分离工程复习2012本科.doc

1、1分离工程内容概要第一章 绪论1、物料平衡；2、相平衡；3、传质速率式； 4、热平衡；5、数学工具（插值法、迭代法、牛顿法）第二章 精馏（一）概述 1、精馏；2、理论板和板效率；3、精馏与相平衡。 （二）气液平衡关系1、精馏原理 2、平衡关系 1）一般式 2）低压条件iViL iViLii fxyK/， 3）中压条件 （理想溶液）、 （非iiiypKxiiiyPx ,()iVPi ,()iiLVPiK理想溶液）4）高压条件 3、平衡关系的应用 1） 、泡点计算；关系式：KiViPiLii )(,步骤： 2） 、露点计算； 步骤 3） 、用相对挥发度表示的泡点和露点1ix1/iKy方程泡点方程：

2、 露点方程： 4、平衡汽化和平衡液化 5、绝热闪kjiixykjix/蒸 1）关系式 、 、 2）计算步骤（三）物料衡算 LVFhGhLVFheeKzii )1(1、清晰分割清晰分割条件；2）清晰分割内容两种清晰分割的物料衡算方法及关系式、 、1lihlfdD1hiilfwWliDhhfwxd1hDlWnhilihDl xfxfw,1,12、非清晰分割物料衡算非清晰分割条件物料衡算 （汉斯克方程） hllhihi wdwdogogllog3、确定塔顶、塔底的产品数量和组成的计算步骤（四）精馏工艺计算 1、最小理论板计算简捷法：2和lhWDlmxNog1 lhWDlmxNog22、最小回流比1）

3、关系式、eqztihi,mtihiDRx1,2）牛顿法关系式： 的求解： ； ezftihi,)(、2/0hl、 3）最小回流比确定步骤2,)()(tihizf )(/1iiii f3、操作回流比： 4、理论级（板）数min0.R2/1.175exp1xy其中： 5、实际板数及板效率、全塔效率、等板高度RxmSym1）板效率 24.0,49.0FLtlhTELFLMhV301.)lg(5.lg3.67.1lg, 2)等板高度 ( )49.0823.AT 78.2/1600AHETPcP4 （ ）21.01.0)5()/(BHEPc46、进料位置确定： mlhWlhFlnlhlhDlxxmn,o

4、g/og/7、简捷法计算步骤 8、严格法 1）关系式 hiiKyx/)/(ihiivxiinidlv,1 niinLxl,ihixKy3 )(ihilyiimiwvl,1 miiLlx/,iwfiDfiii xd,； ； 0idiidw0i ihhyK/ ihhK/1 )(1)(1 LDGLDGDRhQ FDLwDRQWQ Lnn1 LnGnh1)(GmRLwmhW1)( mRwm11)(2）步骤第三章 特殊精馏一、基本概念1、特殊精馏意义和分类 2、恒沸精馏和萃取精馏 1）定义；2）用途； 二、非理想溶液相平衡1、非理想溶液相平衡类型 2、活度和活度系数 3、活度系数的确定：1）范拉尔方程：

5、 2111lnxA 2112lnxA2） 方程：NRTL 21221121 )()(ln GG 2111222 )()(l xx其中： )exp121aGep2aRTg/(2 RTg/)(1213）威尔模型二元物系 AA 12212121)ln(l xxxx 21122122)l(l三元物系4 AAA323113123 32211321213211 )ln( xxx xx 323123213 3121232122 )ln(l xAxxA xx A232132312 312132313313 )ln( xxx xRTVAL12epRTVAL211epL1331x L3113xRTVAL2332e

6、pRTVAL3223ep4）沃尔模型 )()(2)()()(lg 32313131321121221 A xxxxxl 232121231231131331 AA )()()()(2)(lg 1312121213232332 xxxxx5）基团贡献法： 3、二元液液平衡： 1122三、恒沸精馏 1、恒沸现象、恒沸物分类、恒沸点特征121x12x2、恒沸精馏原理三角相图 3、恒沸剂量确定 4、恒沸精馏主要流程1）自夹带流程；2）非均相恒沸精馏流程；3）均相恒沸精馏流程；4）变压精馏流程5、自夹带恒沸精馏物料衡算 FxWw2,1, FxWw2,1,25塔 1： 或 11,WyxGw11,WyxLw

