化工原理下册总复习.ppt

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递 第七章 质量传递 9.2.2 挥发度和相对挥发度 （1）挥发度 挥发度： （9-7） 若为理想溶液，应用拉乌尔定律可得 （2）相对挥发度 相对挥发度： （9-8） 把道尔顿分压定律代入上式，可得 整理上式，可得 相平衡方程： (9-13) 9.2.2 挥发度和相对挥发度 相对挥发度： 9.3 蒸馏方式 9.3.1 简单蒸馏 图9-5 简单蒸馏装置 蒸馏釜 冷凝器 3 4 5 加热蒸汽 简单蒸馏是一非稳定过程，是间歇蒸馏方式，要求得馏出液量与组成或残液量与组成，就必须在微元时间内进行物料衡算而后积分求解。 设在微元时间dt内釜液量减少dW，组成降低dx，初始汽相组成为y，液相组成为x，经过微元时间后残液量为W- dW ，残液组成为x-dx，蒸出的易挥发组分的量为y dW，因此： 或 流程 9.3.1 简单蒸馏 略去高阶项，得到： 式中x、y成相平衡关系，积分前应确定y与x的关系，即相平衡关系式，根据不同情况获得不同的积分式。 将上式积分得 始态釜中液体量，kmol 终态釜中液体量，kmol 始态釜中液体组成，摩尔分数 终态釜中液体组成，摩尔分数 (9-16) 9.3.2 平衡蒸馏（又称闪蒸) 原料 F, xF , tF 加压泵 V yD 顶部产品 D, xD , te 底部产品 L, xW , te t 加热器 分离器 冷凝器 节流阀 图9-6 平衡蒸馏装置 加料流率，kmol/s 底部产品流率，kmol/s 顶部产品流率，kmol/s 总物料衡算 流程 9.3.2 平衡蒸馏 料液组成，摩尔分数 顶部产品组成，摩尔分数 顶部产品组成，摩尔分数 易挥发组分 （9-21） 两式联立得 令q=L/F表示底部液相的残留率，则气化率为f =V/F= ( 1-q )上式可化为 （9-22） 当xF与q已知，与汽液相平衡联立即可确定yD、xW及平衡温度。 9.3.2 平衡蒸馏 （1）理想溶液 理想溶液相平衡关系符合 与式（9-22）结合即可求yD、xW。 （2）非理想溶液 ①相平衡关系若可写成数学表达式 ②相平衡关系无法写成数学表达式 x f 1.0 1.0 y e 0 9.3.3 精馏 1 精馏原理 （1）流程 原料 A+B 汽 液 全凝器 液相回流 馏出液 A(B) 气相回流 再沸器 残液 B(A) 图9-8 连续精馏装置流程 塔板上的流动 （2）平衡级理论与全塔效率 ① 平衡级（理论板） Ln-1 Vn-1 n-1 tn-1 n tn n+1 tn+1 Ln Vn Ln+1 Vn+1 xn-1 xn xn+1 yn-1 yn yn+1 若为理想溶液满足 （2）恒摩尔流假设 ① 汽液传热传质接触，难挥发组分冷凝潜热≈易挥发组分的汽化潜热（mol单位）； ② 进入理论板汽液两相温度不同（如进入第n板的汽相温度为tn+1，液相温度为tn-1，离开理论板时，汽液相的温度均为tn， tn+1tntn-1）有显热变化，但显热与潜热相比很小，可忽略不计； ③ 保温良好，没有热损失。 恒摩尔溢流： 恒摩尔汽化： 9.4 二元连续精馏的分析和计算 基于恒摩尔流假设，则所有变量单位采用mol为基准；基于质量流假设，则所有变量采用kg单位为基准。 9.4. 1 全塔物料衡算 总物料衡算 馏出液流率，kmol/s 加料流率，kmol/s 釜液流率，kmol/s 易挥发组分衡算 原料液组成 摩尔分数 馏出液组成 摩尔分数 釜液组成 摩尔分数 F, xF D, xD V L W, xW V’ L’ 图9-9 精馏塔的全塔物料衡算 定义： 塔顶产品采出率（馏出液产率）： 塔底产品采出率： 塔顶易挥发组分回收率： 塔底难挥发组分回收率： 9.4.2 操作线方程 1. 精馏段操作线方程 对虚线划定的范围进行物料衡算 总物料衡算 V=L+D 易挥发组分衡算 Vy2=Lx1+DxD 定义回流比 y1 x1 图9-10 精馏段的分析 y2 （9-30） 上述物料衡算可以用一个总式来表示，自任一第n块板下降的液流组成xn与第n+1板上升的气流组成yn+1之间有： 上式是由精馏段物料衡算得到的，反映的是精馏段由下一块理论板上升的汽相组成 y 与上一块板下降的液流组成 x 之间的关系，称为精馏段操作线方程，略去下标写成： （9-31） 0