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化工 原理 课件 PDF

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1在线授课 6-1 蒸馏过程概述第6章 蒸 馏 通过本章学习，应掌握两组分理想溶液的气液平衡关系；平衡蒸馏和简单蒸馏；精馏的原理与流程；两组分连续精馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过程。学习目的与要求6.1 蒸馏过程概述6.1.1 蒸馏的原理与应用第6章 蒸 馏一、蒸馏过程的原理形成两相体系的方法部分汽化和冷凝（液相+汽相）各组分挥发度的不同分离物系液体混合物传质原理示例:丙酮与水的分离丙酮 tb=56.2水 tb=100易挥发组分轻组分难挥发组分重组分二、蒸馏过程的应用液体混合物分离 v 混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等气体混合物分离 v 空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等固体混合物分离 v 固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离加压液化加热熔化二、蒸馏过程的应用炼油生产装置2二、蒸馏过程的应用乙烯生产装置二、蒸馏过程的应用己内酰胺生产装置二、蒸馏过程的应用丙烯腈生产装置6.1 蒸馏过程概述6.1.1 蒸馏的原理与应用第6章 蒸 馏6.1.2 蒸馏的特点与分类一、蒸馏分离的特点蒸馏分离具有以下特点v通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品v蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离v蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题v适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物二、蒸馏过程的分类按蒸馏操作方式分类蒸馏简单蒸馏 平衡蒸馏 精 馏特殊精馏 按物系中组分数目分类蒸馏两组分蒸馏 多组分蒸馏 按蒸馏操作流程分类蒸馏间歇蒸馏 连续蒸馏 3二、蒸馏过程的分类按蒸馏操作压力分类蒸馏常压蒸馏 加压蒸馏 减压蒸馏沸点与压力的关系常压下沸点为室温至150的混合物常压下沸点为室温的混合物常压下沸点较高或热敏性物系Ptb练 习 题 目思考题作业题: 无1. 蒸馏过程有何特点？2. 蒸馏过程有哪些应用场合？3. 蒸馏过程如何分类？1在线授课 6-2 两组分溶液的汽液平衡6.1 蒸馏过程概述6.2.1 两组分理想物系的气液平衡第6章 蒸 馏6.2 两组分溶液的汽液平衡一、汽液平衡相图1. 温度组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而变，将平衡温度与液（汽）相的组成关系标绘成曲线图，该曲线图即为温度组成图。t - x y图一、汽液平衡相图苯甲苯混合液的 t- x- y 图汽相线液相线汽相区液相区汽液两相区FtFxABbt泡点FtCDdt露点一、汽液平衡相图2. 汽液组成图 汽液相组成图直观地表达了在一定的压力下，处于平衡状态的汽液两相组成的关系，在蒸馏计算中应用最为普遍。x y图一、汽液平衡相图苯甲苯混合液的 x- y 图平衡线对角线xy 1x1yx1与y1互成平衡平衡线与对角线之间的距离越大，越容易分离。2练 习 题 目思考题作业题: 无1. 汽液平衡相图有哪两种形式，其构造如何？2. 何为泡点和露点？3. 由x y图如何判断该物系分离的难易程度？1在线授课 6-3 两组分溶液的汽液平衡6.1 蒸馏过程概述6.2.1 两组分理想物系的气液平衡第6章 蒸 馏6.2 两组分溶液的汽液平衡二、汽液平衡关系式1.拉乌尔定律 当理想溶液汽液两相呈平衡时，溶液上方组分的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。 AoAAxpp )1 (AoBBoBBxpxpp拉乌尔定律对于两组分物系二、汽液平衡关系式溶液上方的总压 P 等于各组分的分压之和)1 (AoBAoAxpxpP泡点方程BAppP整理，得oBoAoBApppPx)()(OOBAtfpp安托尼方程汽液平衡时液相组成与平衡温度间的关系二、汽液平衡关系式2.