3-2 泡露点计算及图形绘制
图 苯、甲苯T-xy图
第 4页
利用闪蒸模块进行V-L相平衡计算
(1) 泡露点的计算
(2) 冷热曲线的绘制
第 5页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
【例题】利用闪蒸单元操作，完成以下例题
• 物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为0.2,
P=101.325kPa下，（Peng-Rob）求：
1）溶液的泡点温度及平衡气相组成
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 5）定义单元操作
第10页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 6）运行模拟计算，查看结果
第11页
Flash 题3-6
在压力为106.7kPa下，由摩尔组成为0.3的苯
(C6H6，benzene)、 0.3的甲苯（C7H8，toluene ）和0.4的对二甲苯(C8H10，p-xylene) 所组成 的混合物，存在气液两相区的温度范围为 ( ) K到（ ）K。并计算温度为390K时成平衡 状态的气相和液相的质量组成。采用热力学模 型PENG-ROB方程，
第13页
2）溶液的露点温度及平衡液相组成
第 6页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 1）添加组分
• 2）选择热力学模型（Peng-Rob）
第 7页
例题 3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 3）绘制模拟流程图（Separators/Flash2）
第 8页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 4）定义进料流股
第 9页
第12页
Flash 题3-7
• 流量为 1000 mol/hr、压力为 0.11 MPa、含70 mol%乙醇和30mol%水的饱和蒸汽在蒸汽冷凝 器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（摩尔）为 1/3。则离开冷凝器的汽相流股的流量为多少 kg/h，温度为 K ，需要的热（冷）量 为 kW。并给出液相的摩尔组成。（ 热力学模型NRTL）
3-2 泡露点计算及图形绘制
第 1页
利用闪蒸模块进行V-L相平衡计算
最常见的VLE 问题就是已知系统总压P 和液相组成 (即各个xj 的数值)，计算气液相平衡时的温度和气相 的组成yj；或者已知系统总压P 和气相组成(即各个yj 的数值)，计算气液相平衡时的温度和液相的组成xj
(1) 泡露点的计算
(2) 冷热曲线的绘制
第 2页
通过闪蒸模块求泡露点
泡点：液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度， 称为混合物在这压力下的泡点温度 露点：气体混合物处于某压力下开始凝结的温度， 称为混合物在这压力下的露点温度
第 3页
二元VLE相图解读
（384.7K）
饱和气体
饱和液体
（353.0K） （0.375） （0.586）
四 多组分物系的泡点和露点计算
二阶导数 T k1 T k
2
2 f (T k ) f (T k )
f (T k ) f (T k )
T k1 T k 0.0001
收敛快！
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❖ 对与汽相满足理想气体，液相满足理想溶液的体系，
❖ 其平衡常数可以表示为：
迭代3次！ 已达到牛顿法 t5的精度，故t3为所求。
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(2) Ki与组成有关
对于非理想性较强的物系：
Ki = f (T, P, xi , yi )
Ki
i Pisis
ˆ Vi P
expiL
(P R
T
Pi
s
)
例1
计算机计算——按牛顿迭代求解
❖ 牛顿迭代计算结果为：
迭代5次！ 达到迭代精度要求，故泡点温度为99.812℃。
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例1
计算机计算——按牛顿迭代求解
❖ 若用Richmond算法，还需求二阶导数
f ''(t)
Ki
xi
{
2.303Bi
当P不太高时，P的影响不太大，收敛较快。
i ——T, P，xi 一般受压力的影响较小
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泡点温度计算框图
因为
v i
f (T , P, yi ) ，
其中
开始
Ki
i
Pi
泡点和露点计算
正丁烷 （1）
2.1
0.315
正戊烷 （2） 0.71
0.284
正己烷 （3） 0.25
0.1125
∑ 0.7115
传质分离过程
设温度为60℃，查P-T-K 图得K，将K值列于下表
组分 正丁烷 正戊烷 正己烷
∑
Ki
2.8
0.93
0.36
