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化工分离过程 第一章绪论 §1.1 分离工程的研究 内容和重要性 例1：乙烯水合生产乙醇 §1.2 分离过程的特征与分类 §1.3 分离因子 超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。超临界流体是一种十分理想的萃取剂。 超临界CO2流体萃取（SFE）分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。 第二章单级平衡过程 §2.1 相平衡 例题 2、活度系数法 纯组分i的逸度（fiL） 纯液体组分i的逸度（fiL） 2、液相活度系数 ?i： 各种简化形式： 问题： （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 汽液平衡系统分类及气液平衡常数的计算 状态方程法与活度系数法的比较 计算在0.1013MPa和378.47K下苯 1 -甲苯 2 -对二甲苯 3 三元系，当x 0.3125，x 0.2978，x 0.3897时的的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。 已知三个二元系的Wilson方程参数。 在T 378.47K时液相摩尔体积为： §2.2 多组分物系的泡露点计算 几点说明 泡点压力的计算 与泡点温度相同，比较与分析如下： §2.3 闪蒸过程的计算 流程示意图： 液体混合物的汽化 气体混合物的冷凝 将相平衡方程： 6. 汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算 对 分层迭代： 对 同时迭代： 复习课 §2.1 相平衡 2、活度系数法 纯组分i的逸度（fiL） 纯液体组分i的逸度（fiL） 气液平衡系统分类及气液平衡常数的计算 §2.2 多组分物系的泡露点计算 几点说明 §2.3 闪蒸过程的计算 流程示意图： 液体混合物的汽化 气体混合物的冷凝 §3.2 普通多组分精馏 多元精馏与二元精馏在浓度分布上的区别 六、适宜进料位置的确定 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 多组分精馏： 1.组分数C 2 2.求解数目较多方程 ——变量分析 3塔内分布复杂——过程分析 4计算 简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法 共沸精馏图解法 萃取精馏简化法 吸收因子法 逐板法：严格计算（非本章内容） 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 §3.1 设计变量 §3.2 普通多组分精馏 §3.3 特殊精馏 §3.4 多组分吸收 §3.1 设计变量 3.1.1 单元的设计变量 3.1.2 装置的设计变量 设计变量：确定设计中已知变量 例如二元精馏： 可解出：N；… 变量数 Nv ： 3.1.1 单元的设计变量 将复杂化工装置分解成简单单元，求 ： 3.1.2 装置的设计变量 由单元设计变量确定： 考虑分子极性 选择在极性上更类似于HK的化合物作溶剂，降低HK的挥发度。 例：分离甲醇（沸点64.7℃），丙酮（沸点65.5℃） 考虑能否形成氢键 S加入后形成的溶液： 仅有氢键生成，则呈现负偏差； 仅有氢键断裂，则呈现正偏差。（表3—2） 设 在全塔恒定，将1、2、S三元看成1、2元处理。 科诺瓦洛夫定律指出： P～x曲线极值点，相当于汽液平衡相组成相等。 2.分离二元正偏差共沸物 a.共沸剂与一个组分形成二元正偏差共沸物，共沸温度明显低。 b.形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。 三组分体系的相图及其应用 证明 O、M、N代表体系的质量W、WM、WN W WM+WN 以丙酮为共沸剂分离环己烷-苯二元共沸物。 环己烷与苯形成共沸物，共沸温度为77.4℃， 丙酮与环已烷形成共沸物，共沸温度为53.1 ℃。 若进料处于点H，加入适当量的丙酮，可使从塔顶分离出丙酮-环已烷共沸物，从塔底获得苯。 以二硫化碳为共沸剂分离氯仿-丙酮二元共沸物。 氯仿与丙酮形成负偏差共沸物，共沸温度为64.5 ℃。二硫化碳与丙酮形成正偏差共沸物，共沸温度为39.3 ℃。 在氯仿-丙酮溶液中加入适量的二硫化碳，在塔底获得氯仿，在塔顶获得丙酮和二硫化碳的共沸物。 第四章多组分多级分离的严格计算 严格计算的必要性 简捷算法中引入的假设 严格计算的原则： 假定各级上达到相平衡且无化学反应。 对操作型问题可以指定以下变量： 第一节 分离的最小功和热力学效率 6.1.1 等温分离最小功 6.1.2 非等温分离和有效能 6.1.3 净功消耗和热力学效率 热力学第二定律：完成同一变化