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甲苯的摩尔品质为 92kg/kmol 0.0235原料均匀摩尔品质

时间:2019-09-15   浏览次数:

  精馏塔的计较一.精馏操做的三大均衡:精馏不变操做的需要前提。 (1)物料均衡:进入某安拆或设备的物料量必等于排出某安拆或设备的物料量取过程 累积的量。当无累积量时,即:进料量=排出量。 对于精馏塔 表现了塔的出产能力,次要由F、D、W调理。(2)汽液相均衡:是精馏操做的根本。 表现了产物的质量及丧失环境。由操做前提(T、P)及塔板上汽液接触的环境维持。 只要正在温度、压力固按时才有确定的汽液均衡构成, (3)热均衡:是物料均衡和汽液均衡的根本。 汽化=Q冷凝 影响要素:塔釜加热蒸汽量 、塔顶冷凝剂量、物料均衡、汽液均衡。 总之三大均衡彼此限制,操做中常以物料均衡的变化为从,响应调理热量均衡以维 持汽液均衡。 二.相构成的暗示方式: 传质操做中,物质正在相取相之间进行传送,因此组分正在各相中的浓度发生变化。各 组分正在相之中的浓度暗示方式良多。 (一)质量分率和摩尔分率 1.质量分率:夹杂物中某组分的质量取夹杂物总质量的比值,称为该组分的质量分率。 xB=1-xAxA=(GA/MA)/(GA/MA +GB/MB) ;xB=(GB/MB)/(GA/MA +GB/MB) 3.质量分率和摩尔分率的换算 质量分率换算成摩尔分率 xA=(α A/MA)/(α A/MA B/MB)xB=(α B/MB)/(α A/MA B/MB)摩尔分率换算成质量分率 xAMA/(xAMA+xBMB) xBMB/(xAMA+xBMB) (二)气体夹杂物的构成 所以气体的摩尔分率为yA yB=PB 三.物料衡算(双组分)对总物料衡算 )100%回流比 例:每小时将15000kg 0.4的苯-甲苯夹杂液正在精馏塔中进行分手,操做压力为 101.3kPa,要求塔顶馏出液中含苯0.97,塔底液中含苯0.02(以上均为质量分率),求 塔顶馏出液、塔底液的摩尔流量。(苯的摩尔质量为 78kg/kmol,甲苯的摩尔质量为 92kg/kmol 0.0235原料平均摩尔质量MF 85.8kg/kmol由物料衡算:F= 76.6kmol/h1750.44 95%的易挥发组分,残液中含3%易挥发组分。塔顶每小时送入全凝器 850kmol 蒸汽,而每小时从冷凝器流入精馏塔的回流量为670kmol。试求每小时能抽出 几多kmol 残液量。回流比为几多? 如:单效蒸发的物料衡算 做溶质的衡算 Fx F—原料液量,kg/hW—水分蒸发量,kg/h —原料液和完成液的浓度,质量分率例:正在单效蒸发中,每小时将 2000kg 的某水溶液从 10%持续浓缩到 30%。操做压力为 40kpa,响应的溶液沸点为80。用200kpa 饱和蒸汽加热。试求蒸发量。 解:蒸发量 泡点进料q=1,L’= 接收质(溶质):能消融的组分。接收剂(溶剂):接收所用的液体。 惰性气体(载体):不被接收的组分。 溶液:接收所获得的溶液(次要成分:溶剂、溶质) 接收尾气:残剩的气体(惰气、溶质) 接收操做传质过程:单向传质过程,接收质从气相转移到液相的传质过程。此中包罗接收质由气相从体向气液相界面的传送,及由相界面向液相从体的传送。 5.接收过程:凡是正在接收塔中进行。为了负气液两相充实接触,可采用板式塔或填料 塔,少数环境下也选用喷洒塔。 接收尾气B+少量A 如图:接收剂自塔顶上部喷淋而下,塔底部排出溶液; 夹杂气体由塔底进入,塔顶部排出接收尾气。 溶剂 气液两相正在塔内进行逆向接触的过程中,夹杂 气体内接收质就转移到接收剂中,达到了从混 合气体分手出某种组分的目标。 夹杂气体 气体正在液体中的消融度:均衡形态下,液相中的溶质浓度。