以平衡常数表示的汽液平衡方程设平衡的汽相遵循道尔顿分压定律，即PpyAAAoAAxPpy 令PpKoAAAAAxKy 则以平衡常数表示的汽液平衡方程平衡常数二、汽液平衡关系式由则AoAAxPpy oBoAoBApppPxoBoAoBoAApppPPpy汽液平衡时汽相组成与平衡温度间的关系露点方程2二、汽液平衡关系式3.以相对挥发度表示的汽液平衡方程AAAxpv 1)挥发度挥发度定义BBBxpv 对于理想物系，有oAApv oBBpv 二、汽液平衡关系式BBAABAxpxpvv2)相对挥发度相对挥发度定义对于理想物系，有oBoApp相对挥发度二、汽液平衡关系式ABBABBAABBAAxyxyxPyxPyxpxp3)以相对挥发度表示的汽液平衡方程由道尔顿分压定律，有整理得BABAxxyy对于二元物系AAAA11xxyy二、汽液平衡关系式略去下标，经整理可得xxy) 1(1以相对挥发度表示的汽液平衡方程讨论v 蒸馏操作 1，值愈大，分离愈容易v 若=1，不能用普通蒸馏方法分离6.1 蒸馏过程概述6.2.1 两组分理想物系的气液平衡第6章 蒸 馏6.2 两组分溶液的汽液平衡6.2.2 两组分非理想物系的气液平衡 （选读）练 习 题 目思考题作业题: 1、2、31.讨论溶液的汽液平衡关系有何意义？2.挥发度与相对挥发度有何不同？3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？1在线授课 6-4 平衡蒸馏和简单蒸馏6.2 两组分溶液的汽液平衡6.3.1 平衡蒸馏第6章 蒸 馏6.3 平衡蒸馏和简单蒸馏一、平衡蒸馏装置平衡蒸馏为单级蒸馏操作闪蒸 将混合液在压力P1下加热，然后通过减压阀使压力降低至P2后进入分离器。过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的汽、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。 平衡蒸馏的原理一、平衡蒸馏装置平衡蒸馏装置简图二、平衡蒸馏过程计算1.物料衡算 总物料衡算 WDF易挥发组分物料衡算 WxDyFxF汽相产品的流量为 xyxxFDF二、平衡蒸馏过程计算设 FWq/液化率则 FDq/1汽化率整理得11Fqxxqqy平衡蒸馏中汽液相组成的关系式直线方程斜率1qq过点),(FFxx2二、平衡蒸馏过程计算2.热量衡算 对加热器作热量衡算，忽略热损失，得 )(FPtTFcQ对减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，得 rFqtTFc)1 ()(ePPe)1 (crqtT整理得二、平衡蒸馏过程计算3.汽液平衡关系 平衡蒸馏中，汽液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互为平衡。 xxy) 1(1注意v 在平衡蒸馏中，汽液组成关系同时满足平衡 方程与物料衡算方程练 习 题 目思考题作业题: 无1.平衡蒸馏的原理是什么？2.何为平衡蒸馏的汽化率与液化率？3.如何进行平衡蒸馏的物料衡算与热量衡算？1在线授课 6-5 平衡蒸馏和简单蒸馏6.2 两组分溶液的汽液平衡6.3.1 平衡蒸馏第6章 蒸 馏6.3 平衡蒸馏和简单蒸馏6.3.2 简单蒸馏一、简单蒸馏装置简单蒸馏为间歇、单级蒸馏操作微分闪蒸 原料液在蒸馏釜中通过间接加热，使之部分汽化。产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品排入接受器。在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏装置简图1蒸馏釜2冷凝器3接受器二、简单蒸馏的特点与应用场合简单蒸馏的特点v间歇操作过程v非稳态过程v单级过程，无塔段v 液体混合物的初步分离v 测油品的沸程恩式蒸馏v 某些料液的脱色简单蒸馏的应用场合三、简单蒸馏过程计算 简单蒸馏为非稳态过程。因此，简单蒸馏的计算应该进行微分衡算。