1、1分离工程内容概要第一章 绪论1、物料平衡；2、相平衡；3、传质速率式； 4、热平衡；5、数学工具（插值法、迭代法、牛顿法）第二章 精馏（一）概述1、精馏；2、理论板和板效率；3、精馏与相平衡。（二）气液平衡关系1、精馏原理 iViL2、平衡关系1）一般式 iViLii fxyK/2）低压条件 ，iiipiiiyPKx3）中压条件 （理想溶液）、 （非理想溶液）,()iVPi ,()iiLVPi4）高压条件 xyKiViPiLii )(,3、平衡关系的应用1） 、泡点计算；关系式： 1ix步骤：2） 、露点计算； 1/iKy步骤3） 、用相对挥发度表示的泡点和露点方程泡点方程： kjiixy2
2、露点方程： kjiyx/4、平衡汽化和平衡液化5、绝热闪蒸1）关系式 、 、LVFhGhLVFheeKzxii )1(2）计算步骤（三）物料衡算1、清晰分割1） 清晰分割条件；2）清晰分割内容3） 两种清晰分割的物料衡算方法及关系式 、 1lihlfdD1hiilfwW 、liDhhfxd11 hDlWnhiliDl xfxf,1,2、非清晰分割物料衡算1） 非清晰分割条件2） 物料衡算 （汉斯克方程） hllhihi wdwdogogllog3、确定塔顶、塔底的产品数量和组成的计算步骤 （四）精馏工艺计算1、最小理论板计算简捷法：和lhWDlmxNog lhWDlmxNog22、最小回流比1
3、）关系式3、eqztihi1,mtihiDRx1,2）牛顿法关系式： 的求解： ；2/0hl、 、ezftihi,)( 2,)()(tihizf )(/1iiii f3）最小回流比确定步骤3、操作回流比： min0.21R4、理论级（板）数2/1.1745expxy其中： RmSym5、实际板数及板效率、全塔效率、等板高度1）板效率 245.0,49.0FLtlhTE LFLMhV301.)lg(.lg3.67.1lg, 491.082.AET2)等板高度 ( )78.)/(1600HPcP4 （ ）21.09.)5(2BET6、进料位置确定： mlhWlhFlnlhlhDlxxmn,og/o
4、g/7、简捷法计算步骤第三章 特殊精馏一、基本概念41、特殊精馏意义和分类2、恒沸精馏和萃取精馏1）定义；2）用途；二、非理想溶液相平衡1、非理想溶液相平衡类型2、活度和活度系数3、活度系数的确定：1）范拉尔方程： 2111lnxA 2112lnxA2） 方程：NRTL 21221121 )()(ln GG 2111222 )()(l xx其中： )exp121aGep2aRTg/(2 RTg/)(1213）威尔模型二元物系 AA 12212121)ln(l xxxx 21122122)l(l三元物系 AAA323113123 32211321213211 )ln( xxx xx 323123
5、213 3121232122 )ln(l xAxxA xx5 AA232132312 3121323132313 )ln( xxAx xxRTVL12epRTVAL211epAL1331x L3113xRTVL2332epRTVAL3223ep4）沃尔模型 )()(2)()()(lg 32313131321121221 AA xxxxxl 232121231231131331 A )()()()(2)(lg 1312121213232332 xxxxx5）基团贡献法： 3、二元液液平衡： 11x22x211三、恒沸精馏1、恒沸现象、恒沸物分类、恒沸点特征2、恒沸精馏原理三角相图3、恒沸剂量确定
