1、一、泡點計算一、泡點計算 1、泡點計算與有關方程、泡點計算與有關方程 已知已知 )(,TPxi求求 ，泡點壓力）泡點溫度，（PTyi,相平衡關系相平衡關系： iiixky 濃度總和式濃度總和式： 1iiixky相平衡常數關聯式相平衡常數關聯式： ),(iiiyxPTfk 2 2、計算方法、計算方法 平衡常數與組成無關的泡點計算平衡常數與組成無關的泡點計算 ),(PTfki1 1、混合物的相態混合物的相態 判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于兩判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于兩相區相區 iiZk= 1= 1 BTT 進料處于進料處于泡點泡點 1 1 BTT 可能為汽液兩相區可能為汽液兩相區

2、1 1 1 DTT 可能為汽液兩相區可能為汽液兩相區 1 1 DTT 進料為過熱蒸汽進料為過熱蒸汽 2. 名詞解釋名詞解釋 關鍵組分：關鍵組分： 在設計或操作控制中，有一定分離要求，在設計或操作控制中，有一定分離要求，且在塔頂、塔釜都有一定數量的組分稱為關且在塔頂、塔釜都有一定數量的組分稱為關鍵組分。鍵組分。 輕關鍵組分，輕關鍵組分，指在指在塔釜塔釜液中該組分的濃度液中該組分的濃度有嚴格限制，并在進料液中比該組分有嚴格限制，并在進料液中比該組分輕輕的組的組分及該組分的絕大部分應從分及該組分的絕大部分應從塔頂塔頂采出采出 重關鍵組分，重關鍵組分， 塔頂塔頂 重重 塔釜塔釜 2.4.1 萃取精餾

3、一、流程ABSA，B特點：特點：1. 二塔串聯二塔串聯;2. S為難揮發組分，為難揮發組分， 一般在一般在近于近于塔頂塔頂 加入加入.加入萃取劑的原則1、不形成恒沸物2、沸點較料液中組分高三組分物系泡點溫度）（）（TsAAxxxAPPSSSSTsSSS1622()21)(1 ()ln(ln211122112溶劑的作用溶劑的作用： 體現：原溶液沸點差不大（ ）非理想性不很強時， ，有：有：021 SSAA，若：若：0; 021 SSAA012 A1S1212 S）（后，后，加加 稀釋原溶液：體現：當原溶液沸點差大，非理想性很強時， 加S后，濃度下降，而 增加，由（2-162）： 小，突出了 作用

4、。112 Sx)21(1112xxAS ）（SiP對原溶液1、2組分產生不同的作用，提高12恒沸精餾流程 (1) 系統有一對二元共沸物 丙酮為夾帶劑，分離苯和環已烷 。當塔頂產品不合格時,不能采用加大回流的辦法來調節。一般調節方法有:加大萃加大萃取劑用量取劑用量; 減少進料量減少進料量,同時減少塔頂產同時減少塔頂產品的采出量品的采出量。這也就是在不改變下降液量的前提下加大了回流比。吸收章節吸收章節原理不同原理不同 吸收是根據各組分吸收是根據各組分溶解度不同溶解度不同進行分離的。進行分離的。 精餾利用組分間精餾利用組分間相對揮發度不同相對揮發度不同使組分分離。使組分分離。物質傳遞的機理包括以下兩

5、種： 分子擴散。分子擴散。 對流傳質對流傳質雙膜論惠特曼要點： 1、氣液相界面兩側各存在一層靜止的或作層、氣液相界面兩側各存在一層靜止的或作層流流動的氣膜和液膜流流動的氣膜和液膜 2、傳質阻力集中于該兩測的液膜和氣膜、傳質阻力集中于該兩測的液膜和氣膜 3、界面無阻力、界面無阻力xyx111Kmkkaa, yGaa,xLbb,yGbb,xLyG,xL,吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算塔頂塔頂塔底塔底稀端稀端濃端濃端)1 (),1 (SBxLLyGG（3-35）xxXyyY1,1（3-36）全塔物料衡算：全塔物料衡算：)()(aabBXXLYYGbS（3-37）)1 ()1 (aabbByGyGG

