化工分离过程(第1章 第2章 习题课)(第6讲)精品PPT课件

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自由度数与
相律:f c 2 c 2 2 c
组分数相当
计算类型 泡点温度 泡点压力 露点温度 露点压力
规定量(c个)
P, x1, x2 ,xc1 T , x1, x2 ,xc1 P, y1, y2 ,yc1 T , y1, y2 ,yc1
求解量 T , y1, y2,yc P, y1, y2,yc T , x1, x2 ,xc P, x1, x2 ,xc
2. lnPiS=Ai-Bi/(t+Ci)
3. 常压操作 解法1:用试差法计算
Ki Pi S
c
P ; Ki xi 1 i 1
T(设) ∑Kixi
70℃ 0.379
110℃ 1.344
98℃ 0.951
100℃ 1.00
15
2.2.1 泡点温度和压力的计算
解法2:用αiK计算(不试差,适用于完全理想系)
露点温度是在一定压力下降低温度,当出现第一个液滴 时的温度,露点压力是在一定温度下增加压力,当出现 第一个液滴时的压力。
5
泡点和露点的意义
泡点温度:一定组成的液体,在恒压下加热的过程中,出现第一个气泡时的温 度,也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸汽达到汽液平衡时的温度。
露点温度:一定组成的汽体,在恒压下冷凝的过程中,出现第一个液滴时的温 度,也就是一定组成的蒸汽在一定压力下与液相达到汽液平衡时的温度。
c
f P Ki xi 1 0 i 1
11
2.2.1 泡点温度和压力的计算
1. 平衡常数与组成无关的泡点温度计算
Ki f (T , P)
泡点方程:
c
f T Ki xi 1 0 i 1

化工分离过程

化工分离过程
萃取塔
化工分离
教学内容
chap1 绪论
过程
chap2 单级平衡过程
Separation chap3 多 离 简组 过捷分程计多分算级析分与
Processes chap4 多 离组的分严多格级计分算
in Chemical
chap6 分离过程的节能 chap7 膜分离和反应精馏
Engineering
第一章 绪论
设 pA*和 pB*分别为液体A和B在指定温度时的饱和蒸 气压,p为体系的总蒸气压
pA
p* A
xA
pB pB* xB pB* (1 xA )
p pA pB p*AxA pB* (1 xA )
§2.2 多组分物系的 泡、露点计算
§2.3 闪蒸过程的 计算
§2.1 相平衡
一、相平衡条件
相平衡:指混合物或溶液形成若干相,这些相保持着物 理平衡而共存的状态。
热力学角度:整个体系的熵 达到最大值,自由焓达到最小值 动力学角度:相间表观传递速率为零
相平衡条件: 1、各相的 温度T、压力 p及每一组分 i 的化学位



93% 产品
8 9 10
废水
废水
1-固定床催化反应器;2-分凝器;3、5、9-吸收塔;4-闪蒸塔;6-粗馏塔; 7-催化加氢反应器;8-脱轻组分塔;10-产品塔
涉及分离过程:吸收:3、5、9; 精馏:6、8、10;闪蒸:4;分凝器:2
化工厂中分离设备投资约占 总投资的50~90% !!!
鲁西化工集团
为惰性组分)
若 B 不溶于 S 中,xB=0, AB
最理想情况
3. 萃取
AB
kA kB
(xA (xA
xB )E xB )R

