单级平衡过程课件.ppt

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1、第二章单级平衡过程精馏吸收萃取……相平衡物料平衡传递速率基础用于阐述混合物分离原理、传质推动力和进行设计计算是设计分离过程和开发新平衡分离过程的关键研究设计常用的基本平衡分离过程——分离单元操作本章在“化工热力学”中有关相平衡理论基础上，讲述化工过程中经常遇到的多组分物系的汽液平衡（各种单级平衡）过程的计算问题。1第二章单级平衡过程单级平衡过程-单级平衡分离过程分离装置混合物Fi产品S1S2•••SC两相I相和II相成平衡i=1,2…c不同II相-xi或yii=1,2…c均相I相-xi或yi,常用的单级平衡分离过程：部分气化、冷凝、绝热闪蒸以及部分互溶系统的分层。

2、ESA、MSA2第二章单级平衡过程2.1相平衡–相平衡条件、相平衡关系、相平衡常数及其计算方法2.2多组分物系的泡点和露点计算最基本气液平衡计算（Tb、Td、Pb、Pd、xi、yi）2.3闪蒸过程的计算最简单的平衡分离操作—闪蒸过程的计算由单级闪蒸和部分冷凝导出的计算方法用于塔设备的设计32.1相平衡2.1.1相平衡关系1、相平衡条件2、相平衡常数和分离因子2.1.2相平衡常数的计算1、状态方程法2、活度系数法3、计算汽液平衡常数的简化形式4、两类典型系统—烃类和极性混合物选用的汽-液平衡模型例2-1、2-242.1相平衡2.1.1相平衡关系相平衡混合物或溶液形成若

3、干相，这些相保持物理平衡而共存的状态。从热力学上看：整个物系的自由焓处于最小状态。从动力学来看：相间表观传递速率为零。51、相平衡条件相平衡热力学是建立在化学位概念基础上的。从工程角度上讲：6逸度—组分逸度，压力单位。理想气体混合物中，从物理意义上讲，把逸度视为热力学压力。在真实气体混合物中，逸度可视为修正非理想气体的分压。7(1)汽液平衡逸度系数V汽相中i组分的逸度系数:L液相中i组分的逸度系数:纯组分8(1)汽液平衡活度系数液相中i组分的活度系数:基准状态下i组分的逸度，基准状态的规定并不是唯一的。9(1)汽液平衡汽液平衡关系10在液相Ⅰ和液相Ⅱ中使用相同的基准

4、态逸度(2)液液平衡液液平衡关系112、相平衡常数和分离因子在工程计算中，用相平衡常数表示相平衡关系。——汽液平衡常数相平衡常数定义：对于精馏和吸收过程：122、相平衡常数和分离因子对于萃取过程：——液液平衡常数或分配系数——萃取相——萃余相132、相平衡常数和分离因子分离因子定义：相对于汽液平衡常数而言，随T、P的变化不敏感。在简化计算时可近似为常数。对于汽液平衡过程:—相对挥发度，如：精馏。142、相平衡常数和分离因子对于液液平衡过程:——相对选择性。表示组分i和j之间分离的难易程度。如：萃取。152.1.2相平衡常数的计算由汽液平衡关系求汽液平衡常数：162.

5、1.2相平衡常数的计算1.从状态方程出发计算逸度和逸度系数，进而预测相平衡的数据。2.用活度和活度系数求解实际溶液的相平衡行为。溶液模型的模型参数需要从二元体系的相平衡实验数据通过优化方法获得。然而，最近开发的一些模型方程如威尔逊（Wilson）方程、NRTL、UNIQUAC方程，可以从相应的二元参数推算多元组分体系的相平衡行为。由于状态方程的建立具有较强的理论基础，因此这种方法基础扎实，但目前尚需继续开发不但能符合汽相，而且同时能很好的符合液相规律的状态方程，并且仍然须有二元交互参数作为可调参数，以拟合实测数据，达到数据的关联。172、用活度和活度系数求解实际溶液

6、的逸度系数，用状态方程计算气相逸度系数，进而计算相平衡常数的方法——活度系数法。2.1.2相平衡常数的计算1、从状态方程出发计算逸度和逸度系数，进而计算相平衡常数的方法如何计算？——状态方程法。用状态方程计算用状态方程计算用活度系数计算181、状态方程法汽液平衡：——可通过状态方程来计算。P29(2-15)式或(2-16)式液液平衡：19由热力学原理可推导出计算逸度系数普遍化方程式（P29）（2-15）独立变量V、Ti=1,2…c（2-16）独立变量P、Ti=1,2…c1、状态方程法用的多！20上述二式适用于气相、液相和固相溶液。对于汽相：上述式（2-15）和式（2

7、-16）的说明：Vt—汽相混合物的总体积Zm—汽相混合物的压缩因子yi—在混合规则中用汽相组成1、状态方程法21对于液相：Vt—液相混合物的总体积Zm—液相混合物的压缩因子xi—在混合规则中用液相组成1、状态方程法逸度系数表达式随状态方程形式和采用的混合规则不同而不同，因而逸度系数表达式复杂多样。22＊工程计算中常用的状态方程立方型：Redich-Kwong(RK)(1949)VanderWaals（1873）修正项Wilson(1965)2参→3参Soave(1972)(SRK)Wilson和SRK改进→预测，精度高Peng-Robinson(1976)(P