【正文】 物系的氣液平衡 下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 兩組分理想物系的氣液平衡 ? 1 相律 phase rule ?t， p， x， y: t： pxy； p： txy ? 2 氣液平衡函數(shù)關(guān)系 ?理想物系：理想溶液、理想氣體 ?液相符合拉烏爾定律、氣相符合道爾頓分壓定律 2 2 2 2 2FC ?? ? ? ? ? ? ?下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 1)飽和蒸汽壓法 ? 2)相平衡常數(shù)法 000BAABPpxpp??? Ppy AA0?000BABpppP?? A A Ay K x?0AApKP?0l g ( )BpAtC?? ? 安 托 因 方 程上一頁(yè) 下一頁(yè) AAAyxK＝ ? 3)相對(duì)揮發(fā)度法 relative volatility ? 3 氣液平衡相圖 ? 1 txy圖 ? 2 xy圖 ? 3 pxy圖 1 ( 1 )xyx????? ( 1 )yxy?????下一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 上一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 ? 1 分類(lèi) ? 非理想溶液、理想氣體 ? 理想溶液、非理想氣體 ? 非理想溶液、非理想氣體 ? 2 解析法 上一頁(yè) 下一頁(yè) 兩組分非理想物系的氣液平衡 0B B B Bp p x ?? 0A A A Ap p x ??0A A AApxyP??? 3 圖解法 ? 正偏差溶液，具有最低恒沸點(diǎn)溶液 下一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 負(fù)偏差溶液，具有最高恒沸點(diǎn)溶液 下一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 氣液平衡數(shù)據(jù)來(lái)源 ? 實(shí)驗(yàn)測(cè)定或從有關(guān)手冊(cè)中查得 ? 由純組分的某些物性按經(jīng)驗(yàn)的或理論的公式估算 ? 根據(jù)少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由經(jīng)驗(yàn)的或理論的公式估算 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 例 1－ 1 苯與甲苯的飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系如本題附表所示。蒸餾分離的依據(jù)是混合液中組分揮發(fā)度的差異 。 ? 相對(duì)揮發(fā)度 α數(shù)值大小可以說(shuō)明物系采用蒸餾法進(jìn)行分離的難易 。其極端情況是具有最高或最低恒沸點(diǎn)的溶液。 ? （ 2）若為理想溶液 下一頁(yè) 上一頁(yè) 12lnxxF dxW y x???122111l n l n l n11xxFW x x???? ??? ??????? （ 3）若 xy平衡關(guān)系為直線 ? 若為通過(guò)原點(diǎn)的直線 ? 2 餾出液的平均組成 y12( 1 )1l n l n1 ( 1 )m x bFW m m x b???? ? ?121l n l n1xFW m x? ?D F W??12D y Fx W x??上一頁(yè) 下一頁(yè) y m x b??? 例 1－ 3 對(duì)例 1－ 2中的液體混合物進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸餾，若汽化率仍為 60％，試求釜?dú)堃航M成和餾出液平均組成。 – 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾屬于平衡過(guò)程 。 下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 兩組分連續(xù)精餾的計(jì)算 ? 理論板的概念及恒摩爾流假定 ? 物料衡算和操作線方程 ? 進(jìn)料熱狀況的影響 ? 理論板層數(shù)的求法 ? 回流比的影響及其選擇 ? 簡(jiǎn)潔法求理論板層數(shù) ? 幾種特殊情況下理論板層數(shù)的求法 ? 塔高和塔徑的計(jì)算 ? 連續(xù)精餾裝置的熱量衡算和節(jié)能 ? 精餾塔的操作和調(diào)節(jié) 下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 ?工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 ? 確定產(chǎn)品流量和組成； ? 確定精餾塔類(lèi)型，選擇板式塔或填料塔，計(jì)算理論板數(shù)或填料層高度； ? 確定塔高和塔徑； ? 板式塔：塔板結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，流體力學(xué)驗(yàn)算；填料塔：確定填料類(lèi)型，計(jì)算流動(dòng)阻力； ? 計(jì)算冷凝器和再沸器熱負(fù)荷，確定換熱器類(lèi)型和尺寸； ? 繪制工藝流程圖和設(shè)備條件圖 下一頁(yè) 上一頁(yè) 理論板的概念及恒摩爾流假定 ? 1 理論板的概念 ? 該板上氣液兩相的傳熱、傳質(zhì)達(dá)到平衡 ? 離開(kāi)該板的氣液兩相溫度相等、組成滿足平衡關(guān)系 ? 2 恒摩爾流假定 ? 恒摩爾氣流 恒摩爾液流 下一頁(yè) 上一頁(yè) 12 nV V V V? ? ??? ? ?39。12 mV V V V? ? ??? ? ?12 nL L L L? ? ??? ? ?39。12 mL L L L? ? ??? ? ?? 恒摩爾流成立的條件 –各組分摩爾汽化潛熱相等； –氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可以忽略； –塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略。39。L L qF??39。 ?解： 39。11 6 0 1 1 7 5 9 5 0 . 0 2 3 51 6 0 1 7 5 9 5 1 6 0 1 7 5 9 5mmyx???? ? ?? ? ? ?39。 描述簡(jiǎn)化精餾塔的方程組是：精餾段方程 ， 提餾段方程 ， 相平衡方程 。21 WL qF Wy x xL qF W L qF W???? ? ? ?39。