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化工分离过程化工分离过程期中复习第1页第一章 绪论（小结）1.1.分离过程分类分离过程分类分离过程分类分离过程分类l l平衡分离过程：以相平衡为分离极限。平衡分离过程：以相平衡为分离极限。平衡分离过程：以相平衡为分离极限。平衡分离过程：以相平衡为分离极限。l l如：蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶。如：蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶。如：蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶。如：蒸发、精馏、吸收、萃取、结晶。l l速率分离过程：以扩散速率差异实现分离。速率分离过程：以扩散速率差异实现分离。速率分离过程：以扩散速率差异实现分离。速率分离过程：以扩散速率差异实现分离。l l如：膜分离，超滤，反渗透，渗析，电渗析。如：膜分离，超滤，反渗透，渗析，电渗析。如：膜分离，超滤，反渗透，渗析，电渗析。如：膜分离，超滤，反渗透，渗析，电渗析。2.2.分离媒介分离媒介分离媒介分离媒介l l能量媒介能量媒介能量媒介能量媒介(ESA(ESA，energyseparationagent)-energyseparationagent)-热，功；热，功；热，功；热，功；l l物质媒介（物质媒介（物质媒介（物质媒介（MSA,matterseparationagentMSA,matterseparationagent）-吸收剂，萃取剂。吸收剂，萃取剂。吸收剂，萃取剂。吸收剂，萃取剂。3.3.平衡分离过程分离单元可略分成几大类平衡分离过程分离单元可略分成几大类平衡分离过程分离单元可略分成几大类平衡分离过程分离单元可略分成几大类l l仅输入仅输入仅输入仅输入ESAESA：蒸发，冷凝、凝华、普通精馏，结晶，干燥，区：蒸发，冷凝、凝华、普通精馏，结晶，干燥，区：蒸发，冷凝、凝华、普通精馏，结晶，干燥，区：蒸发，冷凝、凝华、普通精馏，结晶，干燥，区域熔炼域熔炼域熔炼域熔炼。l l仅输入仅输入仅输入仅输入MSAMSA：吸收：吸收：吸收：吸收,蒸出蒸出蒸出蒸出,萃取，吸附，离子交换萃取，吸附，离子交换萃取，吸附，离子交换萃取，吸附，离子交换,气提。气提。气提。气提。l l同时加入同时加入同时加入同时加入ESAESA和和和和MSAMSA：萃取精馏，共沸精馏，吸收蒸出，带回：萃取精馏，共沸精馏，吸收蒸出，带回：萃取精馏，共沸精馏，吸收蒸出，带回：萃取精馏，共沸精馏，吸收蒸出，带回流蒸出（水蒸汽蒸馏）流蒸出（水蒸汽蒸馏）流蒸出（水蒸汽蒸馏）流蒸出（水蒸汽蒸馏）,干燥。干燥。干燥。干燥。第2页 相平衡条件l l相平衡热力学相平衡热力学相平衡热力学相平衡热力学是建立在是建立在是建立在是建立在化学位化学位化学位化学位概念基础上。概念基础上。概念基础上。概念基础上。w w 从工程角度上讲从工程角度上讲从工程角度上讲从工程角度上讲：第二章单级平衡过程（小结）2.1-小结第3页l l1.1.相平衡关系相平衡关系相平衡关系相平衡关系汽液平衡关系：汽液平衡关系：汽液平衡关系：汽液平衡关系：逸度系数：逸度系数：逸度系数：逸度系数：活度系数：活度系数：活度系数：活度系数：第4页l l2.2.相平衡常数（相平衡常数（相平衡常数（相平衡常数（汽液平衡常数汽液平衡常数汽液平衡常数汽液平衡常数）l3.相平衡常数计算相平衡常数计算l l汽液平衡汽液平衡汽液平衡汽液平衡：液液平衡液液平衡液液平衡液液平衡：2.1 小结第5页l l4.4.活度系数法计算汽液平衡常数通式活度系数法计算汽液平衡常数通式活度系数法计算汽液平衡常数通式活度系数法计算汽液平衡常数通式2.1-小结第6页几类汽液平衡常数计算简式几类汽液平衡常数计算简式液相液相液相液相汽相汽相汽相汽相理想溶液理想溶液理想溶液理想溶液实际溶液实际溶液实际溶液实际溶液理想气体理想气体理想气体理想气体理想溶液理想溶液理想溶液理想溶液实际气体实际气体实际气体实际气体 2.1 小结第7页2.2 小结1.泡点计算：泡点计算：已知已知xi，p或或T，求解，求解T或或p，yi2.泡点方程：泡点方程：或或第8页3.3.露点计算：已知露点计算：已知y yi i，P P或或T T，求解求解T T或或P P，x xi i 2.2 小结或或4.