6、)1 ()1 (aabbSxLxLLbabbBabB)(YYYYGYYGba)1 (YY物理吸收：A的擴散通量即通過液膜傳遞的量化學吸收：液膜傳遞的量+液膜中A與B反應消耗量膜中反應通量（圖3-12）增強因子：化學吸收與物理吸收速率的比值增強因子：化學吸收與物理吸收速率的比值( ) 化學吸收速率和增強因子l=()()AAADDEEdcdcDdxdx膜中反應通量0ALc1.化學吸收由于化學反應存在，降低液膜阻力，提化學吸收由于化學反應存在，降低液膜阻力，提高了反應速率（提高了液膜傳質系數）高了反應速率（提高了液膜傳質系數）2.氣膜：化學平衡改變了氣膜：化學平衡改變了A的氣相平衡分壓，增大的氣相平

7、衡分壓，增大了推動力了推動力)()(LGGAcckppkNiLixyykmkK11 平均吸收因子A 理論板數 的計算方法閃蒸 閃蒸的定義 計算公式2、三角形相圖中輔助線的作法及應用、三角形相圖中輔助線的作法及應用:R1E1、R2E2、R3E3連線連線都有一定斜率，故都有一定斜率，故K點一點一般不是溶解度曲線頂點。般不是溶解度曲線頂點。S臨界混溶點或褶點臨界混溶點或褶點ABPQR1R2R3E1E2E3KB%ERS%A%C1C2C3C圖圖4-5 輔助線的作法及應用輔助線的作法及應用萃取章節萃取章節 結論：結論：萃取分離效果取決于兩相區大小和聯結線斜率，而這萃取分離效果取決于兩相區大小和聯結線斜率，

8、而這兩因素又為所選擇萃取溶劑和操作溫度決定。兩因素又為所選擇萃取溶劑和操作溫度決定。ABSRRFEEMEmEm聯結線斜率越大，聯結線斜率越大，萃余液濃度越小。萃余液濃度越小。相切時萃取液濃度最高相切時萃取液濃度最高溫度越高，溶解度溫度越高，溶解度大，兩相區縮小大，兩相區縮小萃取章節萃取章節Em已知某混合物組成已知某混合物組成XF，萃余液組成，萃余液組成XR，擬用純溶，擬用純溶劑劑S進行單級萃取，溶解度曲線如圖示。在操作范進行單級萃取，溶解度曲線如圖示。在操作范圍內溶質圍內溶質A的分配系數的分配系數kA=1，試說明用作圖法求，試說明用作圖法求加入萃取劑量加入萃取劑量？4.3.1 單級萃取單級萃取

9、SABRFEM單級萃取的最小與最大萃取劑用量單級萃取的最小與最大萃取劑用量DGGSFGFSDSFDFSmaxmin單級萃取的最小與最大萃取劑用量單級萃取的最小與最大萃取劑用量)(/(F111XXSBY11mXY ) 1/(1F1bmXY令令 b1=mS1/B ,則則X1=XF/( b1 +1)平衡線 Y=mXY1Y2Y3Y4X4X3X2X1XFXYE1E2E3E4E04.3.2 多級錯流萃取多級錯流萃取（2）解析法）解析法) 1/(1F1BmSXX萃取因數萃取因數21F2) 1/(bXX21F2) 1/(bmXYNNbXX) 1/(1FNNbmXY) 1/(1F同理同理錯流，萃取劑與原溶劑不互

10、溶錯流，萃取劑與原溶劑不互溶 )(/=)+1ln(/-/-=萃取因子BmSAAmYXmYXNSNSF（2）解析法）解析法 若平衡線為若平衡線為Y=mX，則依，則依據據第九章第九章式（式（9-75）同樣方法）同樣方法可推導得到：可推導得到：YEP1S0X4.3.3多級逆流萃取多級逆流萃取b=mS/B111FbbXXNN（12-15）bXXbbNNF111lnln1（4-15a）表面活性劑： 濃度越大，表面張力隨時間下降越多，濃度越大，表面張力隨時間下降越多，達到平衡的時間越短達到平衡的時間越短。親水親油（HLB）值3、界面現象四個基本定律 拉普拉斯拉普拉斯(Laplace)公式公式彎曲界面附加壓