设在某瞬间釜液量为L，kmol 釜液组成为 x经过时间釜液量为L - dL，kmol 釜液组成为 x - dxd馏出量 dD ，kmol 馏出组成为 y三、简单蒸馏过程计算总物料衡算 dDdL 易挥发组分衡算 ydDdxxdLLLx)(联立以上两式，并略去二阶无穷小量得xydxLdL2三、简单蒸馏过程计算设积分FWlnxxxydxWFFWxxFWxydxLdL得简单蒸馏过程物料衡算关系初始时，釜液量为F， 组成为xF结束时，釜液量为W，组成为xW三、简单蒸馏过程计算设汽液平衡关系为 xxy)1(1积分，可得11lnln11lnFWWFxxxxWF注意v不同的平衡关系式具有不同的积分结果三、简单蒸馏过程计算馏出液的平均组成可通过一批操作的物料衡算求得WFDWFWxFxyWFWFWxFxyD联立得馏出液的平均组成练 习 题 目思考题作业题: 41.简单蒸馏有何特点？2.简单蒸馏有哪些应用场合？3.如何进行简单蒸馏的物料衡算？1在线授课 6-6 精馏原理和流程6.3 平衡蒸馏和简单蒸馏6.4.1 精馏过程原理第6章 蒸 馏6.4 精馏原理和流程一、多次部分汽化和冷凝平衡蒸馏简单蒸馏单级过程精馏多级过程液体混合物的初步分离进行一次部分汽化比较进行多次部分汽化和冷凝实现液体混合物的完全分离一、多次部分汽化和冷凝多次部分汽化和冷凝的 t- x- y 图FxFt1x1y2x2y3x3yA2x2y3x3yB123yyy123xxx二、精馏塔模型 上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的。精馏塔板式塔塔内装有若干层塔板填料塔塔内装有一定高度的填料层二、精馏塔模型精馏塔模型塔板上的操作情况2二、精馏塔模型塔板操作分析1ntnt1nt1nxnx1nx1nyny1nytn-1 tn yn yn+1xn+1 xn xn-16.3 平衡蒸馏和简单蒸馏6.4.1 精馏过程原理第6章 蒸 馏6.4 精馏原理和流程6.4.2 精馏操作流程一、连续精馏操作流程 化工生产以连续精馏为主。操作时，原料液连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品(称为釜残液)；部分液体被汽化，产生上升蒸汽依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵(或借重力作用)送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品(称为馏出液)采出。 一、连续精馏操作流程1精馏塔3冷凝器2再沸器连续精馏装置示意图精馏段提馏段二、间歇精馏操作流程 与连续精馏不同之处是：原料液一次加入精馏釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。在精馏过程中，精馏釜的釜液组成不断变化，在塔底上升蒸汽量和塔顶回流液量恒定的条件下，馏出液的组成也逐渐降低。当釜液达到规定组成后，精馏操作即被停止。二、间歇精馏操作流程间歇精馏装置示意图1精馏塔3冷凝器2再沸器4观察罩5储槽3练 习 题 目思考题作业题: 无1.精馏的原理是什么？2.精馏与简单蒸馏有何不同？3.塔顶液体回流和塔底上升蒸汽流的作用如何？1在线授课 9-1 萃取概述第9章 液-液萃取 通过本章学习，应掌握萃取的基本概念和原理；掌握液液相平衡在三角形相图上的表示方法，能用三角形相图对单级萃取过程进行分析和计算。学习目的与要求9.1 概述第9章 液-液萃取一、萃取过程的分类1. 按有无化学反应分类萃取化学萃取物理萃取 2. 按萃取级数分类多级逆流萃取 萃取多级萃取单级萃取 多级并流萃取 一、萃取过程的分类3. 按萃取技术分类双溶剂萃取单溶剂萃取 膜萃取凝胶萃取超临界萃取萃取反向胶团萃取4. 按萃取组分数目分类萃取多组分萃取单组分萃取 二、萃取过程的基本原理和过程引入一液相（萃取剂）液体混合物液体混合物 (A + B)引入另一液相（萃取剂S）各组分在萃取剂中溶解度不同液相E(萃取相)（S + A+微量B） 液相R(萃余相) （B + 微量A、S）示例：用苯萃取分离醋酸和水混合物分离物系形成两相体系的方法萃取原理2二、萃取操作的基本原理和过程图4-1 萃取操作基本过程示意图三、萃取分离的适用场合恒沸物系的分离；溶质浓度很低,且为难挥发组分物系的分离；热敏性物系的分离。相对挥发度 = 1 物系的分离；四、萃取操作的特点萃取是一个过渡性操作，E相和R相脱溶剂后才能 得到富集A或B组分的产品。外界加入萃取剂建立两相体系，萃取剂与原料液 只能部分互溶，完全不互溶为理想选择。四、萃取操作的特点常温操作，适合于热敏性物系，并显示出节能 优势。三元甚至多元物系的相平衡关系更为复杂，根据 组分的B、S的互溶度采用多种方法描述相平衡关 系，其中三角形相图在萃取中应用比较普遍。练 习 题 目思考题作业题: 无1. 