2.3闪蒸过程的计算.ppt

2.3 闪蒸过程的计算 2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程 2.3.2 绝热闪蒸过程 底部产物 L，x 顶部产物 V，y 加热器 节流阀 冷凝器 闪蒸过程描述 闪蒸是连续单级蒸馏过程。 它使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。 普通精馏塔中的平衡级就是一简单绝热闪蒸级。 闪蒸过程的计算方程（MESH） （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 方程总数：2C+3个 变量数： 3C+8个 其中进料变量数： C+3个 需规定变量数：C＋5个 （F,TF ,pF ,T,p ,V,L,Q，zi ,yi ,xi） （F,TF ,pF ,zi ） 根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类： Q,T(或p),L,yi,xi 部分汽化 p(或T),V(或ψ) Q, T, V, yi, xi 部分冷凝 p,L(或ψ) T, V, L, yi, xi 非绝热 p,Q≠0 T, V, L, yi, xi 绝热 p,Q=0 Q, V, L, yi, xi 等温 p,T 输出变量 闪蒸形式 规定变量 表2-4 闪蒸计算类型 √* √ 进行闪蒸计算之前，需要核实闪蒸问题是否成立！ 核实方法： 第一步：假设闪蒸温度为进料的泡点温度，则?Kizi=1,若?Kizi1,说明 第二步：假设闪蒸温度为进料的露点温度，则?(zi／Ki)=1,若?(zi／Ki)1,说明 只有当TBTTD时，才构成闪蒸问题。 反之，若?Kizi1,则为过冷液体； 若?(zi／Ki)1,则为过热蒸汽。 TTB； TTD； 2.3.1 等温闪蒸 规定： p 、T 计算：Q, V, L, yi, xi 一、汽液平衡常数与组成无关 已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。 具体步骤如下： 将E－方程： 代入M-方程： 消去yi ,得到： 将 代入上式： V F L = = - 令： 代入(2-66)式，得到： 汽化率 将（2-67）和（2-68）式代入S－方程，得到： （2-69） （2-70） （2-70）式减去（2-69）式，得到： （2-71） 闪蒸方程 （2-67） （2-71） （2-68） （2-64） （2-65） 通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率?后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出xi和yi，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V 和 L，由热量衡算式（2-65）可求出Q。 汽化率?的迭代： （2-71） 设?初值，计算f(?)： 可采用Newton-Raphson法迭代? ： （2-72） P60例［2-8］ 2.3.1 等温闪蒸 根据x，y与?是分步迭代还是同时迭代，给出了两种普遍化算法。 （自学：p63图2-9 ） 二、汽液平衡常数与组成有关 2.3.2 绝热闪蒸 规定： p 、Q＝0 计算：T, V, L, yi, xi 计算方程：MESH方程 迭代变量：T 、? 迭代收敛判据：闪蒸方程或热量衡算方程 按T 和 ? 是分步迭代还是同时迭代，分为序贯迭代法和同时收敛法。 一、序贯迭代法 （1）宽沸程物系： （2）窄沸程物系： 用热量衡算方程迭代T；用闪蒸方程迭代?： 外层循环 内层循环 用热量衡算方程迭代?；用闪蒸方程迭代T： 外层循环 内层循环 ? 对T不敏感 ? 对T 敏感 二、同时收敛法 ? 和T 同时迭代（自学） 二元混合物的逸度系数 A、维里方程 用混合规则求，即求 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 B、RK方程 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 活度系数的计算 称对拉乌尔定律有正偏差 负偏差 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 无热溶液 正规溶液 二元溶液的活度系数 A、Van-Laar Equ 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 1） 2） 二元溶液的活度系数 A、Van-Laar Equ 3） 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 单参数的对称方程 理想体系 负偏差非理想体系 正偏差非理想体系 A可用来判别实际溶液与理想溶液的偏离度 4） B、Margules Equ 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 C、Wilson Equ. 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 三元溶液的活度系数 A、Margules Equ. 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算 1 2 3 B、Wilson Equation 汽 液 相 平 衡 及 其 计 算