7、1GL操作线方程： 1,wmRy1RG16、自夹带理论板数确定步骤 7、有恒沸剂的恒沸精馏（非均相）1）三角相图、精馏曲线和产物区域2）夹带剂确定 3）物料衡算关系式 4）理论级确定步骤四、萃取精馏 1、萃取精馏特征和基本原理 1）萃取精馏定义萃取精馏是在原溶液中添加较原溶液中各组分的沸点均高、不与被分离物系中任何组分形成恒沸物的萃取剂，有效地改善了原溶液组分间的相对挥发度，从而实现有效分离原溶液的一种精馏操作。2）萃取精馏特征与常规精馏塔比较，萃取精馏塔增加了溶剂回收段，其作用回收溶剂，萃取精馏一般气相进料，以塔内保持萃取剂的恒摩尔流。一般萃取剂摩尔分数控制在 0.40.9 之间，存在最佳萃

8、取剂浓度。3）萃取精馏原理 0)()(lg2121312 AxxSS组分 1 与萃取剂形成正偏差的非理想溶液、组分 2 与萃取剂形成负偏差的非理想溶液可显著改变原组分间相对挥发度对于组分 1 与萃取剂形成正偏差、组分 2 与萃取剂形成负偏差的三元物系，萃取剂浓度愈大，改变相对挥发度效果愈加明显，一般适宜的萃取剂浓度 在 0.40.9 之间。Sx2、萃取剂的选择 3、萃取精馏工艺流程 1）气相进料萃取流程精馏段： 提馏L段： 萃取剂从塔顶部入塔 2）液相进料萃取流程溶剂浓度：精馏段LSxS提馏段中 ： 萃取剂进塔方式：塔上部和进料两处入塔。 SxLFS4、萃取精馏塔的工艺计算 1）萃取精馏塔的溶

9、剂计算溶剂对待分组分相相对挥发度塔顶 ；塔底 。全塔： 溶剂流量和浓度分布S1/S2/S21均精馏段： SS)x-(1RD6提馏段：塔内汽液流量 2）萃取精馏塔简化法步骤： SSx)-(1-WqFRD x塔内汽液流量 2）萃取精馏塔简化法步骤：第四章 多组分吸收一、概述 1、吸收操作定义；2、吸收操作的应用；3、吸收操作的分类；4、吸收典型流程；5、二氧化碳吸收技术汇总二、平衡关系 1、溶解与相平衡 2、相平衡关系：1）亨利定律；2） 、拉乌尔定律；3）亨利系数的确定；4）电离对吸收相平衡的影响。3、相平衡常数与亨利系数关系： pKEii三、平均吸收因数法 1）吸收基本概念 2）多组分吸收计算

10、内容 3）主要关系式：吸收分率和最小吸收因数： 吸收因数 ；最小液气比： 理论板数minAVKLiiKAVLmini， 溶剂量确定：1NiiiAlg12)/(10F4）平均吸收因数法确定理论级步骤四、等板高度 1） 2）LnhHETPl13.187.0ln3）参考数据 尺寸如下： 的)/()4.39()205.(383/LGCBZDAHETP HETPmDg25.为 ， 的 为 ， 的 为m6gTm6045g5.ETP（金属鞍型填料）7549五、吸收塔板效率： 1） LElg8.72190ccPL6.12.2） 0 l096.lg.597.lg LLKMKME3） hHpGLm302.lg38

11、.l245.086.l0 4） 15.01.)()(Re.ScDgEVMV六、吸收热平衡 1、溶解热分类 1）理想溶液 ；2）不电离的非理想溶液：),(,pTfiabs3）微分溶解热和积分溶解热；4）微分溶解热和积分溶解热关系),(iabsCpTfH72、溶解热确定方法 1）理想溶液：查焓图、查冷凝热数据，气液之差即为溶解热 2）非理想溶液：查溶解热数据或估算 3）估算式； 12121, lnlnKTRETHiiiabs 4）作图法： TdRHEdabSi 1ln3、吸收热平衡 1）由于相变，吸收过程有热释放，导致系统温升；温度不同，吸收效果不同；2）当温升大于 20时，需考虑温度对吸收的影响

12、 4、理想溶液热平衡 1）不加中间冷却器2）加中间冷却器010NFhLGh 00QhLGhNF为一摩尔进料的焓， 为一摩尔尾气的焓，iizMH, 1,1iiyMH为一摩尔溶剂的焓， 为一摩尔富液的焓0,0iix NiiNxh,5、非理想溶液热平衡 0)()( 1,0 QhLGvfLhG NigliabsiiF七、有效吸收因数数法 1、有效吸收因子： 5.02.1NeA2、主要关系式 2/VNF 01tFFn3、有效因数法步骤八、吸收蒸出塔 1、蒸出塔的应用 2、蒸出塔物料衡算 1） 、重要关系式吸收段末端因吸收产生的 组分液体量： i iiFLiFGiNLnn1,蒸出段上端因蒸出产生的 组分气