萃取操作的基本原理是什么？2. 何为萃取相与萃余相，萃取液与萃余液？3. 萃取过程应用于哪些场合？1在线授课 9-2 三元体系的液-液相平衡9.1 概述第9章 液-液萃取9.2 三元体系的液液相平衡 根据萃取操作中各组分的互溶性，三元物系分为以下情况，即类物系 类物系 A完全溶于B及S，B与S不互溶 A完全溶于B及S，B与S部分互溶 A完全溶于B，A与S部分互溶 B与S部分互溶第9章 液-液萃取9.2 三元体系的液液相平衡9.2.1 组成在三角形相图上的表示 方法萃取为三元物系的分离过程溶质 A原溶剂 B萃取剂 S三角形坐标图等边三角形坐标图等腰三角形坐标图非等腰三角形坐标图6组成在三角形坐标图上的表示方法 M 点 D 点ABSDMA0.40xS0.60xA0.40xB0.30xS0.30x2第9章 液-液萃取9.2 三元体系的液液相平衡9.2.1 组成在三角形相图上的表示 方法9.2.2 液-液相平衡关系一、溶解度曲线和联结线均相区溶解度曲线两相区临界混溶点共轭相联结线9二、辅助曲线和临界混溶点由联结线求辅助曲线溶解度曲线辅助曲线101E2E1R2R由辅助曲线求联结线三、分配系数和分配曲线气液平衡方程AAAyk x液液平衡方程AAAyk xAAAykxBBBykx萃取相中溶质分数分配系数萃余相中溶质分数若 S与 B完全不互溶，且萃取相中不含 B，S 的量不变萃余相中不含 S ，B 的量不变用质量比计算方便液液平衡方程AAAYK X萃取相中溶质的质量比分配系数萃余相中溶质的质量比三、分配系数和分配曲线3 以xA为横坐标，yA为纵坐标，在直角坐标图上，每一对共轭相可得一个点，将这些点联结起来，得到曲线称为分配曲线。溶解度曲线分配曲线三、分配系数和分配曲线14分配曲线的作法PPxy xy四、温度对相平衡关系的影响温度 T溶解度不互溶区不利于萃取操作练 习 题 目思考题作业题: 无1. 共轭相、联结线、临界混溶点、辅助曲线各表 示何意义？ 2. 溶解度曲线和分配曲线有何联系？1在线授课 9-3 三元体系的液-液相平衡第9章 液-液萃取9.2 三元体系的液液相平衡9.2.3 杠杆规则9.2.2 液-液相平衡关系各组分量之间的关系杠杆规则M =ABMMAMMBMMO和点A差点B差点MAMBMMA + MBOAOBABOBABOA4杠杆规则的应用 ABSMREAxSxBxAyBySyAzSzBz液相 R r kgxA、xS、xB 液相 E e kgyA、yS、yB液相 M m kgzA、zS、zBermEMRMreAAAAxzzyERRMmeAAAAxzxy第9章 液-液萃取9.2 三元体系的液液相平衡9.2.3 杠杆规则9.2.4 萃取剂的选择一、萃取剂的选择性与选择性系数 萃取剂的选择性是指萃取剂 S对原料液中两个组分溶解能力的差异。 萃余相中B的质量分数萃余相中A的质量分数萃取相中B的质量分数萃取相中A的质量分数AAABBBAByxyyyxxx选择性系数2一、萃取剂的选择性与选择性系数AAAyk x因为所以BABxkyABkk萃取效果 萃取操作BB1xy1 1， 不能实现萃取分离。二、萃取剂的选择萃取剂选择考虑的主要因素有：选择性系数；原溶剂B与萃取剂S的互溶度； 萃取剂回收的难易与经济性；萃取剂的其他物性，包括密度、表面张力、黏度；萃取剂的稳定性、安全性、经济性。练 习 题 目思考题作业题: 11. 选择性系数表示何意义？2. 选择萃取剂所要考虑的主要因素有哪些？1在线授课 8-8 填料塔8.3 填料塔第8章 蒸馏和吸收塔设备8.3.1 填料的类型与特性8.3.2 填料塔的流体力学性能与操作特性一、填料塔的流体力学性能1. 填料层的持液量 填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积。 持液量总持液量 Ht动持液量 Ho静持液量 HsHtHo Hs填料液体/33mmHt填料层压降传质效率生产能力讨论讨论2. 气体通过填料层的压降v上升气体与液膜的摩擦v液体与填料表面的摩擦u 一定L L 一定u填料塔的流体力学性能PPPZP/u填料层压降的形成讨论讨论单位高度填料层压降一、填料塔的流体力学性能填料层的P/Z u关系泛点载点液泛区载液区恒持液量区v 由关联式计算v 由实验曲线计算填料层压降计算v 由通用关联图计算散装填料层的压降计算一、填料塔的流体力学性能一、填料塔的流体力学性能横坐标纵坐标LO2H埃克特通用关联图5 . 0LVVLww5 . 0LLV2gu2练 习 题 目思考题作业题: 无1. 