化工分离过程讲义(第6讲) - 武汉工程大学

化工分离过程讲义(第6讲) - 武汉工程大学
一、汽液平衡常数与组成无关
Ki f (T , P)
已知闪蒸温度和压力,Ki值容易确定,所以联立
求解上述(2C+3)个方程比较简单。 具体步骤如下:
36
将E-方程:
代入M-方程:
yi Ki xi
i 1,2,...C
Fzi Lxi Vyi i 1,2,...C 消去yi ,得到:
Fzi Lxi VK i xi i 1,2,...C
(2-65)
通过闪蒸方程(2-71)求出汽化率后,由(2-67)和(2-68)式可 分别求出xi 和yi ,进而由总物料衡算式(2-64)可求出V 和 L,由热 量衡算式(2-65)可求出Q。
40
汽化率 的迭代:
设 初值,计算f():
C
f ( )
(Ki 1)zi
0
i1 1 (K i 1)
(2-71)
的 泡点温度 2 精馏踏各板温度
的计算: 精馏塔板温度为上
升汽相的露点 温度,下降液相 的泡点温度
22
泡点温度和压力的计算
规定液相组成 x 和压力p(或温度T), 计算汽相组成 y 和温度T(或压力p)。
已知: x 、p 计算: y 、T
泡点温度计算
已知: x 、T 计算: y 、p
泡点压力计算
23
化工分离工程
第6讲 多组分精馏过程
1
2
多组分精馏过程
多组分精馏过程分析
最小回流比 (Minmum Reflux Ratio)
最少理论塔板数和组分分配 实际回流比、理论板数、进料位置
3
第二章总结
2 单级平衡过程
一、学习目的与要求 通过本章的学习,要求正确理解相平衡热力学中的基本概念,掌

化工分离过程

化工分离过程
系数 ˆiL
( 7 ) 由 Ki ˆiL ˆiV 求取 Ki
例题
[例2-1]计算乙烯在311K和3444.2kPa下的汽液平衡常数 (实测值KC2=1.726)。
解: (1)理想气体+理想溶液
fˆiV pyi
fˆiL pis xi
Ks C2
yi xi
ps C2 p
9117.0 2.647 3444.2
溶质的活度系数基准态定义为:
xi
0,
* i
1
不对称型 标准化方法
ˆiV
相平衡常数:
Ki
yi xi
i fiOL ˆiV P
?求取液相活度系数
2、液相活度系数 i:
活度系数i由过剩自由焓GE推导得出:
Excess free energy:
c
G E f ( i ) ni RT ln i i 1
设 pA*和 pB*分别为液体A和B在指定温度时的饱和蒸 气压,p为体系的总蒸气压
pA
p* A
xA
pB pB* xB pB* (1 xA )
p pA pB p*AxA pB* (1 xA )
pB* ( p*A pB* )xA
(2)p-x-y 图
这是 p-x 图的一种,把液相组成 x 和气相组成 y 画在 同一张图上。A和B的气相组成 yA 和 yB 的求法如下:
对象: 处于不同相态 分离依据:利用两相平衡组成不等的原理
B、速率控制分离 包括:膜分离(如反渗透 RO、超滤 UF、微滤 MF );
场分离(如电泳) ; 对象: 处于同一相态 分离依据:利用各组分传质速度的差异
我们要重点掌握的是传质分离中的平衡分离
三、发展趋势 1)传统分离技术改造:

化工分离工程 ppt课件

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GiM, j L j1 xi, j1 V j1 yi, j1 F j zi, j ( L j U j ) xi, j
(V j G j ) yi, j 0
(i 1,2,, c) ((46-11))
2.相平衡关系式GiE,(j 每一级有C个方程) — — E方程
xi,D Wxi,W
xi,W
n-C4 1500 0.366
0
0
n-C5 2475 0.605 25 0.004
n-C8 120 0.029 5880 0.996
合计 4095 1.000 5905 1.000
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21
2. 相平衡计算
露点计算:
xi


yi, j Ki, j
1
有:(Kl, j
(i 1,2,, c) ((46-88))
MESH方程全塔的个 数:N(2C+3)!
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5
二、变量分析
总变量数NV:
3 股进料 Q、Gj、U j
G1、UN
串级
NV N[(3 C 2) 3] 2 1 N(3C 9) 1 设计变量数:N i N x Na
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13
二、进料位置的确定
适宜进料位置: 完成分离任务理论板最少的进料位置
操 作 点 N
NF,OP
j板
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进料板
14
进料位置的近似确定法:
R — —用精馏段操作线方程计算结果
S — —用提馏段操作线方程计算结果
从上向下计算(要求轻、重关键组分汽相浓度比值降低得越快
越好):
(
yl, j yh, j
ABCD