溶液 表白必然前提下,接收过程可能达到的极限浓度。 (溶剂+A) 对于统一种气体溶质,消融度随温度的升高而减小。 随压力的添加而增大。 7.蒸馏取接收的区别 分手物液体夹杂物 气体夹杂物 道理 根据组分间挥发度的分歧而分手 根据组分间消融度的分歧而分手 传质标的目的 双向传质 两相构成内部发生第二物相 引入另一相(接收剂) 产物获得 间接获得 需第二次分手(解吸)获得 二.接收分类 组分数目:单组分接收,多组分接收。 化学反映:物理接收,化学接收。 热效应:等温接收,非等温接收。 三.相构成暗示 X(以液相浓度暗示)脱收鞭策力:Δ X*(以液相浓度暗示)(1)可判断过程的标的目的:Y>Y* 向接收标的目的进行 向解收标的目的进行(2)指明过程的极限:即相均衡时消融终止。Y=Y* 传质根基体例物质正在单一相中的传送是靠扩散感化。发生正在流体中的扩散有扩散和涡流扩散。 1.扩散:物质正在一相内部有浓度差别的前提下,由流体犯警则热活动惹起的 物质传送。发生正在静止流体或层流流体中。 (1)扩散的阻力和速度次要决定于扩散物质和流体的温度以及某些物质。 (2)扩散速度取其正在扩散标的目的上的浓度梯度成反比。 扩散系数是物质的物质之一。扩散系数大,暗示扩散快。 (3)正在液体中扩散速度比正在气体中要慢的多。由于液体的密度比气体的密度大得 多,其间距小。 2.涡流扩散:通过流体质点的湍动和旋涡而传送物质的现象。次要发生正在湍流流体中。 正在湍流从体中,因为活动而发生的扩散取涡流扩散同时阐扬着传送感化。 但因为形成流体的质点是大量的,所以正在湍流从体中质点传送的规模弘远于单个 的,因而涡流扩散的结果占次要地位。 (1)涡流扩散速度要比纯真的扩散大得多。故强化传质设备常常是通过提高湍流 程度来实现的 (2)涡流扩散系数不是物理,它取湍动程度相关,且随而分歧。 3.对流扩散:湍流从体取相界面间的涡流扩散取扩散两种传质感化的总称。 它取传热过程的对传播热雷同。 六.接收机理 (一)接收机理(双膜理论要点) 1.彼此接触的汽液两流体间存正在着不变的相界面,界面两侧各存正在着一个很薄的无效 层流膜层。接收质以扩散体例通过两膜层。 2.正在相界面处,汽液两相达相均衡。界面上无阻力。 3.正在膜层以外的汽液两相核心区,因为流体充实湍动,接收质的浓度是平均的,即两 相核心区的浓度梯度为零,全数浓度变化集中正在两个无效膜层内,即阻力集中正在两膜层 对流扩散无阻力 无阻力 扩散 扩散 接收质正在气相中的分压 接收质正在液相中的浓度阻力 阻力 通过假设,把整个相际传质的复杂过程简化为接收质只是经气、液两层的扩散过程。因而两膜层就成为接收过程的两个根基阻力。 (二)正在两相从体浓度必然的环境下,两膜层的阻力便决定了传质速度的大小。双膜理 论也称双阻力理论。 扩散的阻力比对流扩散的阻力大得多(速度小得多),所以认为接收的阻力集 气膜、液膜越厚,传质阻力越大,传质速度就越小,而膜越薄,天然越有益传质。(三)提高接收速度:流体力学指出,流速越大,鸿沟膜越薄。因而按照双膜理论,正在 其它前提不变时,增大流速,就能够减小双膜阻力,从而提高接收速度。 接收速度1.接收速度:是指单元传质面积上,单元时间内接收的溶质量。 正在不变操做的接收设备中接收设备内的任一部位上,相界面两侧的对传播质速度是 相等的(不然会正在界面处有溶质堆集)。因而此中任何一侧无效膜中的传质速度都能代 表该处的接收速度。 2.接收速度方程式 (一)气膜接收速度方程式 为接收质A的扩散系数kmol/ 气膜接收系数值反映了所有影响这一扩散过程要素对过程影响的成果,如扩散系数、操做压力、温度、气膜厚度以及惰性组分的分压等。 (二)液膜接收速度方程式 阻力鞭策力 液膜接收系数值反映了所有影响这一扩散过程要素对过程影响的成果,如扩散系数、溶液的总浓度、液膜厚度及接收剂的浓度。 