11、力彎曲界面附加壓力 開爾文開爾文(Kelvin)公式公式液面曲率與蒸汽壓的關系液面曲率與蒸汽壓的關系 吉布斯吉布斯(Gibbs)吸附等溫式吸附等溫式溶液的表面吸附溶液的表面吸附 楊楊(Young)潤濕方程潤濕方程固體表面的浸潤與鋪固體表面的浸潤與鋪展問題展問題吸附等溫線的類型吸附等溫線的類型()在2.5nm以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。例如78K時N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。qpT1T2T3吸附等溫線的類型吸附等溫線的類型( ()常稱為常稱為S S型等溫線。型等溫線。在低壓時為單分子層吸在低壓時為單分子層吸附，但隨著壓力增加，附，但隨著壓力增加，形成多分子層吸

12、附。形成多分子層吸附。吸附等溫線的類型吸附等溫線的類型()()這種類型較少見。這種類型較少見。在低壓時就是多分子層在低壓時就是多分子層吸附。當吸附劑和吸附吸附。當吸附劑和吸附質相互作用很弱時會出質相互作用很弱時會出現這種等溫線，如現這種等溫線，如352K352K時，時，BrBr2 2在硅膠上的吸在硅膠上的吸附。附。吸附等溫線的類型吸附等溫線的類型()()多孔吸附劑發生多多孔吸附劑發生多分子層吸附時會有這種分子層吸附時會有這種等溫線。在比壓較高時，等溫線。在比壓較高時，有毛細凝聚現象。例如有毛細凝聚現象。例如在在323K323K時，苯在氧化鐵時，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種凝膠上的吸附屬于這種

13、類型。類型。吸附等溫線的類型吸附等溫線的類型()()發生多分子層吸發生多分子層吸附，有毛細凝聚現象。附，有毛細凝聚現象。例如例如373K373K時，水汽在時，水汽在活性炭上的吸附屬于活性炭上的吸附屬于這種類型。這種類型。（2）朗繆爾單分子層吸附理論及吸附等溫式）朗繆爾單分子層吸附理論及吸附等溫式 1916 年，朗繆爾（年，朗繆爾（Langmuir）根據大量實驗事實，從動）根據大量實驗事實，從動力學觀點出發，提出固體對氣體的吸附理論，力學觀點出發，提出固體對氣體的吸附理論，單分子層吸附單分子層吸附理論理論，該理論的四個假設是：，該理論的四個假設是： . .氣體在固體表面上氣體在固體表面上單分子層

14、吸附單分子層吸附。 因為，固體表面吸附力場作用范圍只有分子直徑大小因為，固體表面吸附力場作用范圍只有分子直徑大小 (0.20.3 nm) ，只有氣體分子碰到固體空白表面，進，只有氣體分子碰到固體空白表面，進 入此力場，才可能被吸附。入此力場，才可能被吸附。 . .固體表面均勻，各個晶格位置的吸附能力相同，每個固體表面均勻，各個晶格位置的吸附能力相同，每個 位置吸附一個分子，吸附熱為常數，與位置吸附一個分子，吸附熱為常數，與覆蓋率覆蓋率 無關無關。 . .被吸附在固體表面的被吸附在固體表面的相鄰分子間無作用力相鄰分子間無作用力，在各晶格，在各晶格 位置上吸附與解吸難易程度，與周圍有無被吸分子無關

15、。位置上吸附與解吸難易程度，與周圍有無被吸分子無關。. .吸附和解吸（脫附）呈動態平衡。當吸附速率等于解吸吸附和解吸（脫附）呈動態平衡。當吸附速率等于解吸 速率時，從表觀看，氣體不再被吸附或解吸，實際上兩速率時，從表觀看，氣體不再被吸附或解吸，實際上兩 者仍不斷地進行，這時達到了者仍不斷地進行，這時達到了吸附平衡吸附平衡若設：若設：b為吸附作用平衡常數。為吸附作用平衡常數。可得：可得：BET理論與朗繆爾理論的相同、不同點的對照理論與朗繆爾理論的相同、不同點的對照: Langmuir 理論理論 BET 理論理論1 單分子層吸附。只有碰撞到單分子層吸附。只有碰撞到固體空白表面上，進入吸附力固體空白