填料塔的流体力学性能包括哪些方面？ 2. 如何计算散装填料层的压降？1在线授课 8-9 填料塔8.3 填料塔第8章 蒸馏和吸收塔设备8.3.1 填料的类型与特性8.3.2 填料塔的流体力学性能与操作特性二、填料塔的操作特性1. 填料塔内的气液分布 气液两相的均匀分布是填料塔设计与操作中十分重要的问题。 气液分布初始分布动态分布进塔的气液两相通过分布装置所进行的强制分布。 在一定的操作条件下，气液两相在填料层内，依靠自身性质与流动状态所进行的随机分布。 二、填料塔的操作特性2.液体喷淋密度与填料表面的润湿 单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积液体喷淋密度。3600sLUm3/(m2h) 填料塔的截面积，m21)液体喷淋密度 液体体积流量，m3/ssL二、填料塔的操作特性2)填料表面的润湿 为保证填料层的充分润湿，必须保证液体喷淋密度大于某一极限值 最小液体喷淋密度。minWmin)(LUUmin最小液体喷淋密度，m3/(m2h)最小喷淋密度计算式经验值 最小润湿速率，m3/(mh)minW)(L二、填料塔的操作特性3.填料塔的液泛 1)填料塔的液泛现象 在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种情况称为液泛。 液泛时的空塔气速泛点气速 uF2二、填料塔的操作特性2)影响液泛的因素 uF影响液泛的因素填料特性流体物性LLV液气比wL/wVuFuFuFuF二、填料塔的操作特性3)泛点率 液泛气速 uF操作气速 u100Fuu泛点率(安全系数)散装填料规整填料50/Fuu 85%60/Fuu 95%二、填料塔的操作特性4)泛点气速的计算 A、K 关联式常数，由有关手册查出。(1)贝恩霍根关联式 8/1LV4/1VL2 . 0LV32F)(lgLwwaguKA(2)埃克特(Eckert)通用关联图 散装填料的泛点气速可用埃克特通用关联图计算。一、填料塔的流体力学性能横坐标纵坐标LO2H埃克特通用关联图5 . 0LVVLww5 . 0LLV2guuF二、填料塔的操作特性4.填料塔的返混 在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。 造成返混现象原因 返混的影响传质推动力变小，传质效率降低放大效应。v 填料层内的气液分布不均v 气体和液体在填料层内的沟流v 气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致练 习 题 目思考题作业题: 2、31. 填料塔有哪些操作特性？2. 最小液体喷淋密度表示何种意义？3. 泛点率(安全系数)表示何种意义？1在线授课 8-10 填料塔8.3 填料塔第8章 蒸馏和吸收塔设备8.3.1 填料的类型与特性8.3.2 填料塔的流体力学性能与操作特性8.3.3 填料塔的计算(选读)8.3.4 填料塔的内件一、填料支撑装置填料支承装置的作用是支承塔内的填料。填料支承装置类型栅板型 孔管型 驼峰型 二、填料压紧装置 填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生松动和跳动。 填料压紧装置类型栅板型 网板型 三、液体分布装置 液体分布装置作用是将进塔液体均匀分布，以喷洒在填料层的上方。液体分布装置类型喷头式 盘 式 管 式 槽 式 槽盘式 四、液体收集及再分布装置 液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的趋势壁流现象。壁流导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。为减小壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装置。 液体收集及再分布装置类型截锥式 斜板式 槽盘式液体分布器 2练 习 题 目思考题作业题: 无1. 填料塔的内件包括哪些，其作用如何？2. 何为填料塔的壁流现象？1在线授课 9-4 萃取过程的流程和计算第9章 液-液萃取9.2 三元体系的液液相平衡9.3 萃取过程的流程和计算9.3.1 单级萃取一、B 与 S 部分互溶物系1. 