3.接收总系数及其响应的接收速度方程式 接收过程所以能从动进行,就是因为两相从体浓度尚未达到均衡,一旦达到均衡, 鞭策力便等于 0。因而,接收过程的总鞭策力该当用任何一相从体浓度取其达到均衡浓 度的差值来暗示。 气相接收总系数接收过程的总阻力由气膜阻力1/ 两部门构成。H消融度系数对于易溶气体,H 很大,此时,传质阻力集中于气膜中,液膜阻力能够忽略,1/ 气膜阻力节制着整个接收过程的速度,接收总鞭策力的绝大部门用于降服气膜阻力,这种环境称为“气膜节制”。 对于气膜节制的接收过程,如要提高其速度,正在选择设备型式及确定操做前提时, 应出格留意减小气膜阻力。 液相接收总系数接收过程的总阻力由气膜阻力H 两部门构成。对于难溶气体,H 值很小,此时,传质阻力集中于液膜中,气膜阻力能够忽略,1/ 液膜阻力节制着整个接收过程的速度,接收总鞭策的绝大部门用于降服液膜阻力,这种环境称为“液膜节制”。 对于液膜节制的接收过程,如要提高其速度,正在选择设备型式及确定操做前提时, 应出格留意减小液膜阻力。 对于具有中等消融度的气体接收过程,气膜阻力取液膜阻力均不成忽略。要提高吸 收过程速度,必需兼顾气、液两膜阻力的降低,方能获得对劲的结果。 八.接收剂的用量 1.接收操做线方程:V—单元时间通过接收塔的惰性气量,kmol L—单元时间通过接收塔的接收剂量,kmol接收剂/s —别离为进塔和出塔气体的构成,kmol 接收质/kmol 惰性气 —别离为出塔和进塔液体的构成,kmol 接收质/kmol 接收剂 正在接收过程中,V,L 的量没有变化;正在气相中接收质的浓度是逐步减小;而液相 中接收质的浓度是逐步增大。 正在接收塔中,需要处置的气体流量以及气相的初浓度和终浓度均由出产使命所决定。接收剂的入塔浓度则常由工艺前提决定或设想者选定(V、Y 已知)。可是接收剂的用量有待选择。 2.液气比:操做线的斜率 L/V,称为液气比,即正在接收操做中接收剂取惰性气摩尔流 量的比值。它反映单元气体处置量的溶剂耗用量。 3.接收剂的用量:V值已由出产使命确定, 接收剂 就越大,所需接收面积小,即可节流设备投资;可是接收剂用量加大了,从而添加了操做费用。 相反接收剂 就越小,节流了操做费用,但设备费用高了。所以L要按照现实环境全面权衡。 时,接收鞭策力为零,操做无法进行。此时L为接收剂的最小用量。 4.接收剂的选择 (1)消融度:接收剂对溶质组分要有较大的消融度。 (2)优良的选择性。 (3)挥发性要小。应正在较为合适的前提(温度、压力)下进行接收操做。 (4)无侵蚀。 (5)操做温度下粘度要低。 (6)其它:无毒、不易燃、不发泡、价廉易得、便于收受接管和具有化学不变性等。 九.影响接收的要素 温度:降低温度,可提高消融度,对解吸有益。反之有益于解吸。 十.常用解吸的方式 1.加热升温 2.减压闪蒸 3.接收液取惰气或水蒸气逆流接触。(气相现实浓度Y=0) 惰气解吸:合用于溶剂收受接管,不克不及间接获得的溶质组分。 蒸汽解吸:原溶质不溶于水,则可通过冷凝塔顶所得夹杂气体并由冷凝液分手出水层, 获得得原溶质组分。 3.精馏分手:接收质是易挥发组分。 精馏物料衡算 例:某持续操做的精馏塔,每小时蒸馏5000kg 含乙醇 15%(质量分率,以下同)的水 溶液,塔底残液内含乙醇1%,试求每小时可获得几多kg 含乙醇95%的馏出液及残液量。 D=745kg/h W=4255kg/h 例:某精馏塔的进料成分为丙烯40%,丙烷60%,进料量为2000kg/h。塔底产物中丙烯 含量为20%(以上均为质量分率),流量为10000kg/h。试求塔顶产物的产量及构成。 D=1000kg/h

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