6、4、恒沸精馏主要流程1）自夹带流程；2）非均相恒沸精馏流程；3）均相恒沸精馏流程；4）变压精馏流程5、自夹带恒沸精馏物料衡算FxWw2,1, FxWw2,1,26塔 1： 或 11,WyxGw11,WyxLwL操作线方程： 1,1wmxRy1RG16、自夹带理论板数确定步骤四、萃取精馏1、萃取精馏特征和基本原理1）萃取精馏定义萃取精馏是在原溶液中添加较原溶液中各组分的沸点均高、不与被分离物系中任何组分形成恒沸物的萃取剂，有效地改善了原溶液组分间的相对挥发度，从而实现有效分离原溶液的一种精馏操作。2）萃取精馏特征与常规精馏塔比较，萃取精馏塔增加了溶剂回收段，其作用回收溶剂，萃取精馏一般气相进料，
7、以塔内保持萃取剂的恒摩尔流。一般萃取剂摩尔分数控制在 0.40.9 之间，存在最佳萃取剂浓度。3）萃取精馏原理 0)()(lg2121312 AxxSS组分 1 与萃取剂形成正偏差的非理想溶液、组分 2 与萃取剂形成负偏差的非理想溶液可显著改变原组分间相对挥发度对于组分 1 与萃取剂形成正偏差、组分 2 与萃取剂形成负偏差的三元物系，萃取剂浓度愈大，改变相对挥发度效果愈加明显，一般适宜的萃取剂浓度 在 0.40.9 之间。 Sx2、萃取剂的选择3、萃取精馏工艺流程1）气相进料萃取流程精馏段： 提馏段： LSxLSxS萃取剂从塔顶部入塔2）液相进料萃取流程 7溶剂浓度：精馏段 提馏段中 ： LS
8、xSxLFS萃取剂进塔方式：塔上部和进料两处入塔。 第四章 多组分吸收一、概述1、吸收操作定义；2、吸收操作的应用；3、吸收操作的分类；4、吸收典型流程；5、二氧化碳吸收技术汇总二、平衡关系1、溶解与相平衡2、相平衡关系：1）亨利定律；2） 、拉乌尔定律；3）亨利系数的确定；4）电离对吸收相平衡的影响。3、相平衡常数与亨利系数关系： pKEii三、平均吸收因数法1）吸收基本概念2）多组分吸收计算内容3）主要关系式：吸收分率和最小吸收因数： minA吸收因数 ；VKLAii最小液气比： mini理论板数 ，1NiiiAlg1A溶剂量确定： 2)/(10VFL4）平均吸收因数法确定理论级步骤四、等
9、板高度1） LnhHETPl213.0187.ln82） )/()4.39()205.(383/1LGCBZDAHETP3）参考数据 尺寸如下： 的 为 ， 的mg25HETPm486Dg40.为 ， 的 为 （金属鞍型填料）m61457. 73249五、吸收塔板效率：1） LElg8.290cPcL6.12.02）20 lg89.l19.57.lg LLKMKM3） hHpGELm30.l3.0lg245.086.l0 4） 15.1.)()(Re.ScDVMV六、吸收热平衡1、溶解热分类1）理想溶液 ；2）不电离的非理想溶液：),(,pTfHiabs ),(iabsCpTfH3）微分溶解热
10、和积分溶解热；4）微分溶解热和积分溶解热关系2、溶解热确定方法1）理想溶液：查焓图、查冷凝热数据，气液之差即为溶解热2）非理想溶液：查溶解热数据或估算3）估算式； 12121, lnlnKTRETHiiiabs 4）作图法： dREdabSiln3、吸收热平衡1）由于相变，吸收过程有热释放，导致系统温升；温度不同，吸收效果不同；2）当温升大于 20时，需考虑温度对吸收的影响4、理想溶液热平衡1）不加中间冷却器 010NFhLGh92）加中间冷却器 010QhLGhNF为一摩尔进料的焓， 为一摩尔尾气的焓，iizMH, 1,1iiyMH为一摩尔溶剂的焓， 为一摩尔富液的焓0,0iix NiiNx