规定萃余相组成计算：萃取剂量 S 萃取相量 E 、组成 yE 萃余相量 R 萃取液量 、组成 萃余液量 、组成 E EyRxR 已知：原料量 F 、原料组成 xF 溶剂组成 yS规定：萃余相组成 xR4单级萃取图解xF纯溶剂FxRREMyEEyRxE R一、B 与 S 部分互溶物系ERSFMMSMFFS=RERMMEEMRERFRFEEFRminFGSFGSmaxFHSFHSminmaxSSS一、B 与 S 部分互溶物系2. 规定萃取剂用量计算：萃取相量 E 、组成 萃余相量 R、 组成 萃取液量 、组成 萃余液量 、组成 E EyRxR 已知：原料量 F 、原料组成 xF 溶剂组成 yS规定：萃取剂用量 SEyRx27单级萃取图解FREMMFMSSF二、B 与 S不互溶物系若 B与 S 完全不互溶，且萃取相中不含 B，S 的量不变萃余相中不含 S ，B 的量不变用质量比计算方便XFYEXRYS原料液中组分A的质量比，kg(A) / kg(B)萃取相中组分A的质量比，kg(A)/ kg(S)萃余相中组分A的质量比，kg(A) / kg(B)萃取剂中组分A的质量比，kg(A) / kg(S)二、B 与 S不互溶物系对溶质 A质量衡算FSERB XSYSYB XESRF()BYYXXS操作线方程斜率SB过点FS(,)XY直角坐标图图解法BFXSSYBRXRESEY10单级萃取图解计算斜率 B/SSYEYRR(1)RBBXBXEE(1)ESSYSYFXRX练 习 题 目思考题作业题: 21. 单级萃取如何计算？1在线授课 9-5 萃取过程的流程和计算第9章 液-液萃取9.3 萃取过程的流程和计算9.3.1 单级萃取9.3.2 多级错流接触萃取一、多级错流萃取的流程多级错流萃取操作的特点：每一级均加入新鲜萃取剂；前一级的萃余相为后一级的原料液；原料液从第 1 级加入；每级为新萃取剂，传质推动力大，溶剂用量大；一般为间歇操作，生产能力小。4多级错流萃取流程示意图 多级错流萃取的总溶剂用量为各级溶剂用量之和，当各级溶剂用量相等时，达到一定的分离程度所需的总溶剂用量最少。 12nFFx1S1R1x1E1y2S2R2x2E2y1nR1nxnSnRnxnEny二、多级错流萃取的计算1. B与 S部分互溶物系已知：三角形相图图解法原料量 F原料组成 xF各级萃取剂用量 Si规定：最终萃余相组成 xn计算：萃取级数 n 多级错流萃取三角形相图图解计算xFFS1M1R1E1M2R2E2M3R3E3n=3S2S3x n计算 x n规定 2练 习 题 目思考题作业题: 31. 多级错流萃取有何特点？2. B与S部分互溶物系多级错流萃取的级数如何计算？1在线授课 9-6 萃取过程的流程和计算第9章 液-液萃取9.3 萃取过程的流程和计算9.3.2 多级错流接触萃取二、多级错流萃取的计算2. B与 S不互溶物系(1) 直角坐标图解法设第1 级作溶质A的质量衡算FS11BXSYBXSY1S1F()BYYXXS nSSSS21整理得二、多级错流萃取的计算第n 级作溶质A的质量衡算S1()nnnBYYXXS 操作线方程斜率SB过点1S(,)nXY直角坐标图图解法XFYS斜率 B/SML多级错流萃取直角坐标图图解计算Y1X1Y2X2Y3X3xn计算 xn规定 n=3N二、多级错流萃取的计算(2) 解析法KXY 设平衡关系为第一级的相平衡关系为 11KXY 由操作线方程 1S1F()BYYXXS 联立得 FS11SXYBXKSB2二、多级错流萃取的计算令mAKS BFS1m1SXYBXA对第二级FSS22mm()(1)1SSXYYBBXAA对第 n 级FSSS1mmm()(1)(1)(1)nnnSSSXYYYBBBXAAA萃取因子二、多级错流萃取的计算整理得计算内容由 xn级数 n由 n组成 xn由 n、xn溶剂用量 SFSmnS-(/)1lnln(1)-(/)XYKnAXYK多级错流萃取级数9多级错流萃取算图练 习 题 目思考题作业题: 41. B与S不互溶物系多级错流萃取的级数如何计算？1在线授课 9-7 萃取过程的流程和计算9.3 萃取过程的流程和计算第9章 液-液萃取9.3.2 多级错流接触萃取9.3.3 多级逆流接触萃取一、多级逆流萃取的流程多级逆流萃取操作的特点：萃取剂从第 n 级加入；前一级的萃余相为后一级的原料液；原料液从第 1 级加入；后一级的萃取相为前一级的萃取剂；萃取剂循环使用，传质推动力小，溶剂用量小；连续操作，生产能力大。