露点方程露点方程第9页2.2 小结5.计算方法计算方法（1 1）简化计算（）简化计算（）简化计算（）简化计算（KKi i与组成无关与组成无关与组成无关与组成无关)试差法试差法试差法试差法相对挥发度法相对挥发度法相对挥发度法相对挥发度法（2 2）严格计算法（计算机计算）严格计算法（计算机计算）严格计算法（计算机计算）严格计算法（计算机计算）（KKi i与组成相关与组成相关与组成相关与组成相关)KKi i=f f(T,P,(T,P,x xi i,y yi i)第10页2.2 小结已知已知 x xi i,P,P 设设TP-T-KP-T-K图图K Ki i=f(T=f(T，P P，x xi i，y yi i)i iKKi iKi设设yiYT，yiN试差法试差法第11页2.2 小结已知 xi,P Pis,Pks,.i=1,2,kcYTb相对挥发度法相对挥发度法第12页2.3 小结1.1.闪蒸计算问题：闪蒸计算问题：闪蒸计算问题：闪蒸计算问题：l l已知已知已知已知FF，Z Zi i，P PF F，T TF F，HHF FVV，L L，y yi i，x xi i，T T或或或或QQ2.2.2.2.闪蒸方程闪蒸方程闪蒸方程闪蒸方程汽相分率汽相分率汽相分率汽相分率第13页2.3 小结（1 1）汽液平衡常数与组成无关）汽液平衡常数与组成无关（例（例2-8）核实闪蒸温度核实闪蒸温度求求，令，令1=0.5用式（用式（2-672-67）计算）计算xi i，用式（，用式（2-682-68）计算）计算y yi i求求V，L3.闪蒸计算闪蒸计算（例（例2-9）（2）汽液平衡常数与组成相关）汽液平衡常数与组成相关第14页3.1小结l l1.1.设计变量设计变量设计变量设计变量在计算前应该指定物理量在计算前应该指定物理量在计算前应该指定物理量在计算前应该指定物理量l l2.2.怎样确定设计变量问题？怎样确定设计变量问题？怎样确定设计变量问题？怎样确定设计变量问题？l l第一步：确定相关过程中设计变量数目；第一步：确定相关过程中设计变量数目；第一步：确定相关过程中设计变量数目；第一步：确定相关过程中设计变量数目；l l第二步：选择适当变量作为设计变量；第二步：选择适当变量作为设计变量；第二步：选择适当变量作为设计变量；第二步：选择适当变量作为设计变量；l l第三步：给定设计变量详细数值。第三步：给定设计变量详细数值。第三步：给定设计变量详细数值。第三步：给定设计变量详细数值。l l3.3.总变量数总变量数总变量数总变量数N Nv v=n=nmm（c+2c+2）+n+nw w+n+nq q第15页l4.单元设计变量单元设计变量3.1 小结分配器分配器换热器（加热换热器（加热/冷却）冷却）部分凝器部分凝器再沸器再沸器侧线采出级侧线采出级带有传热平衡级带有传热平衡级 全凝器全凝器全蒸发全蒸发混合器混合器简单平衡级简单平衡级 给定出口温度给定出口温度由若干平衡级串联而成由若干平衡级串联而成串级单元串级单元加料板加料板第16页N Nr r单单单单元元元元重重重重复复复复使使使使用用用用变变变变量量量量数数数数称称称称为为为为重重重重复复复复变变变变量或量或量或量或串级单元串级单元串级单元串级单元数。数。数。数。3.1 小结5.5.5.5.装置设计变量总数装置设计变量总数装置设计变量总数装置设计变量总数 N Ni iu u第17页串级单元串级单元分配器分配器理论板理论板(2)(2)(2)(2)侧线采出板侧线采出板侧线采出板侧线采出板是是是是理论板理论板理论板理论板和和和和分配器分配器分配器分配器组合。组合。组合。组合。(3(3(3(3)加料板加料板加料板加料板单元是一个单元是一个单元是一个单元是一个分相器分相器分相器分相器和和和和两个混合器两个混合器两个混合器两个混合器组成综合单元。组成综合单元。组成综合单元。组成综合单元。因分相器和混合器因分相器和混合器因分相器和混合器因分相器和混合器 故故故故进料板进料板进料板进料板3.1小结l6.几个主要综合单元几个主要综合单元 第18页3.1 小结l7.用郭氏法（简便计算用郭氏法（简便计算)确定分离装置独立变量数确定分离装置独立变量数步骤：步骤：(1)(1)确定装置确定装置确定装置确定装置固定设计变量固定设计变量固定设计变量固定设计变量NNx xu u以以以以每每每每一一一一进进进进料料料料有有有有（c+2c+2）个个个个变变变变量量量量，计计计计算算算算装装装装置置置置进进进进料变量总数。