11、h,5、非理想溶液热平衡 0)()( 1,0 QhLGvfhLG NigliabsiiF七、汽提塔1、关系式解吸分率和最小解吸因数： minS解吸因数 ；LVKSh最小气液比： mini理论板数 、1lgSM1MS汽提剂量确定： 2)/(0NLFVG2、步骤 第五章 吸附一、吸附现象1、吸附现象2、吸附分类：物理吸附和化学吸附/变温吸附、变压吸附、离子交换3、吸附应用：空分、制氢、净化二、吸附原理1、吸附1）定义：在固相-气相、固相-液相、固相-固相、液相-气相、液相-液相等体系中某个相的物质密度或溶于该相中的溶质密度在相界面上发生改变的现象。2）机理：界面存在剩余力场103）正负吸附判断：
12、CrRT2、吸附平衡1）吸附量：吸附量 通常以单位质量吸附剂所吸附的吸附质在标准状态下的体积表示（气体）q2）等温吸附和等压吸附： 、ETPf,)(EPfq,)(3）吸附等温线：六大类，四种典型（不可逆型、线性、优惠型、非优惠型）4）纯物质吸附等温式： 、 、HqnkC/1eb05）多组分吸附平衡分配比、选择性系数多组分吸附平衡相图气体吸附平衡关系式二元物系： BAmApbq1 ABmpbq1BABxyABAxy多元物系： 1jjimiipbqii3、吸附过程速率1）多孔吸附剂的吸附过程分为 3 个过程：2）吸附速率（略） 3）界膜扩散速度：（1） ffiNkC（2） 51.03/26Re91
13、.0)/( vfScu)50(6Rev41.03/2.)/( vfk )(v（3） /ABScD4）颗粒内扩散速度11（1）颗粒内扩散分为细孔扩散和表面扩散（2）细孔扩散努森扩散： 、)/(dXCDNAKA 5.0)/(97AKAMTR分子扩散：，)/(dABA 22/13/2 )(1085. ABBAPMT过度区扩散： 、(/)ANDCdXABKND/1/扩散模型：平行： )/(APAABKbNb DkD/1/22或 ABKibABabP kia /1/12,2, 随机： )(dXCAAABKabibABKabP DDi/1/13/1,2,2, （3）表面扩散 )/(dXqNbSA系数估算：
14、 )/45.0exp(16.2mRTQ（4）综合扩散： 或dXCDNAeAT/dXqDNbeAT/)(beq（5）颗粒内物料衡算式：或trDe2tqrCDbe 25）有效系数的估算（略）124、吸附双膜理论5、吸附速度关系式：（1） )()()( CKCHqKNfSSA（2） 、 、 1ffSk1SfSkfSH（3）外扩散阻力很大，内扩散可忽略，为外扩散控制，有： ffk内扩散阻力很大时，外阻力可忽略，为内扩散控制过程： SK（4）内扩散阻力系数和颗粒内有效扩散系数关系 2/15PevSdDak三、吸附曲线1、吸附过程1）吸附过程；2）负荷曲线；3）吸附带： 、 ；4）透过曲线6.0f2、吸附
15、速度及影响因素1） zvCqut/2）线性吸附等温线：理论上 ，实际吸附带有扩展zvCqut/优惠型吸附等温线： ，低浓度下0tvv 0quCtv3、其他影响因素4、吸附带在活塞流床层中移动浓度分布1）一般式： 0020vveefrrCquzttDk2）线性推动力时的近似解：13 81120erfqC误差函数，或概率积分函数。可通过查表得到数据。xerf四、变温吸附1、物料衡算： 0WqL2、操作线方程： 0iiC1）等温线为直线时，其推动力为浓度差2）当等温线为优惠型时3、吸附带宽度计算：1） CvfCvfCvf daAKQdaKudaKGxbxb qvSqvSqvS xbxb2） fHN,