多级逆流萃取流程示意图12nFFx1R1x1E1y2R2x3E3y1nR1nxnRnxnEnyS2E2ySy二、多级逆流萃取的计算1. B与 S部分互溶物系三角形相图图解法已知：原料量 F原料组成 xF萃取剂用量 S规定：最终萃余相组成 xn计算：萃取级数 n 萃取剂组成 ys6物料衡算关系SREFn1211EREF3221ERERSRERnnn111223nFERERERS 二、多级逆流萃取的计算净流量差操作点27多级逆流萃取三角形相图图解计算xFMxnnRMRESFn1F1E11223nFERERERS 1R2E2R3E3R4Ex n计算 x n规定 n=48溶剂比的影响S / F 较小FMnR1E在左侧9溶剂比的影响S / F 较大FMnR1E 在右侧10溶剂比的影响S / F 为某数值FMnR1E 在无穷远处练 习 题 目思考题作业题: 51.多级逆流萃取有何特点？2.B、S部分互溶物系多级逆流萃取的级数如何计算？1在线授课 9-8 萃取过程的流程和计算9.3 萃取过程的流程和计算第9章 液-液萃取9.3.3 多级逆流接触萃取二、多级逆流萃取的计算在第 1 级至第 i 级之间进行质量衡算 F11iiBXSYBXSY2. B与 S不互溶物系的计算（1） 直角坐标图图解法1iBFXB1XS1YB1iXBiXSiYSS2Y1iY二、多级逆流萃取的计算整理得 11F()iiBBYXYXSS操作线方程斜率SB过点F1(,)XYS(,)nXYXFJ多级逆流萃取直角坐标图图解计算Xnx n计算 x n规定 n=4YSY1D斜率 B/S1234二、多级逆流萃取的计算（2） 解析法KXY 设平衡关系为类似于逆流吸收FSmmSm/111ln1ln/nXYKnAAXYKA)(SS()Y)(BF()X)(S)(1Y)(B)(nXV1YS2XS1XV2Y*12T*22111ln1lnYYNAA YYA萃取因子2二、多级逆流萃取的计算（3）适宜溶剂量的确定处理量F 一定SS/F操作费n设备费()min0.21.1SS =根据工程经验适宜溶剂用量XF最小溶剂用量XnYSY11Y SB /)/(SB1YmaxminmaxSBmaxminBS*1SmaxFnYYXX练 习 题 目思考题作业题: 51. B、S完全不互溶物系多级逆流萃取的级数如 何计算？2. 如何确定多级逆流萃取中萃取剂的最小用量？1在线授课 9-9 萃取过程的流程和计算9.3 萃取过程的流程和计算第9章 液-液萃取9.3.3 多级逆流接触萃取9.3.4 微分接触逆流萃取一、微分接触逆流萃取的流程重 相轻 相 微分接触逆流萃取流程1-萃取塔2-流量计3-离心泵 连续相 分散相一、微分接触逆流萃取的流程分散相选择的原则： 用填料塔时， 两相黏度相差较大时， 安全角度考虑， 两相流量相差较大时，流量大的作为分散相；润湿性能差的作为分散相；黏度大的作为分散相； 易燃、易爆的液体作为分散相。二、萃取塔工艺尺寸的确定1. 萃取塔有效高度的确定(1) 等板高度法提示：HETS与HETP不一定相等。与填料吸收塔类似萃取级数理论级的当量高度HETPNZTHETSnh二、萃取塔工艺尺寸的确定(2)传质单元数法12OGOGd*YYYVXZHNK aYY与填料吸收塔类似ORORd*FnXXXBXhHNK aXX萃余相总传质单元高度萃余相总传质单元数2二、萃取塔工艺尺寸的确定萃余相总传质单元数的计算与填料吸收塔类似*12OG*221ln (1)1YYNSSSYY*FO R*mmm111ln(1)11nnnXXNAXXAA二、萃取塔工艺尺寸的确定萃取塔塔径2. 萃取塔塔径的计算cc4VDU式中：Vc连续相的体积流量，m3/s；Uc 连续相的表观速度（空塔速度)，m/s。二、萃取塔工艺尺寸的确定式中：UcF 连续相的液泛表观速度，m/s。连续相表观速度的计算 一相的流速过大，将另一相夹带由其自身的入口处流出塔外。ccF0.5 0.8UU萃取塔液泛10填料萃取塔的液泛速度关联图横坐标纵坐标cFU0.21.5cc()()a0.52cFDccc1(/)UUUa练 习 题 目思考题作业题: 71. 微分逆流接触萃取的计算与逆流吸收有何异同？1在线授课10-1干燥干燥通过本章学习应掌握干燥的基本概念学习目的与要求第10章 干燥通过本章学习，应掌握干燥的基本概念和原理；湿空气的性质及湿焓图；干燥过程的物料衡算与热量衡算方法；干燥过程的平衡关系与速率关系。了解干燥时间的计算；干燥设备的类型及结构特点。