Kixi
0.42
0.372 0.162 0.954
yi
0.42
Ki f T, P, xi , yi
计算步骤：
L i
Pi S
iS
ˆ Vi P
exp ViL
P PiS RT
已知p,假设T 求出（或查出）各组分的相应参数
由已知的 x按i 理想状态求出Ki，初步算出 yi
求出 Ki，由已知的xi yi Ki xi
Ki xi 1 (通常取为0.005) 泡点T
如果 Ki xi 1 ; 升高T,重新计算。 Ki xi 1 ; 降低T,重新计算。
传质分离过程
开始 Y
输入P、y及有关参数
设T并令 1 作第一次迭代
计算PiS ,ViL ,iS ,ˆiV
调整T
计算 K i和xi 计算 xi
是否第一次迭代
圆整 xi
计算 i
Y
N
xi有无变化
N
xi 1 N
第二章 传质分离过程的热力学基础
2.2 多组分物系的泡点和露点的计算
1、定义：泡点Tb、泡点压力P、露点Td、露点压力P 2、泡、露点计算方法：根据相律 f=c-π+2=c。
类型 泡点温度
泡点压力 露点温度 露点压力
规定变量
P, x1 , x2 L L xc
压力露点与常压露点换算图表
压力露点与常压露点换算图表压力MPa 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 2.0 校正系数0.38 0.53 0.65 0.85 0.95 1.0 1.13 1.25 1.36 1.46 1.56 1.7常压 1.5MPag 2.0MPag 2.5MPag 4.0MPag 大气压水露点℃-24.46 9.732 13.53 16.47 22.69 -24.46 -47.33 -20.48 -17.7 -15.55 -11.18 -47.33 -66.79 -45.44 -43.38 -41.84 -38.91 -66.79关于露点的知识什么叫露点？它有什么有关？未饱和空气在保持水蒸气分压力不变（即保持绝对含水量不变）情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫“露点”。
温度降至露点时，湿空气中便有凝结水滴析出。
湿空气的露点不仅与温度有关，而且与湿空气中水分含量的多少有关，含水量大的露点高，含水量少的露点低。
什么是“压力露点”？湿空气被压缩后，水蒸气密度增加，温度也不过升，压缩空气冷却时，相对湿度便增加，当温度继续下降到相对湿度达100%时，便有水滴从压缩空气中析出，这时的湿度就是压缩空气的“压力露点”。
“压力露点”与“常压露点”有什么关系？“压力露点”与常压露点之间的对应关系与“压缩比”有关，一般用图表来表示。
在“压力露点”相同的情况下，“压缩”比越大，所对应的常压露点越低。
例如：0.7MPa的压缩空气压力露点为2时，相当于常压露点为-23℃。
当压力提高到 1.0MPa时，同样的压力露点为2℃时，对应的常压露点降至-28℃。
压缩空气露点用什么仪器来测量？压力露点单位虽然是℃，但它的内涵是压缩空气的含水量。
因此测量露点实际上就是测空气的含水量。
测量压缩空气露点的仪器很多，有用氮气、乙醚等作冷源的“镜面露点仪”，有用五氧化二磷、氯化锂等作电解质的“电解湿度计”等等。
3 闪蒸计算
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 1）添加组分 • 2）选择热力学模型（Peng-Rob）
第7页
例题 3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 3）绘制模拟流程图（Separators/Flash2）
第8页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 4）定义进料流股
第9页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
点击Temperature单元格，数据被选中，
第19页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
在Plot的下拉菜单中单击X-axis Variable,则Temper ature 数据被赋给X作为自变量。
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
同理，点击vapor fraoction单元格，数据被选中 在Plot的下拉菜单中单击Y-axis Variable,则vapor fraoction数据被赋给Y作为因变量。
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项 在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项 在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项 在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项 在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