16、xbCfffvudNKa3） xbbxbbCCdy4） yCydCf 01015）当等温线为线性时，则 lnfveuKa4、吸附传质系数 确定)(vSfa1）气体多采用以双膜理论为基础的解析法；2）液体14（1）解析法；（2）实验法。5、吸附柱高度计算QTCqfZAV00)(6、 水力计算 1） uQ/ 气 ）液 ） 、 (/2.05(/25smuhm2）压降五、变压吸附1、定义及特点2、吸附系数 或 （ ） （考虑死空间）iiixpTVqK0iixVkqKpT0/3、分离系数 （考虑死空间）1jiij4、单台吸附器运行的不足：回收率低5、通用流程：4 塔流程、8 塔流程6、四塔流程吸附过程（
17、7 个步骤）7、变压吸附计算1） 、0lnfveCuKa0dvQTZfAq2） HLododq3） 、1/11/,Ax4） 、QQxp AaAlnlnln 15） AATpKN016） 、AFBxV/BVW7）压力降第六章 膜分离技术15一、膜分离简史二、膜、膜材料和膜组件1、分离膜分类（1）按膜组件分，有平板型、管型、螺旋型、空心纤维型；（2）按分离原理分，有微滤膜、超滤膜、反渗透（纳滤）膜、电渗析膜、渗透气体膜和气体分离膜；（3）按膜的结构分：多孔膜、非多孔膜、复合膜和液膜；（4）如果按驱动力分：压力驱动膜、浓度驱动膜、电驱动膜和热驱动膜微滤膜。 2、膜分离过程符号： 渗析； ：微滤； ：
18、超滤； ：膜蒸发； ：气体渗透；:DMFUPVGP：反渗透。RO3、膜分离技术特点：4、膜材料特性：1）天然膜材料的原料包括木材、橡胶和纤维素。2）人工合成膜材料的聚合物主要包括纤维素衍生物：5、膜结构1）有孔膜结构2）无孔膜结构3）膜的孔径6、膜设备、膜组件1）一般是利用被称为膜设备或膜分离装置来实现分离目的的：膜设备由膜分离器（膜组件） 、泵、过滤器、阀及管路仪表等构成。2）膜组件：其中膜分离器是一种将膜以某种特定形式组装在一个基本单元设备内，能在外界驱动力作用下实现对混合物中各组分分离的器件。3）膜元件：构成膜组件是被称为膜元件的具有特定形状的膜材料。膜元件又分为平板膜、管式膜、卷式膜和
19、中空纤维膜 4）膜元件组装成膜组件主要形式有板框式、圆管式、螺旋卷式和中空纤维式。5）膜组件应达要求：三、渗透平衡和渗透机理1、渗透平衡： CRT2、渗透分离机理161） 毛细管流学说：氢键理论；筛网效应模型；优先吸附-毛细管流机制：2） 溶解-扩散模型：3） 孔隙开闭学说：四、膜中传质 1、渗透率 和渗透系数MPM2、速率关系式： PlNiii CPlNii Mi 3、传递形式1）多孔膜：主体流动；选择性扩散；受限制的扩散2）致密膜(无孔膜):溶解-扩散4、主体流动LMPklDuG023MvPka231LPlG05、微孔膜中流体分子的扩散液体 LiiMeii ClN,0, rieiKkD,气
20、体： Liieii PRTlD.0,. iKiei /1,6、无孔膜的溶解-扩散液体 气体 LiiMii ClKN,0, LiiMii PlDHN,0,7、分离因子 ij1）定义式 jiijxy/2）忽略膜后侧压力的分离因子关系式BAMBABAPDHxy/03）未忽略膜后侧压力的分离因子关系式1710ABABABx五、流动类型和边界层阻力1、流动类型：全混、逆流、并流和错流。2、多孔膜阻力 PiLiPiLiiMeiiFiii CkClDCkN ,0,0, PiFimxiixPiFiPiMFiiii Kkki , 11PiFimixKi,3、无孔膜边界层阻力 PiLiPiLiiMiiFiii CkClDKCkN ,0,0, PiFimxiixiFiPiFiiii Kkki , 11PiMFimixKi,14、流动边界层的阻力系数： cHibHi LdDudaDk3.0六、膜面积1、切割率 PFn2、摩尔分数与回收率关系 1, PBFRByx, PAFRAx3全混流的膜面积 PAFRMAyxn,0