料变量总数。料变量总数。料变量总数。(2)(2)计算整个装置计算整个装置计算整个装置计算整个装置可调设计变量可调设计变量可调设计变量可调设计变量N Na au u 确定过程中确定过程中确定过程中确定过程中独立压力等级数独立压力等级数独立压力等级数独立压力等级数。第19页3.1 小结l l经典设计变量要求经典设计变量要求经典设计变量要求经典设计变量要求 操作型计算：操作型计算：操作型计算：操作型计算：进料位置进料位置进料位置进料位置11侧线采出位置侧线采出位置侧线采出位置侧线采出位置11侧线采出流量侧线采出流量侧线采出流量侧线采出流量11平衡级数平衡级数平衡级数平衡级数11馏出液流量馏出液流量馏出液流量馏出液流量11回流比回流比回流比回流比116馏出液中馏出液中馏出液中馏出液中A A组分浓度组分浓度组分浓度组分浓度11釜液中釜液中釜液中釜液中BB组分浓度组分浓度组分浓度组分浓度11设计设计设计设计型计算：型计算：型计算：型计算：回流比回流比回流比回流比11(最适宜最适宜最适宜最适宜)进料位置进料位置进料位置进料位置11侧线采出位置侧线采出位置侧线采出位置侧线采出位置11侧线采出流量侧线采出流量侧线采出流量侧线采出流量116n8.举例-复杂精馏塔第20页3.2 多组分精馏过程 l l对对对对于于于于多多多多组组组组分分分分精精精精馏馏馏馏过过过过程程程程设设设设计计计计和和和和操操操操作作作作计计计计算算算算，一一一一样样样样包包包包括括括括最最最最小小小小回回回回流流流流比比比比和最少理论板和最少理论板和最少理论板和最少理论板这两个极限条件。这两个极限条件。这两个极限条件。这两个极限条件。l l这这这这两两两两个个个个极极极极限限限限条条条条件件件件常常常常被被被被用用用用来来来来关关关关联联联联操操操操作作作作回回回回流流流流比比比比和和和和所所所所需需需需理理理理论论论论板板板板数数数数，成为简捷法成为简捷法成为简捷法成为简捷法（FUGFUG）计算基础。计算基础。计算基础。计算基础。FUGFUG法法法法FenskeFenske（芬斯克），计算（芬斯克），计算（芬斯克），计算（芬斯克），计算 UnderwoodUnderwood（恩特伍德（恩特伍德（恩特伍德（恩特伍德），计算，计算，计算，计算R Rmm，由由由由R Rmm R RGilliandGilliand(吉利兰图），吉利兰图），吉利兰图），吉利兰图），由由由由R Rmm，NNmm计算计算计算计算N N第21页ABCDEB（0.05%)C（0.02%)B（LK）轻关键组分）轻关键组分C（HK）重关键组分）重关键组分重组分重组分重组分重组分（3 3）重组分）重组分）重组分）重组分 挥发度比重关键组分小组分挥发度比重关键组分小组分挥发度比重关键组分小组分挥发度比重关键组分小组分N进料进料F，xi,F塔底产物塔底产物W，xi,W塔顶产物塔顶产物D，xi,D3.2.1 3.2.1 多组分精馏过程分析多组分精馏过程分析1 1、关键组分、关键组分l l关键组分关键组分关键组分关键组分选取工艺中选取工艺中选取工艺中选取工艺中最关心最关心最关心最关心两个组分，指定他们在两个组分，指定他们在两个组分，指定他们在两个组分，指定他们在塔顶和塔底塔顶和塔底塔顶和塔底塔顶和塔底产品中分配产品中分配产品中分配产品中分配，将对整个溶液分离起关键性作用。，将对整个溶液分离起关键性作用。，将对整个溶液分离起关键性作用。，将对整个溶液分离起关键性作用。馏出液馏出液馏出液馏出液中某组分浓度中某组分浓度中某组分浓度中某组分浓度限制量限制量限制量限制量（重关键组分，（重关键组分，（重关键组分，（重关键组分，HKHK)釜液釜液釜液釜液中某组分浓度中某组分浓度中某组分浓度中某组分浓度限制量限制量限制量限制量（轻关键组分，（轻关键组分，（轻关键组分，（轻关键组分，LKLK)，（4 4 4 4）轻组分）轻组分）轻组分）轻组分 挥发度比轻关键组分大组分挥发度比轻关键组分大组分挥发度比轻关键组分大组分挥发度比轻关键组分大组分（2 2）重重重重关键组分关键组分关键组分关键组分HKHK 挥发度低一个关键组分挥发度低一个关键组分挥发度低一个关键组分挥发度低一个关键组分ABCDEABCDE（1 1）轻轻轻轻关键组分关键组分关键组分关键组分LKLK挥发度高一个关键组分挥发度高一个关键组分挥发度高一个关键组分挥发度高一个关键组分A轻组分轻组分第22页A