收敛法2.2多组分物系的泡点和露点计算⑵计算机计算b、迭代方法，Newton-Raphson目标函数：

迭代公式：

泡点方程

Richmond迭代法：

2.2多组分物系的泡点和露点计算②平衡常数与组成有关的泡点计算

比较不变

调整T（P）

2.2多组分物系的泡点和露点计算二、露点计算1、露点计算与有关方程

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露点计算

2.2多组分物系的泡点和露点计算⑴手算

思路：设调整T（P）

调整T或P

2.2多组分物系的泡点和露点计算⑵计算机计算

露点方程

或2.2多组分物系的泡点和露点计算

②平衡常数与组成有关的露点计算

求算露点，由于已知，则需迭代露点温度或压力外，还需对进行试差比较不变

调整T（P）

2.2多组分物系的泡点和露点计算§2—3闪蒸过程的计算

Flashvaporizationcalculation

液体混合物的部分汽化汽体混合物的部分冷凝液体混合物的绝热闪蒸手段：加热、冷却和降压特点：平衡蒸馏——一个平衡级分离一、等温闪蒸1、混合物的相态

2.3闪蒸过程的计算1、混合物的相态

判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

2.3闪蒸过程的计算1、混合物的相态混合物处于汽液两相区

可分别用泡露点方程计算闪蒸压力下的泡露点温度，若

当混合物处于汽液两相区

2.3闪蒸过程的计算

考考你混合物的相态判断过冷液体两相区过热蒸汽∑KiZi<1∑KiZi>1,∑Zi/Ki>1TD>T>TB∑Zi/Ki<12.3闪蒸过程的计算

2、等温闪蒸过程

①已知：

求：

液化率：

汽化率：

②已知：

求：

2.3闪蒸过程的计算

3、计算公式

组分的物料衡算式

相平衡关系式

相平衡常数关联式

浓度总和式

关系方程

2.3闪蒸过程的计算4、计算方法

思路

调e或v

Newton-Raphson法

目标函数

2.3闪蒸过程的计算4、计算方法迭代公式

初值2.3闪蒸过程的计算4、计算方法目标函数2.3闪蒸过程的计算

等温闪蒸过程计算框图

开始打印

过热蒸汽打印，结束计算露点计算泡点计算输入2.3闪蒸过程的计算⑵第二类计算思路：

调T

估计T：d为阻尼因子热量衡算

设为理想溶液

2.3闪蒸过程的计算②汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算设结束

调v

N调v

N2.3闪蒸过程的计算

二、绝热闪蒸

1、等焓节流过程及其计算内容

计算内容：已知：

求：

2.3闪蒸过程的计算2、计算公式

组分的物料衡算式

相平衡关系式

相平衡常数关联式

浓度总和式

焓平衡方程

2.3闪蒸过程的计算3、计算方法

①作图法⑴闪蒸曲线（T~ν曲线）试差求

P2下的TD、TB，

在TD、TB之间设T2…，试差求

ν1、ν2⑵等焓平衡线

由求出的

2.3闪蒸过程的计算(υ)②手算或计算机计算内层为v循环，用Newton-Raphson迭代求解汽化分率v，收敛精度

结束

调整T2思路：外层则为T2循环，用正割法调整节流后的温度收敛精度

2.3闪蒸过程的计算设

和v的初值

①②NY2.3闪蒸过程的计算

END按正割法调T

设

①②2.3闪蒸过程的计算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平衡关系表达方法相平衡关系法

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、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SHANDONGUNIVERSITY6、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，1995，（1）：527、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)

8、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

9、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及应用.化学工程,2004,10、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期参考文献

11、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12、极性物系多组分分离泡点计算，齐鲁石油化工，91（3），20813、三组分平衡闪蒸中的关联式，石油化工，1993（3）：17014、多元平衡闪蒸计算的新方法，石油化工，1988，17（4）：21715、杜英生,李鑫钢.多组元多级绝热闪蒸过程的研究（Ⅲ）多级闪蒸过程的工业应用.化学工程,1994年01期16、谷里鹏，谷雨.绝热闪蒸的快速计算和应用化工机械,2004年04期参考文献返回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：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。补充习题

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