mWxx?上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 2 圖解法 ? 1）操作線的作法 ?（ 1）做精餾段操作線 ?（ 2）做 q線 ?（ 3）做提餾段操作線 1111n n DRy x xRR? ????39。 （ 1）原料液為 20 的冷液體； （ 2）原料為汽化率等于 1/3的氣液混合物。 C的冷液進(jìn)料 ? 繪制平衡線與對(duì)角線，確定 ? 做精餾段操作線 ? 做 q線 ? ? ? ? ? ?, , , , ,D D F F W Wa x x e x x c x x0 .9 7 5 0 .2 1 71 3 .5 1DxR ????0 . 4 4 3 8 9 7 8 0 . 5 6 3 6 0 9 2 3 1 9 0 0 /mr k J k m o l? ? ? ? ? ? ?1 1 0 .4 4 9 39 3 2 05 6 .52FxCCC????由 圖 － 查 出 時(shí) 溶 液 的 泡 點(diǎn) 為＋平 均 溫 度 ＝ ＝苯 和 甲 苯 的 比 熱 為 (kg. )上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 做提餾段操作線 ? 從 a點(diǎn)開(kāi)始畫(huà)梯級(jí) 1 . 8 4 7 8 0 . 4 4 1 . 8 4 9 2 5 6 1 5 8 / ( )pmc k J k m o l C? ? ? ? ? ? ? ? ?1 5 8 ( 9 3 2 0 ) 3 1 9 0 0 1 . 3 6 231900p m mmc t rqr?? ??? ? ? 62 61 62 1qq ????下一頁(yè) 上一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 2）氣液混合物進(jìn)料 13q ?13 0 . 51 1 3 1qq? ? ???下一頁(yè) 上一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 第 4講小結(jié) ? 精餾過(guò)程理論板數(shù)的計(jì)算途徑是交替使用操作線方程與平衡關(guān)系 ， 在計(jì)算過(guò)程中使用平衡關(guān)系的次數(shù)便是理論板數(shù) 。是一個(gè)需綜合考慮才能確定的設(shè)計(jì)參數(shù)。 ? 解： ? ? m i n1 . 1 2RR?m inDqqqxyRyx???上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 1）冷液進(jìn)料 ? （ 2）氣液混合物進(jìn)料 ? ? m in 0 . 9 7 5 0 . 7 4 1 . 1 20 . 7 4 0 . 5 3R ????m i n3 .5 3 .11 .1 2RR ??m in3 .1RR? ? ?m in0 .9 7 5 0 .5 1 2 .1 10 .5 1 0 .2 9R????m i n3 . 5 1 . 72 . 1 1RR ??m in1 .7RR?下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 3）最小回流比的影響因素 ? 進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) ? 分離要求 ? 平衡關(guān)系 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 ? 1 吉利蘭（ Gilliland） 圖 ? 八個(gè)物系，組分?jǐn)?shù)目 2－ 11，五種進(jìn)料熱狀況，Rmin為 ，相對(duì)揮發(fā)度為 ，理論板數(shù) 下一頁(yè) 上一頁(yè) 簡(jiǎn)潔法求理論板層數(shù) ? 回歸公式 ? 2 計(jì)算步驟 ? 計(jì)算 Rmin， 并選擇 R； ? 計(jì)算 Nmin； ? 計(jì)算橫坐標(biāo)，查圖得到縱坐標(biāo)，計(jì)算 N； ? 確定進(jìn)料板位置。 2 . 6 2 . 4 5 2 . 5 2m D F? ? ?? ? ? ?m in1lg11lgWDDWmxxxxN??????? ?????????? ??????下一頁(yè) 上一頁(yè) 0 . 9 7 5 1 0 . 0 2 3 5lg1 0 . 9 7 5 0 . 0 2 3 5 1 7 . 2 1l g 2 . 4 6? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ???? ? ?m in 3 . 5 2 . 1 1 0 . 3 11 3 . 5 1RRR? ?????m in 2NNN? ??13N ?m i n 0 . 5 4 5 8 2 7 0 . 5 9 1 4 2 2 0 . 3 1 0 . 0 0 2 7 4 3 / 0 . 3 1 0 . 3 7 12NNN? ? ? ? ? ??13N ? m in 0 . 3 71RRR? ??上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 3）精餾段理論板數(shù) m i n1lg11l g 39。原料液組成為 （甲醇摩爾分?jǐn)?shù)，下同），冷液進(jìn)料（ q=）， xD=， 甲醇回收率 90％，R=。 ? 1）多股加料 ?中間段操作線方程 ? q線方程：與單股進(jìn)料相同 ?最小回流比：取大者 上一頁(yè) 下一頁(yè) 111DFssD x F xLyxVV??? ????? ??? 例 1－ 10 在常壓連續(xù)精餾塔中，分離乙醇－水溶液，組成為 xF1= xF2=被送到不同的塔板，進(jìn)入塔內(nèi)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 解： ? 第一段 ? 第二段 1111n n DRy x xRR? ????0 . 8 0 . 2 6 71 2 1DxR ????139。V F L D? ? ?1 1 139。s F s DV y F x L x D x? ? ? ?11139。 39。 ( 1 ) , 39。要求餾出液組成為 ，釜液組成為 。 – 在精餾塔釜?dú)堃褐械闹饕M分是水 ， 而且在濃度較低又具有較高的相對(duì)揮發(fā)度時(shí) ， 可以采用直接水蒸氣加熱的方式 。 求解理論板數(shù)的方法與普通精餾塔一樣 ， 只是算出側(cè)線板的組成應(yīng)與所要求的側(cè)線產(chǎn)品組成一樣 ． 否則需改變回流比加以調(diào)整 。( )B VW L W LQ V I I Q?