A 轻组分轻组分轻组分轻组分B B（LKLK）轻关键组分）轻关键组分）轻关键组分）轻关键组分C C（HKHK）重关键组分）重关键组分）重关键组分）重关键组分D D 重组分重组分重组分重组分E E 重组分重组分重组分重组分BB限制量限制量限制量限制量LKLKCC大部分大部分大部分大部分 DD几乎全部几乎全部几乎全部几乎全部 EE全部全部全部全部 进料进料进料进料塔底产物塔底产物塔底产物塔底产物塔顶产物塔顶产物塔顶产物塔顶产物AA全部全部全部全部 BB部分部分部分部分 CC限制限制限制限制HKHKN清楚分割清楚分割清楚分割清楚分割3.2.1 多组分精馏过程分析（1 1）清楚分割）清楚分割l l若两关键组分若两关键组分若两关键组分若两关键组分挥发度挥发度挥发度挥发度相差较大相差较大相差较大相差较大，且二者为，且二者为，且二者为，且二者为相邻组分相邻组分相邻组分相邻组分。l l重组分全部进入釜液重组分全部进入釜液重组分全部进入釜液重组分全部进入釜液产品，轻组分全部进产品，轻组分全部进产品，轻组分全部进产品，轻组分全部进入馏出液产品中。入馏出液产品中。入馏出液产品中。入馏出液产品中。依据组分间挥发度差异，可有两种预分配方法。依据组分间挥发度差异，可有两种预分配方法。依据组分间挥发度差异，可有两种预分配方法。依据组分间挥发度差异，可有两种预分配方法。2 2 2 2、组分在塔顶、塔底、组分在塔顶、塔底、组分在塔顶、塔底、组分在塔顶、塔底产品产品产品产品中预分配中预分配中预分配中预分配l l非关键组分在两产非关键组分在两产非关键组分在两产非关键组分在两产品中分配能够经过品中分配能够经过品中分配能够经过品中分配能够经过物料衡算求得。物料衡算求得。物料衡算求得。物料衡算求得。第23页3.2.2 最小回流比 lRmin，N两组分精馏两组分精馏两组分精馏两组分精馏夹紧点夹紧点夹紧点夹紧点。即操作线与平衡线交点（平衡线无下凹）。即操作线与平衡线交点（平衡线无下凹）。即操作线与平衡线交点（平衡线无下凹）。即操作线与平衡线交点（平衡线无下凹）多多多多组组组组分分分分精精精精馏馏馏馏，若若若若在在在在最最最最小小小小回回回回流流流流比比比比下下下下操操操操作作作作，也也也也会会会会出出出出夹夹夹夹点点点点区区区区，但但但但不不不不是是是是一一一一个个个个（经经经经常常常常不不不不是是是是一一一一个个个个，有有有有时时时时是是是是一一一一个个个个，图图图图3-103-10，b,cb,c），对对对对应应应应于于于于图图图图3-103-10a a有有有有上上上上、下恒浓区。若组分处于下恒浓区。若组分处于下恒浓区。若组分处于下恒浓区。若组分处于恒浓区恒浓区恒浓区恒浓区，则需则需则需则需NN才能到达分离要求。才能到达分离要求。才能到达分离要求。才能到达分离要求。图图图图3-103-10多组分精馏塔中恒浓区位置多组分精馏塔中恒浓区位置多组分精馏塔中恒浓区位置多组分精馏塔中恒浓区位置第24页3.2.3 最少理论板数和组分分配l lNNmm全回流操作全回流操作全回流操作全回流操作芬斯克（芬斯克（芬斯克（芬斯克（FenskeFenske）方程式）方程式）方程式）方程式 塔顶全凝器；塔顶全凝器；塔顶全凝器；塔顶全凝器；板板板板理论板；理论板；理论板；理论板；由由由由塔顶第一块塔顶第一块塔顶第一块塔顶第一块理论板开始计算理论板开始计算理论板开始计算理论板开始计算全回流：全回流：全回流：全回流：N1FfiWxi,WDxi,Dxi,F=fi/Fxi,D=di/Dxi,W=wi/Wfi=di+wiF=D+W第25页芬斯克（芬斯克（FenskeFenske）方程推导）方程推导全回流：全回流：全回流：全回流：10 塔顶全凝器塔顶全凝器塔顶全凝器塔顶全凝器：3.2.3 最少理论板数和组分分配第26页FenskeFenske公式公式最小理论板最小理论板N Nm m 任意两组分任意两组分任意两组分任意两组分A A，B B3.2.3 最少理论板数和组分分配FenskeFenske公式公式公式公式几个形式：几个形式：几个形式：几个形式：第27页Fenske公式（几个形式）3.2.3 最少理论板数和组分分配第28页3.2.3 最少理论板数和组分分配FenskeFenske公式公式计算非关键组分计算非关键组分Nmxi,D或或 di,xi,W或或 wi第29页3.3 萃取精馏和共沸精馏 l