多组分精馏ppt课件.ppt

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1、第六章多组分精馏精馏操作在混合物分离中的位置双组分精馏与多组分精馏组分数C=n(n为正整数，且n>2)精馏问题的提出能否利用多次平衡蒸馏或多次简单蒸馏实现高纯度分离？为什么？不能。因为：a、流程过于庞大，设备费用极高；b.部分汽化需要加热剂，部分冷凝需要冷却剂，能量消耗大；c.纯产品的收率很低工业上如何利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理实现连续的高纯度分离，而流程又不太复杂呢？组成为y3与组成为x1的液相混合时的热量与质量传递?传热：t3＞t1高温蒸汽加加热低温液体传质：y3＜y1轻组分从液相向汽相相传递(

2、1)不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然产生传热与传质的双重作用(2)回流是实现高纯度分离的必要条件和手段t1,t2与t3间的相对大小?y1,y2与y3间的相对大小?结果：多组分精馏的开发多组分精馏的开发工程问题-求解途径解决问题的途径§1汽液平衡汽液平衡关系是研究在一定操作条件下相变过程进行的方向和限度，是处理汽液传质过程的基础，也是分析传质设备效率高低的依据。精馏过程的设计计算对汽液平衡关系有两种情况：1.计算在已知操作压力和操作温度时汽液两相的平衡组成；2.计算达到一定平衡组成时所需的温度和压力。相

3、平衡的本质？相平衡的表达？化学势，比较抽象，通过一些辅助函数来表示——逸度——“校正的压力”——活度——表示物质相对于其标准态的“活泼”程度任何物质与相平衡有关的所有热力学性质均能通过热和体积的测定计算出来。对一个给的相，热的测定给出了热力学性质如何随温度变化的信息，而体积的测定则给出了热力学性质在恒温下随压力或密度变化的信息。相关概念逸度f：在系统状态下分子逃逸的趋势，也就是物质迁移时的推动力或逸散能力，单位与压力单位相同。代表混合物中i组分的逸度，代表纯组分i的逸度，代表i组分的标准态逸度（通常取纯组分i

4、液体在系统温度和压力下的逸度）。逸度系数：是某组分逸度与系统压力的比值。活度系数：活度系数是真实溶液偏离理想溶液的程度的量度，与体系温度、压力、组成等有关，是状态函数。逸度、逸度系数的基本方程（1）以p和T为独立变量的基本方程逸度和逸度系数的基本方程为：式中的zi为i组分的摩尔分率，计算汽相逸度时，用yi代替；计算液相逸度时，用xi代替。为i组分在混合物中的偏摩尔体积：Vi=f(p,T,n)，为气体状态方程的V显式方程。逸度、逸度系数基本方程（2）以V和T为独立变量的基本方程逸度和逸度系数的基本方程为：式中的

5、Z为混合物的压缩因子，状态方程(1)R-K(Redlich-Kwong)方程式中：a,b为常数，但不同于范德华方程中的常数。适用于烃类等非极性气体，对极性气体表现较差。状态方程求解逸度等热力学性质。除范德华方程与维里方程外，还有许多真实气体状态方程。它们大多是从上面两种方程出发，引入更多参数来提高计算精度。(2)B-W-R(Benedict-Webb-Rubin)方程式中：A0、B0、C0、、、a、b、c均为常数，为8参数方程，较适用于碳氢化合物及其混合物的计算。不但适用与气相，而且适用于液相。(3)贝塞

6、罗(Berthelot)方程在范德华方程的基础上，考虑了温度对分子间吸引力的影响摩尔焓的计算一、与汽液平衡相关热力学关系1.通过热力学分析，汽液平衡的条件是组分i在汽液两相中的化学位相等。（1）2.在汽液平衡时，任一组分在汽液两相的逸度相等。（2）3.汽相逸度fiV与汽相组成yi和压力P之间关系4.液相逸度fiL与液相组成xi在一定压力和温度下关系5.根据平衡条件（3,4）汽液平衡常数Ki的定义：一定温度和压力下，汽液两相达平衡时任意组分i在汽相中的摩尔分率yi与在液相中摩尔分率xi的比值。（5）二、汽液平衡

7、关系式由式（3，4）及式（5），有：相平衡常数是平衡物系温度、压力及组成的函数。汽液平衡常数的简化计算(7)1.完全理想系(8)2.汽相为理想气体混合物，液相为非理想溶液3.汽相为真实气体的理想混合物，液相为理想溶液(9)4.汽相为真实气体混合物，液相为理想溶液(10)5.完全非理想系(11)两种求取K的途径——状态方程法和活度逸数法。由于精馏塔内各板操作压力基本相同，为了使用（特别是电算）方便，一般将物系在某恒压下的相平衡常数Ki写成温度t的多项式，即：系数a0、a1、a2、a3可查。活度系数模型大多数状态

8、方程对烃类可同时应用于气、液相逸度计算，但对于常见的极性溶液和电解质，其液相的非理想性强，一般状态方程不适用。常通过活度系数模型来计算。活度系数模型的建立与溶液理论密不可分，大多数活度系数模型均以一定的溶液理论为基础。Raoult定律、Magules模型、Wilson模型、NRTL模型、UNIQUAC模型等等。相平衡常数计算方法的选择（1）根据相对挥发度选择计算模型α直接与K相关，α对精馏计算的影响