13、体量： i iiFGiFiG,进入吸收段 组分气体量： i iFLiiNiFiGnn1,进入蒸出段 组分的液体量：i iFGiLiiFLi ,3、蒸出塔热量衡算 4、蒸出塔的设计步骤七、汽提塔 1、关系式解吸分率和最小解吸因数：解吸因数 ；最小气液比： 理论板数minSLVKShKSLVmini8、1lgSM1MS汽提剂量确定： 2、步骤八、化学吸收 1、物理吸收局限性 2、化)/(20NLFVG学吸收优点及不足 3、化学吸收速率 4、化学吸收 )()(ALiLAiLA cEkckR M物理意义 关联式 0 级反应： 一级反应： 二级反应：MLiRDM2LRDM2LBRDck25、八田数 1）

14、 2）不同反应下八田数0 级反应： -两厚度比与吸收组Ha RLiacH1分浓度之商。一级反应： -两厚度之比 二级反应： RLa RLBacH-两厚度比与活性组分浓度之积 3）八田数与不同速率的一级反应的关系 ，则 ：为界面上瞬间完成的化学反应；M0R ， :扩散至液膜内某一平面上完成的瞬间反应；1L ， ：为整个膜内进行的快速反应；R ， ：为不仅在膜内进行，还扩散到液相主体进行的慢反应。L6、不同化学反应下的化学吸收速率和 表达式E1）物料衡算 2)双膜模型的增强因子表达式2dxckMcARLA一般式 1tanh)1(t)(MLLiA反应很快时： EL)(RLAiiAkDckR9一级反应

15、速率虽然不快、但是 很大并可满足： LaMEtanh反应为慢一级反应： LRLkE/3）表面更新模型的增强因子表达式 S14）渗透模型的增强因子表达式 erfMEp 4exp2185）反应为瞬间不可逆时增强因子增强因子关系式 cdbDAiBL11临界浓度 ALGBLGBLGCBL pkbkpkc,反应为瞬间不可逆反应几种情况下的速率表达式 A 如果吸收剂中活性组分浓度大于临界浓度（ ） ，吸收过程完全为气膜控制，其速率CBLc)(表达式为： AGpkRB 如果吸收剂中活性组分浓度低于临界浓度（ ） ，吸收过程属于气膜、液膜双控制，CBLc)(吸收速率为： GLAABGAkHbDc/1增强因子，

16、可用下式表示 1tanhEMEcdbDEALB11第五章 吸附一、吸附现象1、吸附现象 2、吸附分类：物理吸附和化学吸附/变温吸附、变压吸附、离子交换 3、吸附应用：10空分、制氢、净化二、吸附原理 1、吸附 1）定义：在固相-气相、固相-液相、固相-固相、液相-气相、液相-液相等体系中某个相的物质密度或溶于该相中的溶质密度在相界面上发生改变的现象。2）机理：界面存在剩余力场 3）正负吸附判断： 2、吸附平衡CrRT1）吸附量：吸附量 通常以单位质量吸附剂所吸附的吸附质在标准状态下的体积表示（气体）q2）等温吸附和等压吸附： 、ETPf,)(EPfq,)(3）吸附等温线：六大类，四种典型（不可

17、逆型、线性、优惠型、非优惠型）4）纯物质吸附等温式： 、 、HqnkC/1eb05）多组分吸附平衡分配比、选择性系数多组分吸附平衡相图气体吸附平衡关系式二元物系： BAmApbq1 ABmBpbq1BABbxy多元物系： ABAxy1jjimiiqiixy3、吸附过程速率 1）多孔吸附剂的吸附过程分为 3 个过程： 2）吸附速率（略） 3）界膜扩散速度：（1） ffiNkC（2） 51.03/26Re91.0)/( vfScuk)50(6Rev41.03/2.)/( vf )(v（3） /ABScD4）颗粒内扩散速度（1）颗粒内扩散分为细孔扩散和表面扩散 2）细孔扩散努森扩散： 、)/(dXCNAKA5.0)/(97AKAMTRD分子扩散： ，B22/13/2 )(1085. ABBAAB PMTD过度区扩散： 、(/)ANDdCXABKND/1/