l在化工生产中经常会碰到待处理物料是：在化工生产中经常会碰到待处理物料是：在化工生产中经常会碰到待处理物料是：在化工生产中经常会碰到待处理物料是：1)1)1)1)各组分挥发度十分靠近，即组分之间相对挥发度靠近于各组分挥发度十分靠近，即组分之间相对挥发度靠近于各组分挥发度十分靠近，即组分之间相对挥发度靠近于各组分挥发度十分靠近，即组分之间相对挥发度靠近于1 1；2)2)2)2)形成共沸物（或恒沸物）；形成共沸物（或恒沸物）；形成共沸物（或恒沸物）；形成共沸物（或恒沸物）；3)3)3)3)热敏物料；热敏物料；热敏物料；热敏物料；4)4)4)4)有价值难挥发组分稀溶液有价值难挥发组分稀溶液有价值难挥发组分稀溶液有价值难挥发组分稀溶液。vv 应用普通精馏或是无法分离，或是十分不经济。应用普通精馏或是无法分离，或是十分不经济。应用普通精馏或是无法分离，或是十分不经济。应用普通精馏或是无法分离，或是十分不经济。第30页3.3 萃取精馏和共沸精馏l l对上述这些体系，对上述这些体系，对上述这些体系，对上述这些体系，通常采取分离方法：通常采取分离方法：通常采取分离方法：通常采取分离方法：1)1)1)1)各各各各组组组组分分分分在在在在常常常常压压压压时时时时沸沸沸沸点点点点虽虽虽虽十十十十分分分分靠靠靠靠近近近近，但但但但它它它它们们们们蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压随随随随温温温温度度度度改改改改变变变变程程程程度度度度有有有有显显显显著著著著差差差差异异异异时，普通能够经过选择适当时，普通能够经过选择适当时，普通能够经过选择适当时，普通能够经过选择适当操作压力操作压力操作压力操作压力实现经济分离。实现经济分离。实现经济分离。实现经济分离。2)2)2)2)恒恒恒恒沸沸沸沸物物物物组组组组成成成成随随随随压压压压力力力力有有有有比比比比较较较较显显显显著著著著改改改改变变变变，能能能能够够够够采采采采取取取取操操操操作作作作压压压压力力力力不不不不一一一一样样样样双双双双塔塔塔塔系系系系统统统统实实实实现分离；现分离；现分离；现分离；3)3)恒沸物是恒沸物是恒沸物是恒沸物是非均相非均相非均相非均相，也能够采取，也能够采取，也能够采取，也能够采取双塔双塔双塔双塔系统实现分离。系统实现分离。系统实现分离。系统实现分离。第31页3.3 萃取精馏和共沸精馏 l l4 4）更更更更普普普普通通通通处处处处理理理理方方方方法法法法是是是是向向向向精精精精馏馏馏馏系系系系统统统统添添添添加加加加第第第第三三三三种种种种组组组组分分分分，经经经经过过过过它它它它对对对对原原原原料料料料液液液液中中中中各各各各组组组组分分分分不不不不一一一一样样样样作作作作用用用用，改改改改变变变变它它它它们们们们之之之之间间间间相相相相对对对对挥挥挥挥发发发发度度度度，使原来难以进行精馏分离系统变得易于分离。使原来难以进行精馏分离系统变得易于分离。使原来难以进行精馏分离系统变得易于分离。使原来难以进行精馏分离系统变得易于分离。l l这种既应用这种既应用这种既应用这种既应用热能热能热能热能，又加入分离，又加入分离，又加入分离，又加入分离媒（介）质媒（介）质媒（介）质媒（介）质精馏称为精馏称为精馏称为精馏称为特殊精馏特殊精馏特殊精馏特殊精馏。l l据加入媒介性质和作用不一样，又分为据加入媒介性质和作用不一样，又分为据加入媒介性质和作用不一样，又分为据加入媒介性质和作用不一样，又分为萃取精馏萃取精馏萃取精馏萃取精馏和和和和共沸精馏。共沸精馏。共沸精馏。共沸精馏。第32页一、萃取过程流程一、萃取过程流程塔顶得一个纯组分塔顶得一个纯组分塔顶得一个纯组分塔顶得一个纯组分A A（常为轻组分）常为轻组分）常为轻组分）常为轻组分）S+BS塔顶得一个纯组分塔顶得一个纯组分塔顶得一个纯组分塔顶得一个纯组分B Bl l溶溶溶溶剂剂剂剂沸沸沸沸点点点点比比比比被被被被分分分分离离离离组组组组分分分分高高高高l l为为为为了了了了使使使使塔塔塔塔内内内内维维维维持持持持较较较较高高高高溶溶溶溶剂剂剂剂浓浓浓浓度度度度，溶溶溶溶剂剂剂剂加加加加入入入入口口口口一一一一定定定定要要要要位位位位于于于于进进进进料料料料板板板板之上之上之上之上，l l溶溶溶溶剂剂剂剂加加加加入入入入口口口口需需需需要要要要与与与与塔塔塔塔顶顶顶顶保保保保持持持持有有有有若若若若干干干干块块块块塔塔塔塔板板板板起起起起回回回回收收收收溶溶溶溶剂剂剂剂作作作作用用用用，这这这这一段称一段称一段称一段称溶剂回收段。