《化工分离工程》第2章单级平衡过程.pptx

第二章

单级平衡过程

;分离工程;2.1相平衡;4;5;6;7;8;2.1.1相平衡关系;10;对于汽液相平衡;两种常用的汽液相平衡关系表达式：;;;本章主要内容：

相平衡准则：

（1）相平衡常数计算：状态方程法、活度系数法

（2）泡点计算

在一定压力（或温度）下，已知液相组成，确定泡点温度（或压力）和与液相成平衡的汽相组成。

（3）露点计算

在一定压力（或温度）下，已知汽相组成，确定露点温度（或压力）和与汽相成平衡的液相组成。

（4）等温闪蒸计算

给定料液的量和组成，计算在指定压力和温度条件下闪蒸得到的汽相量和组成，以及剩余的液相量和组成。;一、根据逸度系数计算K——状态方程法

汽相：液相：

相平衡常数：

式中的逸度系数可从该物质的p-V-T（状态方程）关系或

实测数据计算。

此法适用于中压下，液相非理想性不是很强的烃类系统。

;二、根据汽相逸度系数和液相活度系数计算K

——活度系数法

此法对压力不高，液相非理想性强的系统更为合适。

式中的汽相逸度系数可从该物质的p-V-T关系算得，

液相活度系数可按照适当的活度系数关联式求取。;活度系数法通式

;汽液平衡系统分类及汽液平衡常数的计算;状态方程法与活度系数法的比较;请复习《化工热力学》，搞清楚以下几点：

1.范拉尔(VanLeer)活度系数方程；

2.马古斯(Margules)活度系数方程；

3.威尔森(Wilson)方程及其特点和适用范围；

4.NRTL方程及其特点和适用范围；

5.UNIQUAC方程及其特点和适用范围；;三、烃类系统相平衡常数的近似估算—p-T-K列线图;规定液相组成x和压力p（或温度T），计算汽

相组成y和温度T（或压力p）。;计算依据的方程

①相平衡关系：C个

②摩尔分率的归一化方程：2个

③相平衡常数关联式：C个

以上方程组共有3c+2个变量，独立方程数2c+2个，自由度为c，给定p和c-1个xi，方程有唯一解。;1、泡点温度计算

当Ki仅是p和T的函数，与组成无关，手工计算容易。步骤：

①根据各组分沸点和含量假设泡点温度初值。

②由p和T得到Ki。

③由计算yi，累加。

④判定是否接近0，是，得到Tb=T和Ki；否，按以下方式调整

T。

⑤，T偏大，调小；，T偏小，调大；调整后返回②。;一、泡点温度的计算;Ki值的获得;28;2.Ki与组成有关：;开始;几点说明：;2、泡点压力的计算

已知的是液相组成x和温度T，求的是T下液相刚开始沸腾时的压力p和汽相组成y；

计算依据的方程与求泡点温度相同；

①当Ki仅是p和T的函数，手工计算容易，其计算步骤与泡点温度Tb计算类同，首先需要假设泡点压力；

②目标函数：

③迭代仍可采用牛顿法

当Ki是p、T、x和y的函数时，也需用计算机计算泡点压力。;2.2.2多组分系统的露点计算;(1)泡点压力计算;纯组分的饱和蒸汽压由Antoine方程等饱和蒸汽压方程求

计算步骤

①由Antoine方程求

②

③;(2)泡点温度计算;计算步骤

①取温度初值T0

令，由Antoine方程求出

任选一个k组分

②将T0代入Antoine方程求出各

;③

④由和k组分的Antoine方程计算出改进后的温度T

⑤;⑥

将yi值归一化

输出T和各yi

;(3)露点压力计算;计算步骤

①由Antoine方程求

②

③;(4)露点温度计算;计算步骤

①取温度初值T0

令，由Antoine方程求出

任选一个k组分

②将T0代入Antoine方程求出各

;③

④由和k组分的Antoine方程计算出改进后的温度T

⑤;⑥