化工分离技术 PPT课件

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膜是具有选择性分离功能的材料, 利用膜的选择性分离实现料液的 不同组分的分离、纯化、浓缩的 过程称作膜分离。它与传统过滤 的不同在于,膜可以在分子范围 内进行分离,并且这过程是一种 物理过程,不需发生相的变化和 添加助剂。
1.微滤 具体涉及领域主要有:医药工业、 食品工业(明胶、葡萄酒、白酒、果汁、 牛奶等)、高纯水、城市污水、工业废 水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 2.超滤 早期的工业超滤应用于废水 和污水处理。三十多年来,随着超滤技工业、生物制剂、 中药制剂、临床医学、印染废水、食品 工业废水处理、资源回收、环境工程等 众多领域。 (提醒)
• 与传统的制备色谱技术相比, SMB 采 用连续操作手段, 易于实现自动化操 作, 制备效率高, 制备量大, 大型模 拟移动床制备仪器每年制备量可达百 万吨级水平, 同时流动相的消耗量少, 因而在石油、精细化工、食品工业、 制药工业(特别是手性药物) 等诸多领 域发挥很大作用, 应用前景广阔。
模拟移动床技术的发展
国内模拟移动床分离技术的发展和应用
• 1.石化行业
• 国内引进的模拟移动床分离装置大部分采用美国 UOP公司的工艺技术及吸附剂。
• 2.糖醇食品行业
• 糖醇行业上, 模拟移动床分离装置可用于果糖与 葡萄糖分离; 木糖与阿拉伯糖分离; 麦芽糖醇与 多糖醇和山梨醇分离; 甘露醇与山梨醇分离; 甘 露糖与葡萄糖分离; 低聚果糖分离; 大豆低聚糖 与一糖二糖分离等。
膜分离技术
• 定义 • 工艺原理 • 技术特点 • 应用领域 • 发展与展望
膜分离技术是指在分子水平上不 同粒径分子的混合物在通过半透 膜时,实现选择性分离的技术
种类可分为:微滤膜(MF)超滤膜 (UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜 (RO)等

《化工分离工程》PPT课件

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进料
溶质、盐 溶剂、水
推动力:压力差(1000~10000kPa) 传递机理:优先吸附毛细管流动溶解、扩散模型 膜类型:非对称性膜或复合膜
整理ppt
37
渗析(D):
目的:大分子溶质溶液脱小分子,小分子溶质溶 液脱大分子。
进 料
扩散 液
净化液 接受液
推动力:浓度差
传递机理:筛分、微孔膜内的受阻扩散
透过物:小分子溶质或较小的溶质
萃取:5、6
结晶:10
整理ppt
目的产 物
18
总 结:
● 原料的净化与粗分
● 反应产物的提纯
● 药物的精制和提纯
● 精选金属的提取
● 食品除水、除毒、病毒分离、同 位数分离
● 三废处理
整理ppt
返回 19
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的
地位与作用
清洁工艺:生产工艺和防治污染有机的结 合,将污染物减少或消灭在工艺过程中。
挥发度( 蒸汽压) 有较大差
由催化裂化 装置主蒸塔 顶产物中回

热量(

收乙烷及较
L
ESA)
轻的烃。


MSA
或 共
L或V



原料
相态 L:
汽、液 或汽液 L 混合物
液体溶剂( MSA)或塔 釜加热(
ESA)
液体共沸剂 (MSA)或 塔釜加热(
ESA)
改变原溶 液的相对 挥发度
整理ppt
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃 ;以醋酸丁 酯作共沸剂 从稀溶液中 分离醋酸。
整理ppt
9
实例3:Fe3+和Ti4+的分离实验(二)