溶剂回收段。溶剂回收段。溶剂回收段。第33页二、萃取精馏原理及溶剂选择二、萃取精馏原理及溶剂选择 溶剂选择性溶剂选择性溶剂选择性溶剂选择性 气液平衡：气液平衡：气液平衡：气液平衡：定义：定义：定义：定义：第34页下面分别讨论式下面分别讨论式下面分别讨论式下面分别讨论式3-233-233-233-23式右边各项对式右边各项对式右边各项对式右边各项对1212,s s 影响影响影响影响:二、萃取精馏原理及溶剂选择二、萃取精馏原理及溶剂选择 S S与组分与组分与组分与组分1 1形成形成形成形成正偏差溶液正偏差溶液正偏差溶液正偏差溶液。S S与与与与组组组组分分分分2 2形形形形成成成成负负负负偏偏偏偏差差差差溶溶溶溶液液液液；最最最最少少少少能能能能形形形形成成成成理理理理想想想想溶液溶液溶液溶液，即：，即：，即：，即：若要使得若要使得若要使得若要使得设法使得设法使得设法使得设法使得式式式式3-233-23溶剂作用溶剂作用溶剂作用溶剂作用相相相相互互互互作作作作用用用用反反反反应应应应S S对对对对料料料料液液液液中中中中组组组组分分分分1 1，2 2不不不不一一一一样样样样作作作作用用用用效效效效果果果果，即即即即：相相相相互互互互作作作作用。用。用。用。稀释作用稀释作用稀释作用稀释作用反应反应反应反应S S加入，组分加入，组分加入，组分加入，组分1 1，2 2间相互作间相互作间相互作间相互作用用用用变弱，变弱，变弱，变弱，x xs s 越大越大越大越大，组分，组分，组分，组分1 1和和和和2 2间作用越弱。这一溶间作用越弱。这一溶间作用越弱。这一溶间作用越弱。这一溶剂作用称为溶剂稀释作用。剂作用称为溶剂稀释作用。剂作用称为溶剂稀释作用。剂作用称为溶剂稀释作用。第35页普通普通 很小很小很小很小忽略，忽略，当当当当S S、L L一定时，一定时，一定时，一定时，有利于分离有利于分离有利于分离有利于分离，但但但但增加增加增加增加了了了了回收段负荷回收段负荷回收段负荷回收段负荷和回收溶剂和回收溶剂和回收溶剂和回收溶剂难度难度难度难度。当当当当S S、一定时，一定时，一定时，一定时，不利于分离。不利于分离。不利于分离。不利于分离。(3-43)(3-43)三、萃取过程分析三、萃取过程分析 2.2.塔内溶剂浓度分布塔内溶剂浓度分布萃取精馏特点，萃取精馏特点，萃取精馏特点，萃取精馏特点，LRLR并不总是提升分离程度；对于并不总是提升分离程度；对于并不总是提升分离程度；对于并不总是提升分离程度；对于S/FS/F一定，一定，一定，一定，R R有最正确值，有最正确值，有最正确值，有最正确值，它它它它是权衡是权衡是权衡是权衡R R和和和和xs s对分离度综合影响结果。对分离度综合影响结果。对分离度综合影响结果。对分离度综合影响结果。第36页浦化工0609-0612一一 、共沸物特点、共沸物特点l l多组分：多组分：多组分：多组分：气相气相气相气相理想理想理想理想气体气体气体气体液相液相液相液相非理想非理想非理想非理想溶液溶液溶液溶液3.3.2 共沸精馏l l在恒沸点处：在恒沸点处：在恒沸点处：在恒沸点处：第37页浦化工0609-06121.1.二元系二元系l l（1 1）二元系二元系二元系二元系均相均相均相均相共沸物共沸物共沸物共沸物 1)1)特征：特征：特征：特征：气相气相理想理想气体气体液相液相非理想非理想溶液溶液计算恒沸计算恒沸计算恒沸计算恒沸 一、共沸物特点第38页浦化工0609-0612丙酮丙酮-环己烷环己烷-苯系统纯组分及共沸物苯系统纯组分及共沸物沸点沸点2.2.进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）总进料量：总进料量：总进料量：总进料量：T=H+AT=H+A适宜共沸剂用量（适宜共沸剂用量（适宜共沸剂用量（适宜共沸剂用量（T T点）：点）：点）：点）：塔底产物（塔底产物（塔底产物（塔底产物（B B B B）量：量：量：量：塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物D D）量：量：量：量：三、连续恒沸精馏塔两端产三、连续恒沸精馏塔两端产品确定品确定3.2.2 共沸精馏丙酮丙酮丙酮丙酮共沸剂，共沸剂，共沸剂，共沸剂，分离分离分离分离环己烷环己烷环己烷环己烷-苯苯苯苯混合物。