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例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
泡点、露点与闪蒸计算
三 Ｖ Ｌ Ｅ） 闪蒸 计 算 是 化 工 热 力 学 气 液 平 衡 （ ［ １， ２］ 大重要计算之 一 ， 并 与 泡 点 、 露点计算有密切 联系 。 但在热力学课程教学中 ， 因学时限制 ， 往往 不能阐述得清晰明了 。 在国家大力提倡高等教育
［ ３］ 培养创新能力的当今 ， 对于学有余力的学生 ， 适
［ ， 作者简介 ］于志家 （ 男， 副教授 ， 博士 ， 教研室主任 。 １ ９ ５ ６ －） ＊ 大连理工大学教改基金资助课题 。
泡点露点与闪蒸计算
８ ５
的极端操作与泡点 、 露点联系起来 ， 可望明显改善 教学效果 。 一、 闪蒸方程 闪蒸过程是将一股具有较高温度与压力的多 组分液体混合物 ， 通过减压阀引入一较低压力的 闪蒸室中 ， 产生两股产品物流 ， 一是富含轻组分的 气相物流 ， 另一是富含重组分的液相物流 ， 从而实 现一定程 度 的 分 离 。 如 进 料 物 流 的 流 量 以 Ｆ 表 示， ｚ Ｖ 与 Ｌ 分别 ｊ为组分ｊ 在进料物 流 中 的 组 成 ， 为气 相 与 液 相 产 品 物 流 的 流 量 ， ｙ ｊ与 ｘ ｊ分 别 为 气 相与液相产品物流的组成 ， 则可得到闪蒸方程 ： ＝０ α（ ） ｋ －１ ＋１
／ ｚ ｋ ｋ １ ２ ｊ ｊ ｊ ｘ ２ ｊ ＝ ｋ １ （ ｋ １－α） １－α） １－β） ｊ ＋（ α １ ｊ＋ β（ ｋ ２ ｊ （ ） ２ ２ ） 、 （ ） 、 （ ） ） 与（ 式， 得： １ ２ １ ３ １ ５ ２ １ 联立 （ ｚ １－ｋ １ ｊ（ ｊ） ＝０ ｋ １ ｊ （ ） （ ） （ ） ｋ α １ ｊ＋ β １－α ＋ １－α １－β ｋ ２ ｊ （ ） ２ ３ ） 、 （ ） 、 （ ） ） 与（ 式， 得： １ ２ １ ３ １ ５ ２ ２ 联立 （
2.2 多组分物系的泡点和露点计算2007.9.10
解：
常压
气相—— 气相 为理想气体 液相—— 液相 为理想溶液
•参考解法： 参考解法： 参考解法
Pi Ki = P
s
（1）试差法（手算） 试差法（手算） （2）相对挥发度法 （3）计算机求解
结构相似
例2-4
（1）试差法-计算（见下表） 试差法-计算（见下表）
塔釜温度应为100℃。 ℃ 塔釜温度应为
ˆ υiL ( P − Pi s ) Φ iL γ i Pi Φ Ki = exp = ˆV V ˆ RT Φi P Φi
s s i
1、泡点温度计算 、
严格计算法 ——计算过程 计算过程
xi , P → yi , T
Ki
s i
Pi Φ υ
s
s i
——T, P
(一般受 的影响较小 一般受P的影响较小 一般受 的影响较小)
Ki = f (P, T, xi, yi)
2.2.1 泡点温度和泡点压力计算
总变量：C-xi，C-yi，C-Ki，T，P。共3C+2 总变量： 个 已知C个变量：（ 已知C个变量：（C-1）个组分和T或P ：（C 个组分和T 未知变量为2C+2个 未知变量为2C+2个 由上述2C+2个方程求解 唯一解） 由上述2C+2个方程求解（唯一解） 个方程求解（ 需试差计算
2.2 多组分物系的泡点和露点计算
泡点计算： 泡点计算： 泡点温度计算：已知x 泡点温度计算：已知xi，p，求解T，yi 温度计算 求解T 泡点压力计算：已知x 泡点压力计算：已知xi，T，求解P，yi 压力计算 求解P 露点计算： 露点计算： 露点温度计算：已知y 露点温度计算：已知yi，P， 求解T，xi 温度计算 求解T 露点压力计算：已知y 露点压力计算：已知yi，T， 求解P，xi 压力计算 求解P
泡点和露点计算-PPT
1. Ki与组成无关：if Ki f(T,P)
泡点方程：
C
fT Kixi 10
i1
计算过程：
已知p 设T
计算或查图 得Ki
计算
C
f (T ) Ki xi 1 i 1
调整T
f (T )
是
结束 输出T，y
否
12
例题2-3
• 例2-3 • 三种组分含量
相差不大，取 分子量居中的 正戊烷在该压 力下的沸点为 初值 • 从p-T-K图上 查得T0=62’C
当汽相为理想气体，液相为非理想溶液时：
c
pb i pis xi i1
当Ki=f(T,p,x,y)时，用活度系数法（压力不太高）或 状态方程法（压力较高）计算泡点压力。
28
开始
输入T，x及有关参数 估计p,并令iV＝1，作第一次迭代
计算pis、ViL、is、i
调整p
N
计算Ki和yi
计算 yi
是否第一次迭代
RCoalucnudlateyiˆ Vi
Whether first Y iteration or not
N
yi Change Y
or not N
n yi
Output p, y
活 度 系 数 法 计 算 泡 点 压 力 的 框 图
End
29
输入T, x及有关参数， p和y估计值
求iV和iL
计算Ki
N
Ln yi
Y
输出T，y
圆整yi，计算iV
Y
Y
结束
