《化工分离工程》ppt课件第5讲分离过程

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1、分离过程第2章单级平衡过程?1第五讲(闪蒸（FlashVaporization）过程计算)底部产物L，x顶部产物V，y加热器节流阀冷凝器2主要内容闪蒸过程简介闪蒸过程类型闪蒸过程计算方程等温闪蒸和部分冷凝过程计算绝热闪蒸过程计算3闪蒸（FlashVaporization）闪蒸过程实质是一种连续单级蒸馏：液体进料流过阀门等装置，由于压力的突然降低而引起急剧蒸发，产生部分汽化，形成互成平衡的汽液两相，（也可以通过汽相部分冷凝或液相的部分汽化产生平衡的两相）。在混合物的T-X相图上，闪蒸的状态位于混合物的泡

2、点线和露点线之间。通过闪蒸过程可以使易挥发组分在汽相中的浓度提高、难挥发组分在液相中的浓度相应提高，从而达到分离提浓的目的。除非混合物的相对挥发度很大，闪蒸过程获得的分离程度不高，因此，在工业生产实践中，闪蒸通常是作为进一步分离的辅助操作。闪蒸计算的目的就是确定汽、液相的组成和气相分率。闪蒸过程计算方法是许多精馏过程计算的基础，因此、掌握闪蒸过程的计算方法对化学工艺的学生是很重要的。4闪蒸在化学工业中应用渣油溶剂脱沥青过程5闪蒸计算与泡点及露点计算的关系比较泡点计算、露点计算及闪蒸计算可见：在泡点时，

3、液相组成等于原料组成，汽化分率等于零，在露点时，汽相组成等于原料组成，汽化分率等于1，闪蒸时，汽液相的组成与总组成不等，汽相分率在0-1之间。对于一个给定闪蒸罐压力和进料组成的体系，泡点和露点温度确定了平衡闪蒸的温度范围。这是用来核实闪蒸问题是否可以成立的依据。6统计C组分闪蒸总变量进料流率:F1进料组成:ziC进料温度和压力:TF,PF2离开闪蒸塔的气相流率:V1离开闪蒸塔的气相组成:yiC离开闪蒸塔的液相流率:L1离开闪蒸塔的夜相组成:xiC加入(或取走)的热量:Q1闪蒸温度和压力:P,T2总变量

4、数:3C+8闪蒸过程的设计变量统计底部产物L，x顶部产物V，y加热器节流阀冷凝器7（1）物料衡算—M方程：C个（3）摩尔分率加和式—S方程：2个（4）热量平衡式—H方程：1个2C＋3（2）相平衡—E方程：C个闪蒸过程独立变量之间的约束关系8约束方程总数：2C+3个变量数：3C+8个其中进料变量数(固定设计变量)：C+3个需规定变量数(设计变量)：C＋5个（F,TF,pF,T,p,V,L,Q，zi,yi,xi）（F,TF,pF,zi）根据2个可调设计变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：闪蒸过程的设计

5、变量(可调设计变量)：2个9规定变量闪蒸形式输出变量p,T等温Q,V,L,yi,xip,Q=0绝热T,V,L,yi,xip,Q≠0非绝热T,V,L,yi,xip,L(或ψ)部分冷凝Q,T,V,yi,xip(或T),V(或ψ)部分汽化Q,T(或p),L,yi,xi闪蒸计算类型10闪蒸计算类型的异同点相同点：都是气化过程，说明可按气化公式计算气液两相平衡相当于一块理论板可调设计变量不同不同点：产生气化的原因不同部分气化或部分冷凝：外界交换热绝热闪蒸:不与外界换热,焓变为零气化：除P外还要已知一个条件如已知

6、T,求e、x(y)绝热闪蒸:给定P，体系就固定了求T、e、x(y)第4周第1次课2007年10月8日11物料平衡关系；热量平衡关系；组分的汽液平衡关系组成加合关系闪蒸过程计算的基本关系12对C个组分构成的体系，在给定流率F，组成zi,压力PF和温度TF（或焓HF）的条件下，通过闪蒸过程分离为相互平衡的汽相和液相两股物流，对这样的体系，其物料平衡、热平衡和汽液平衡关系分别为：物料平衡关系：热平衡关系：闪蒸过程计算的基本关系13汽液相平衡关系：总和方程闪蒸过程计算的基本关系14等温闪蒸和部分冷凝过程汽—液

7、平衡常数与组成无关汽—液平衡常数与组成有关15（1）已知Zi、TF、PF、闪蒸T和P，求、xi、yi。3、计算步骤N由T，PKi设结束YZi调整（2）已知Zi、TF、PF、和闪蒸P，求T、xi、yi。2、计算类型：16由前面求出Ψ（或T)后，可求出L、V，再求出xi、yi；然后求HF、HV、HL。然后由Q+FHF=LHL+VHV求出过程所需热量。N设TKi、Zi结束Y调整TPYi、xi17汽—液平衡常数与组成无关由物料恒算方程结合相平衡关系有：18汽—液平衡常数与组成无关19定义汽相分率汽—

8、液平衡常数与组成无关20Rachord-Rice方程方程用于闪蒸迭代计算Rachord-Rice方程21利用牛顿迭代法的Rachord-Rice方程迭代方程设定汽化分率的迭代初值后(在0-1之间的一个数),利用该式迭代出闪蒸的汽化分率,进而可以计算出平衡两相的组成等,完成闪蒸计算.(注意这类计算是在已知温度和压力的情况下,而且相平衡常数与组成无关,这是闪蒸计算中最简单的一类22等温闪蒸过程热量计算迭代出闪蒸的汽液分率后,需要计算过程加入(或取走的热量),