混合物。混合物。混合物。共沸剂共沸剂共沸剂共沸剂第39页浦化工0609-0612塔底产物量塔底产物量塔底产物量塔底产物量（B B/点）点）点）点）：（C C和和和和B B混合物）混合物）混合物）混合物）CE2.2.进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）丙酮丙酮丙酮丙酮-环己烷环己烷环己烷环己烷-苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物D D D D）量：量：量：量：共沸剂用量不足共沸剂用量不足共沸剂用量不足共沸剂用量不足（T T T T/点）点）点）点）：3.2.2 共沸精馏B/T/丙酮丙酮丙酮丙酮共沸剂，共沸剂，共沸剂，共沸剂，分离分离分离分离环己烷环己烷环己烷环己烷-苯苯苯苯混合物。混合物。混合物。混合物。第40页浦化工0609-0612B/T/塔底产物量塔底产物量塔底产物量塔底产物量（B B/点）点）点）点）：（A A和和和和B B混合物）混合物）混合物）混合物）塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物塔顶产物（恒沸物D D）量：量：量：量：共沸剂用过量共沸剂用过量共沸剂用过量共沸剂用过量（T T/点）点）点）点）：丙酮丙酮丙酮丙酮-环己烷环己烷环己烷环己烷-苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点CE3.2.2 共沸精馏2.2.进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）第41页浦化工0609-0612丙酮丙酮丙酮丙酮-环己烷环己烷环己烷环己烷-苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点苯系统纯组分及共沸物沸点F进料组成改变（从进料组成改变（从进料组成改变（从进料组成改变（从HFHFHFHF）共沸剂量增加共沸剂量增加共沸剂量增加共沸剂量增加塔塔塔塔顶顶顶顶产物产物产物产物恒沸物恒沸物恒沸物恒沸物D D增加增加增加增加塔塔塔塔底底底底产物产物产物产物B B降低降低降低降低3.2.2 共沸精馏E2.2.进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）进料、塔顶及塔底产物量（举例说明）第42页浦化工0609-06124.4.双塔流程双塔流程若若若若改变改变改变改变P P P P能显著能显著能显著能显著改变恒沸物组成改变恒沸物组成改变恒沸物组成改变恒沸物组成，可采取，可采取，可采取，可采取不一样操作压力不一样操作压力不一样操作压力不一样操作压力双塔流程双塔流程双塔流程双塔流程。图图3-25含有最低共沸物二组分系统在不一样压力下含有最低共沸物二组分系统在不一样压力下T-y-x图图四、共沸精馏流程 甲乙酮甲乙酮甲乙酮甲乙酮65%甲乙酮甲乙酮50%第43页浦化工0609-0612恒沸物恒沸物:甲乙酮（甲乙酮（65%）水水图图3-26双压精馏流程双压精馏流程双塔流程恒沸物恒沸物:甲乙酮（甲乙酮（50%）水水1atm甲乙酮（甲乙酮（65%）水水W1,水水W2,甲乙酮甲乙酮7atmD2FD1第44页浦化工0609-06123.4.2 多组分吸收与蒸出过程分析1.吸收和蒸出过程设计变量及关键组分吸收和蒸出过程设计变量及关键组分可调变量：可调变量：设计型：设计型：已知已知吸收剂量吸收剂量N操作型：操作型：已知已知N,吸收剂量吸收剂量只有一个关键组分，只有一个关键组分，l吸收、蒸出塔相当于吸收、蒸出塔相当于二股进、出料二股进、出料复杂塔设计变量复杂塔设计变量及关键组分及关键组分第45页浦化工0609-06123.4.2 3.4.2 多组分吸收与蒸出过程分析多组分吸收与蒸出过程分析2.2.单向传质过程单向传质过程单向传质过程单向传质过程气气体体溶剂（不挥发）溶剂（不挥发）在塔内改变在塔内改变不能作为恒摩尔流。不能作为恒摩尔流。u蒸出蒸出过程过程传质方向与传质方向与吸收过程吸收过程相反相反吸收塔吸收塔V大大小小L大大小小u吸收过程吸收过程第46页浦化工0609-06123.4.2 多组分吸收与蒸出过程分析l多组分在吸附塔内分布多组分在吸附塔内分布不一样组分和不一样塔段吸收程度不一样。不一样组分和不一样塔段吸收程度不一样。