化工分离工程 第一章绪论 课件

化工分离工程 第一章绪论 课件
• 测试或检测用超纯标准品; • 混合物组成检测〔如DNA检测〕; •••
第11页,共24页。
按别离的规模分类
分析别离
• 规模小 • 定量分析
制备别离
• 规模小 • 研究用材料
工业别离
• 规模大 • 经济
例: 色谱别离
例: 离心别离
例: 精馏别离
化工厂中别离设备投资约占 总投资的50~90% !!!
反响〔催化〕精馏: 反响与精馏结合,提高别离效率;同时,借助精 馏手段,提高反响收率。
第18页,共24页。
膜反响器: 在反响的同时,利用膜的优良别离性能,选择 性的脱除产物,从而移动化学反响平衡,提高 反响的收率、转化率和选择性。
控制释放: 将药物或生物活性物质与膜结构相结合,使其以 一定的速度通过扩散等方式释放到环境中,从而 到达控制药物浓度,延长药效时间,减少服用量 和服用次数。
教材
第4页,共24页。
J D Seeder, E J Henley. Separation Process Principles. 化学工业出版社,2002年8月。
第5页,共24页。
分离过程
第1章 绪论
第2章 传质别离过程的热力学根底
第3章 气液传质别离过程
第4章 液液传质别离过程 第5章 传质别离过程的严格模拟计算
化工分离过程 Chemical Separation Processes
第1页,共24页。
第2页,共24页。
分离过程
Separation Processes
课程简介 先修课程:
物理化学、化工热力学、传递过程、化工 原理。
同时进行的课程: 化工工艺学、化工过程分析与模拟
教材:
第3页,共24页。
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由状态方程法或活度系数法求取Ki :
Ki
ˆiL ˆiV
(2-14)
Ki
yi xiiFra bibliotekPis
s i
ˆiV P
exp
viL
(
P RT
Pi
s
)
(2-35)
20
开始


输入P,x及有关参数

数 法
设T并令ˆiV=1,作第一次迭代 Y
种同时应用。 7 速率分离过程的机理是利用溶液中不同组分在某种( 推动力)
作用下经过某种介质时的( 传质速率 )的差异而实现分离。
9
1.3 相平衡常数的计算
相平衡条件(准则): 各相的温度、压力相同,各相组分的逸度也相等。
T T T ...... P P P ......
fˆi fˆi fˆi ......
Ki
Pi s P
Ki
f iOL
f
V i
不存在
Ki
i Pis
P
Ki
i f iOL
f
V i
Ki
i f iOL ˆiV P
13
1.4 泡点、露点计算
泡点温度为在一定压力的条件 下升高温度,当出现第一个气 泡时的温度,泡点压力系指在 一定温度下降低压力,当出现 第一个气泡时的压力。
露点温度是在一定压力下降低 温度,当出现第一个液滴时的 温度,露点压力是在一定温度 下增加压力,当出现第一个液 滴时的压力。
化工分离过程
Chemical Separation Processes
第一章 绪论 第二章 单级平衡过程 习题课
1
习题课
2
习题课大纲
1 重要知识点回顾 2 思考题 3 自由交流环节
习题2-1(刘旦主讲) EXCEL工具的应用(余丽主讲) 4 EXCEL应用举例
3
1 重要知识点回顾
1.1 分离操作在化工生产中的重要性 1.2 传质分离过程的分类和特征 1.3 相平衡常数的计算:状态方程法,活度系数法 1.4 泡点、露点计算
16
1.4 泡点、露点计算
②相对挥发度法
根据相对挥发度的定义:
i
Ki Kk
yi i • Kk • xi
Ki i • Kk
(2-52)
由于
yi Kk •i • xi 1
式(2-52)两边分别除以∑yi后可得出:
yi
i xi i xi
又∵
Ki • xi 1 ∴
Ki Kk