一、除湿方法工程中的常用除湿方法机械除湿物理除湿沉降过滤离心吸附物理除湿利用热能除湿干燥除湿的特点除湿彻底能耗高为节能工业上多采用联合除湿机械除湿干燥除湿吸附干燥湿尿素干燥成尿素产品二、干燥过程的应用应用示例含水量 3%含水量 0.5%干燥湿聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯产品含水量 3%含水量 0.5%含水量 2%含水量 0.3%干燥二、干燥过程的应用尿素干燥塔按操作压力分类干燥按传热方式分类三、干燥过程的分类常压干燥真空干燥传导干燥干燥真空干燥对流干燥按操作方式分类辐射干燥介电加热干燥干燥间歇干燥连续干燥干燥2三、干燥过程的分类化工生产中常采用连续操作的对流干燥干燥介质热空气烟道气惰性气体等热空气、烟道气、惰性气体等。湿分水、各种化学溶剂。本章讨论不饱和湿空气为干燥介质，除去湿物料中的水分四、干燥过程的原理分离物系固体中的湿分形成两相体系的方法水分气、固相中所含湿分的不同形成两相体系的方法引入一气相（干燥介质）传质原理（固相气相）热空气湿物热空WppN 推动力pw- p二、干燥过程的原理料空气气膜气相主体Q 推动力t - twWtt干燥过程的必要条件是物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压。练 习 题 目思考题1. 除湿的方法有哪些？2. 不同除湿方法各自适用于什么情况?同除湿方法各自适用什情况3.干燥过程的基本原理是什么？4. 干燥操作的必要条件是什么？作业题: 无1在线授课10-2湿空气的性质及湿焓图I湿空气的性质及湿焓图10.1 湿空气的性质及湿度图10.1.1 湿空气的性质第10章 干燥一、湿度 H (湿含量)干燥介质干燥湿分计算基准湿空气水分1k 绝干气计算基准湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比定义1kg 绝干气kg水汽 / kg绝干气H符号单位kg / kg绝干气湿空气中绝干气的质量湿空气中水汽的质量HvvvvnnMn622018一、湿度 H (湿含量)常压下湿空气可视为理想气体vvpPpH622.0gvgvggvvnnnnMnn622. 0298水汽的分压总压湿空气被水所饱和6220若svpp 饱和湿空气一、湿度 H (湿含量)空气温度下纯水的饱和蒸汽压ssspPpH622.0)(tfps二、相对湿度湿空气中水汽分压与同温度水的饱和蒸汽压之比定义符号%100svppsspPpH622. 0符号单位2干燥能力吸收水分能力分析二、相对湿度干燥速率传质推动力pv = 0 = 0 绝干空气pv = ps= 100饱和空气三、比体积(湿容积)vH以1 kg 绝干气为基准的湿空气的体积Hv定义符号333mmmkgkgHv湿空气绝干气水汽绝干气绝干气m3湿空气 / kg绝干气单位设湿空气的温度为 t湿空气的湿度为 H湿空气的总压力为 P三、比体积(湿容积)vH湿空气的总压力为 PPtHvH510013.12732734.2218291PtH510013. 1273273)244. 1772. 0(四、比热容cH常压下将以 1kg 绝干气为基准的湿空气的温度升高（或降低）1 所吸收（或放出）的热量Hc定义符号HckJ / (kg绝干气) 符号单位设湿空气的湿度为 H则vgHHccc绝干气比热容水汽的比热容在常用温度范围内cg=1.01 kJ / (kg绝干气) c =1 88 kJ / (kg水汽)四、比热容cHcv=1.88 kJ / (kg水汽) HcH88. 101. 1故有五、焓 I以1 kg 绝干气为基准的湿空气的焓值定义符号IkJ/kg绝干气则单位绝干气的焓值为 Ig水汽的焓值为 Iv设vgHIII3湿空气的温度为 t湿空气的湿度为 H基准状态：0的空气， 0的液态水。设五、焓 I湿空气的湿度为 H00(0)(0)()gvgvIc tHc tHrcHc tHrHtHI2490)88. 101. 1 (则02490r kJ/kg 为0水的汽化潜热。其中，练 习 题 目思考题1.湿空气中的水汽含量有几种表达方式？2 湿空气的湿度相对湿度比体积比热容和作业题: 12.湿空气的湿度、相对湿度、比体积、比热容和焓是如何定义的？如何计算？1在线授课10-3湿空气的性质及湿焓图II湿空气的性质及湿焓图10.1 湿空气的性质及湿度图10.1.1 湿空气的性质第10章 干燥六、温度1.干球温度与湿球温度用普通温度计直接测得的湿空气的温度，称为(1)干球温度 t干球温度，简称温度，以 t 表示。它是湿空气的真实温度。(2)湿球温度 tW用湿球温度计测得的湿空气的温度，称为湿球温度。湿球温度可度量湿空气的湿度大小。湿球温度计示意图,ws tH不饱和湿空气接触水分汽化:向气相主体传递湿度差六