难溶组分（即轻组分）难溶组分（即轻组分）靠近塔顶几级被吸收。靠近塔顶几级被吸收。易溶组分（即重组分）易溶组分（即重组分）靠近塔底几级被吸收。靠近塔底几级被吸收。关键组分才在全塔范围内被吸收。关键组分才在全塔范围内被吸收。第47页浦化工0609-06123.4.3.1 3.4.3.1 吸收因子法吸收因子法公式推导：公式推导：公式推导：公式推导：综合考虑了综合考虑了综合考虑了综合考虑了塔内气液两相流率塔内气液两相流率塔内气液两相流率塔内气液两相流率和和和和平衡关系平衡关系平衡关系平衡关系一个一个一个一个数群数群数群数群；L/VL/V值大，相平衡常数小，有利于组分吸收。值大，相平衡常数小，有利于组分吸收。值大，相平衡常数小，有利于组分吸收。值大，相平衡常数小，有利于组分吸收。(3-66)A A定义为定义为定义为定义为吸收因子吸收因子吸收因子吸收因子或吸收系数：或吸收系数：或吸收系数：或吸收系数：第48页浦化工0609-06121 1.平均吸收因子法平均吸收因子法由上式：由上式：由上式：由上式：v v0 0与吸收剂平衡塔顶气相中组分与吸收剂平衡塔顶气相中组分与吸收剂平衡塔顶气相中组分与吸收剂平衡塔顶气相中组分i i（溶质溶质溶质溶质）流量）流量）流量）流量。l l0 0吸收剂中组分吸收剂中组分吸收剂中组分吸收剂中组分i i（溶质溶质溶质溶质）流量）流量）流量）流量 当吸收剂不含溶质时，当吸收剂不含溶质时，当吸收剂不含溶质时，当吸收剂不含溶质时，v v0 0=0=0，l l0 0=0=0（3-73）吸收率吸收率吸收率吸收率第49页浦化工0609-06121 1、平均吸收因子法、平均吸收因子法直接解式（直接解式（直接解式（直接解式（3 3-7373）可用于求解）可用于求解）可用于求解）可用于求解N N：（3-74）计算步骤计算步骤计算步骤计算步骤：关键组分吸收率是依据分离要求决定，有了关键组分吸收率，再相关键组分吸收因子，即可利用图3-62或式（3-74）确定理论板数。第50页浦化工0609-06121 1.平均吸收因子法平均吸收因子法计算步骤计算步骤计算步骤计算步骤：由由由由关键组分关键组分关键组分关键组分求出求出求出求出液气比液气比液气比液气比和和和和理论板数理论板数理论板数理论板数后，深入求得非关键组分吸收因子，后，深入求得非关键组分吸收因子，后，深入求得非关键组分吸收因子，后，深入求得非关键组分吸收因子，经过查图得到各组分吸收率，经过查图得到各组分吸收率，经过查图得到各组分吸收率，经过查图得到各组分吸收率，再由物料衡算定出塔顶尾气量再由物料衡算定出塔顶尾气量再由物料衡算定出塔顶尾气量再由物料衡算定出塔顶尾气量v v1 1和尾气组成和尾气组成和尾气组成和尾气组成y y1 1，吸收剂用量吸收剂用量吸收剂用量吸收剂用量L L0 0以及塔底吸以及塔底吸以及塔底吸以及塔底吸收液量收液量收液量收液量L LNN和组成和组成和组成和组成x xNN。第51页浦化工0609-06121 1.平均吸收因子法平均吸收因子法关键组分吸收因子关键组分吸收因子关键组分吸收因子关键组分吸收因子：KK关关关关普普普普通通通通取取取取全全全全塔塔塔塔平平平平均均均均温温温温度度度度和和和和压压压压力力力力下下下下数数数数值值值值，因因因因而而而而计计计计算算算算A A关关关关关关关关键键键键在在在在于于于于确确确确定定定定操操操操作作作作液液液液气气气气比比比比L/VL/V。为此，首先要确定为此，首先要确定为此，首先要确定为此，首先要确定最小液气比最小液气比最小液气比最小液气比，它基本上等于，它基本上等于，它基本上等于，它基本上等于最小吸收剂比用量。最小吸收剂比用量。最小吸收剂比用量。最小吸收剂比用量。在在在在无穷多塔板无穷多塔板无穷多塔板无穷多塔板条件下，所需条件下，所需条件下，所需条件下，所需吸收剂吸收剂吸收剂吸收剂用量用量用量用量最小。最小。最小。最小。第52页浦化工0609-06121 1.平均吸收因子法平均吸收因子法定定定定义义义义为为为为在在在在无无无无穷穷穷穷多多多多塔塔塔塔板板板板条条条条件件件件下下下下，到到到到达达达达要要要要求求求求分分分分离离离离要要要要求求求求时时时时，1 1kmolkmol进进进进料料料料气气气气所所所所需需需需吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂kmolkmol数数数数：第53页