分离工程课程总结.pptVIP

Separation Processes of Chemical Engineering 主讲：化工教研室 刘 瑾 1 绪论 1 绪论 1 绪论 四、分离过程的一般原则 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 2 多组分分离基础 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 3 精馏 5多组分多级分离的严格计算 5多组分多级分离的严格计算 * 《分离工程课程总结》 1、机械分离过程处理的对象及重要方法 对象：由两相以上所组成的混合物——非均相混合物。 重要方法：过滤、沉降、离心分离、旋风分离等。 一、分离过程的分类 机械分离 传质分离 分离过程 平衡分离 速率分离 2、传质分离过程处理的对象及特点 对象：各种均相混合物。 特点：是有质量传递现象发生。 二、平衡分离过程的原理及重要方法 1、原理 借助分离媒介使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。 分离媒介：能量媒介、物质媒介 如何变成两相系统：将能量加入（取出）混合物，使混合物的压力或温度变化，转化成两相，如蒸发、精馏、结晶。加入另一相物质作为分离剂，如吸收、萃取、吸附。 2、重要方法 蒸发、精馏、结晶、吸收、萃取、吸附、离子交换、干燥、萃取精馏、共沸精馏、浸取、泡沫吸附、超临界萃取等。 三、速率分离过程的原理及重要方法 1、原理 在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态，仅有组成上的差别。 2、重要方法 膜分离：微滤、超滤、反渗透、渗析等。 场分离：热扩散等。 均相体系的分离过程为不可自发进行的过程，需要提供专门的过程设备，并要消耗相当的能量或化学试剂，才能达到分离的目的，否则分离不可能实现。 分离过程的一般原则： 分离设备 分离剂 （能量或物质） 原料或混合物 产品1 产品2 残余物 1 绪论 一、相平衡 1、相平衡条件 各相的温度、压力相同，各相组分的化学位（逸度）也相等。 2、汽液平衡关系的表示 3、汽液相平衡常数的计算方法 状态方程法 活度系数法 计算汽液平衡常数公式的各种简化形式及使用条件 P-T-K列线图 二、多组分系统的泡露点计算 1、基本概念 泡点温度、泡点压力、露点温度、露点压力 2、泡露点计算所需的方程 相平衡方程 归一方程 相平衡常数关联式 3、泡露点计算的方法 平衡常数与组成无关时 (1)迭代法 假设T/P 已知P/T 计算Ki 计算yi 计算∑yi 判断∑yi =1？ 是 T即为泡点TB/PB 否 调整T/P 假设T/P 已知P/T 计算Ki 计算xi 计算f(T/P) 判断f(T/P) =0？ 是 T/P即为露点温度TD/PD 否 调整T/P 露点方程 泡点方程 (2)相对挥发度法 用于计算平衡时的汽相组成 由Kr与温度的关系即可求得泡点温度。 用于计算平衡时的液相组成 由Kr与温度的关系即可求得露点温度。 三、闪蒸过程计算 1、概念：闪蒸操作、部分冷凝操作 2、计算方程 总物料衡算 各组分物料衡算 相平衡关系 归一方程 焓平衡方程 3、闪蒸问题的核实 方法一：分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的泡点温度和露点温度。 若TB T（闪蒸温度） TD，则闪蒸问题成立。 方法二: 假设闪蒸温度T为进料组成的泡点温度，若∑Kizi1, 假设闪蒸温度T为进料组成的露点温度，若∑(zi/Ki)1， 则闪蒸问题成立。 若∑Kizi1，说明进料在给定条件下为过冷液体。 若∑(zi/Ki)1，说明进料在给定条件下为过热蒸汽。 4、计算步骤 闪蒸方程式 迭代Ψ 等温闪蒸过程的计算框图 开始 输入P、T、F、z 计算泡点TB 计算Ki TBT ? 结束 yes yes no 打印结果 计算露点TD TDT ? 令Ψ=(T-TB)/(TD-TB) 计算 f(Ψ)≤ε? 计算V、L、xi、yi 计算HF、HV、HL no no 计算Q yes 当 时 迭代Ψ 闪蒸问题核实 一、设计变量计算 1、单元设计变量 设计变量数： 固定设计变量数：进料物流的变量数与系统的压力等级数之和。 可调设计变量数： 结论： 各种单元的可调设计变量均与组分数无关，而且都是一个很小的整数，即0或1； 组分数只在固