Adjust T
Start Input p, x
Set T and ˆ Vi 1 as first iteration
第二章-3 泡露点计算
=0
∑z k
i
i
=1
露点时： ϕ=1
z i (1 − k ) z i (1 − k i ) zi zi ∑ 1 + ϕ (k − 1) = ∑ k = ∑ ( k − z i ) = ∑ k − 1 = 0 i i i i
∑
zi = 1 ki
∑z k
i
i
=1
泡点方程 泡点判别式
c
∑z k
(2) 计算类别 • 已知Pv 求 Tv ---求泡、露点温度 • 已知Tv 求Pv ---求泡、露点压力 一类：已知液相组成 xi（或气相组成yi ）和系 统的平衡压力P，求泡点温度T（或露点温度） 和平衡的气相组成yi（液相组成xi ）。 另一类：已知液相组成 xi（或气相组成yi ）和 系统的平衡温度T，求泡点压力P（或露点压力） 和平衡的气相组成yi（液相组成xi ）
复习
• 等温闪蒸 • 绝热闪蒸 • 非绝热闪蒸
• 等温闪蒸：闪蒸后平衡气液两相温度等于 原料液温度。当然，平衡压力则小于原料 液压力。要从外界吸收热量 • 绝热闪蒸：闪蒸过程是绝热过程。平衡温 度和压力都低于原料液。 • 非绝热闪蒸：介于等温闪蒸和绝热闪蒸之 间。闪蒸过程吸收部分热量，而且平衡温 度和压力都低于原料液。
i =1
i i
<1
物系处于泡点之 下过冷液体
zi ∑ k =1 i
露点方程 露点判别式
c
∑z
i =1
i
/ ki < 1
物系处于露点 之上过热蒸汽
判别是否存在两相区框图
小结
c
• 泡点方程 • 露点方程
c
∑z k
i =1 i
i
多组分物系的泡点和露点计算.ppt
若用Richmond算法，还需求二阶导数
2.303Bi [2.303Bi 2(t Ci )] f ''(t ) Ki xi { } 4 (t Ci )
t
( k 1)
t
(k )
2 2 f '(t ) f ''(t ) (k ) f (t ) f '(t ( k ) )
(k ) (k )
故泡点温度： T=58.7℃
K x
i i
1.0005 1
例2-4
[例 2-4] 某厂氯化法合成甘油车间，氯丙烯精馏二塔的釜液 组成为：3-氯丙烯0.0145，1,2-二氯丙烷0.3090，1,3-二氯丙 烯0.6765（摩尔分率）。塔釜压力为常压，试求塔釜温度。 各组分的饱和蒸汽压数据为：（Ps:kPa；T:℃）： 3-氯丙烯 1,2-二氯丙烷 1,3-二氯丙烯
（2）严格计算法（计算机计算） 对于非理想性较强的物系： Ki = f (T, P, xi , yi )
L s L ˆ i Pi i ( P Pi ) i Ki exp V V ˆiP ˆi RT s s i
1、泡点温度计算
严格计算法 ——计算过程
lg P1s 6.05543 1115 .5 t 231
lg P2s 6.09036
lg P3s 6.98530
1296 .4 t 221
1879 .8 t 273 .2
例2-4
已知：3-氯丙烯x1=0.0145, 1,2-二氯丙烷x2=0.3090, 1,3二氯丙烯x3=0.6765，P—常压。求：Tb, yi（i=1,2,3）
石油行业泡露点定义
石油行业泡露点定义在石油行业中，泡点（Bubble Point）和露点（ Dew Point）是两个重要的概念，它们与石油的物理性质、开采、加工、储运以及石油的化学组成等有着密切的关系。
正确理解泡点和露点的定义、差异、计算、测量以及它们与石油行业的关系，对于石油工作者来说是至关重要的。
1. 泡点泡点是指在一个封闭系统中，当烃类气体开始从液体中逸出形成气泡时的温度。
这个温度通常随着压力的增加而增加。
在石油工业中，泡点通常用来衡量石油的饱和蒸汽压，它与石油的化学组成和温度有关。
2. 露点露点是指在一个封闭系统中，当烃类液体开始从气体中冷凝形成液滴时的温度。
这个温度通常随着压力的增加而降低。
在石油工业中，露点通常用来衡量石油的蒸气压，它与石油的化学组成和温度有关。
3. 泡露点差异泡点和露点是两个不同的概念，它们分别描述了一个封闭系统中气体和液体相互转变的两个不同过程。
泡点是在气体开始逸出液体时测得的温度，而露点则是在液体开始冷凝成气体时测得的温度。
理解它们的差异对于理解石油的性质和行为非常重要。
4. 泡露点计算泡点和露点的计算通常基于石油的化学组成和压力数据。
有许多理论和经验模型可用于预测泡点和露点，包括状态方程模型、对应态方程模型和超额蒸汽压模型等。
这些模型通常需要输入石油的化学组成和压力数据，以计算出泡点和露点。
5. 泡露点测量泡点和露点的测量通常采用实验方法进行。
测量泡点的实验设备包括一个压力室、一个温度控制器和一个用于观察气泡形成的装置。
测量露点的实验设备包括一个压力室、一个温度控制器和一个用于观察液滴形成的装置。
实验过程中，逐渐改变温度和压力，观察气泡或液滴的形成，从而确定泡点或露点。
6. 泡露点与石油性质的关系泡点和露点与石油的性质密切相关。
石油的化学组成、分子量、官能团等都会影响泡点和露点的值。
同时，泡点和露点也与石油的蒸气压、饱和蒸汽压等物理性质有关。
理解泡点和露点与石油性质的关系，有助于更好地了解石油的物理和化学性质。