专业基础理论及专业
化学反应工程
专业课程体系
化工热力学 化工分离过程
化工系统工程
7
1.2 传质分离过程的分类和特征
1 分离过程是将一种混合物转变为组成( 互不相同)的两种或 几种产品的那些操作。
2 分离过程是( 混合过程)的逆过程,因此需加入(分离剂) 来达到分离目的。
3 分离作用是由于加入( 分离剂 )而引起的,因为分离过程是 (熵减过程)。
4 传质分离过程用于各种(均相)混合物的分离,其特点是有 ( 质量传递 )现象发生。按所依据的物理化学原理不同, 工业上常用的传质分离过程又可分为( 平衡分离过程 )和 (速率分离过程)。
8
1.2 传质分离过程的分类和特征
5 平衡分离过程是借助(分离媒介 )使(均相)混合物形成 (两相 ),以混合物中各组分(在处于平衡的两相中分布不同) 为依据实现混合物分离的过程。 6 分离剂可以是( 能量ESA )或( 物质MSA),有时也可两
Ki
yi xi
ˆiL ˆiV
(2-14)
活度系数法:
Ki
yi xi
i f iOL ˆiV P
(2-17)
Ki
yi xi
i
Pi
s
s i
ˆiV P
exp
viL
(
P RT
Pi
s
)
(2-35)
12
1.3 相平衡常数的计算
汽液平衡系统分类及汽液平衡常数的计算:
液相 汽相
理想溶液
实际溶液
理想气体 理想溶液 实际气体
10
1.3 相平衡常数的计算
汽液相平衡关系
fˆiV fˆi L
将逸度和实测压力、温度、组成等物理量联系起来,引入 逸度系数和活度系数。
ˆiV fˆiV / yi p
L i
fˆi L
/ xi
f i OL
ˆiL fˆiL / xi p
V i
fˆiV
/
yi
fiOV
11
1.3 相平衡常数的计算
状态方程法:
产品的加工
化工厂中分离设备投资约 占总投资的50~90% !!!
5
1.1 分离操作在化工生产中的重要性
6
1.1 分离操作在化工生产中的重要性
基础理论体系
无机化学,有机化学,物理化学,分析化学, 生物化学,高等数学,工程数学,物理学等


化学动力学及热力学


专业基础理论体系
化工原理

化工传递过程
xi
i xi
1 Kk
∴ Kk
1
i xi 17
1.4 泡点、露点计算
计算方法: 设T=98℃(离泡点不远)
1
Kk ik xi
得到PiS
PkS Kk P
ik
Pi S PkS
安托尼公式
P28 例2-3
T泡
18
1.4 泡点、露点计算
③计算机计算(Newtow迭代法)
前提条件:平衡常数和组成无关的泡点温度计算(简化K)
(1)泡点计算:在一定P(或T)下,已知xi,确定Tb(或 Pb)和yi。 (2)露点计算 1.5闪蒸过程的计算:给定物料的量与组成,计算在一定P 和 T下闪蒸得到的汽相量与组成,以及剩余的液相量与组成。
4
1.1 分离操作在化工生产中的重要性
化学反应过程
化工生产核心
化工过程
原料的预处理
物理处理过程 (单元操作)
P, x1, x2 ,xc
15
1.4 泡点、露点计算
1. 平衡常数与组成无关的泡点温度计算
Ki f (T , P)
泡点方程:
c
f T Ki xi 1 0 i 1
①求解泡点方程的试差法,求解步骤如下:
假定T 已知P 得到Ki 调整T
Kixi
|f(T) |=|Kixi-1 |≤
N Y
T=T设,yi= Kixi
泡点计算: 泡点方程: Ki xi 1
目标函数形式: f T c Ki xi 1 0 i 1
求导式:
f
T
c i 1
xi
dKi dT
f tK
按Newton迭代式导出式: t(K 1) t(K )
f tK 19
1.4 泡点、露点计算
2. 平衡常数与组成有关的泡点温度计算
Ki f T , P, x, y
14
1.4 泡点、露点计算
泡点、露点的计算类型
计算类型 泡点温度 泡点压力 露点温度 露点压力
规定量(c个) 求解量
P, x1, x2 ,xc1 T , x1, x2 ,xc1 P, y1, y2 ,yc1 T , y1, y2 ,yc1
T , y1, y2 ,yc P, y1, y2 ,yc T , x1, x2 ,xc
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