16、表面上，進入吸附力場作用范圍的氣體分子才有可場作用范圍的氣體分子才有可能被吸附。能被吸附。多分子層吸附：多分子層吸附：被吸附的分子被吸附的分子可以吸附碰撞在它上面的氣體可以吸附碰撞在它上面的氣體分子分子；也不一定等待第一層吸；也不一定等待第一層吸附滿了再吸附第二層，而是附滿了再吸附第二層，而是從從一開始就表現為多層吸附。一開始就表現為多層吸附。2 固體表面是均勻的，各晶格固體表面是均勻的，各晶格位置處吸附能力相同，每個位置處吸附能力相同，每個位置吸附一個分子。位置吸附一個分子。吸附熱吸附熱是常數是常數，與覆蓋率無關。，與覆蓋率無關。固體表面是均勻的，各晶格固體表面是均勻的，各晶格位置處吸附能力

17、相同。因第位置處吸附能力相同。因第二層以上各層為相同分子間二層以上各層為相同分子間的相互作用，所以的相互作用，所以除第一層除第一層外，外，其余各層吸附熱都相等其余各層吸附熱都相等，為被吸附氣體凝結熱。為被吸附氣體凝結熱。 3 被吸附在固體表面上的分子被吸附在固體表面上的分子相互之間無作用力。相互之間無作用力。被吸附在固體表面上的分子被吸附在固體表面上的分子橫向橫向相互之間無作用力。相互之間無作用力。 4 吸附平衡是動態平衡，當吸吸附平衡是動態平衡，當吸附速率與解吸速率相等時達附速率與解吸速率相等時達到吸附平衡。到吸附平衡。當吸附達到平衡時，當吸附達到平衡時，每一層每一層上的上的吸附速率與解吸速

18、率都吸附速率與解吸速率都相等。相等。BET 的兩參數公式可寫成直線形式：的兩參數公式可寫成直線形式：ppcVcVppVpamama11)(在測定不同壓力在測定不同壓力 p 下的吸附量下的吸附量V a 后，若以后，若以)(appVp對對 p / p 作圖，可得一直線，由其斜率及截距可求出作圖，可得一直線，由其斜率及截距可求出 c 與與 。 amV 由由 及公式及公式: 可求吸附劑比表可求吸附劑比表面積。面積。amVm0amsLaVVa 4吸附速率吸附速率 吸附過程通常分為三步：吸附過程通常分為三步： 外擴散：吸附質從流體中傳遞到吸附劑的外表面外擴散：吸附質從流體中傳遞到吸附劑的外表面 內擴散：吸

19、附質分子從吸附劑顆粒的外表面通過顆粒上內擴散：吸附質分子從吸附劑顆粒的外表面通過顆粒上的微孔擴散進入顆粒內部而到達吸附劑的內表面處的微孔擴散進入顆粒內部而到達吸附劑的內表面處 在吸附劑的內表面上吸附質被吸附在吸附劑的內表面上吸附質被吸附 外擴散或內擴散為吸附的控制步。外擴散或內擴散為吸附的控制步。物理吸附向化學吸附的轉變 H2分子在分子在Ni表面的吸附是在物表面的吸附是在物理吸附過程中，提供一點活化能，理吸附過程中，提供一點活化能，就可以轉變成化學吸附。就可以轉變成化學吸附。 H2分子從分子從P到達到達a點是物理吸附，點是物理吸附，放出物理吸附熱放出物理吸附熱Qp，這時提供活，這時提供活化能化能Ea，使氫分子到達，使氫分子到達P點，就解點，就解離為氫原子，接下來發生化學吸離為氫原子，接下來發生化學吸附。附。 這活化能這活化能Ea遠小于遠小于H2分子的解分子的解離能，這就是離能，這就是Ni為什么是一個好為什么是一個好的加氫脫氫催化劑的原因的加氫脫氫催化劑的原因。1、浮選機理浮選機理浮選過程可用吸附或粘附