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1、Warren Kendall Lewis (1882 1975),Father of Modern Chemical Engineering,经历：,1901：MIT，指导老师：William H. Walker, Breslau, Germany 1908：Sc.D. degree 1910：MIT 的助教 1914：full professor under Walker 1920：head of the new Department of Chemical Engineering at MIT 1933：resigned 1948：professor emeritus,before 192
2、0 ：Arthur D. Little的提醒下，和 Walker William H. McAdams 一起提出了“unit operations“ of the chemical industry-distillation, vaporization, separation processes, heat transfer, combustion, absorption, fluid flow, filtration, and so on1923 ： 经典著作Principles of Chemical Engineering by Walker, Lewis, and McAdams,In
3、dustrial Stoichiometry (1926) with A. H. Radasch material and energy balances后期研究： 早期工作：皮革、橡胶等工业处理 层土、纺织品和塑料 The Industrial Chemistry of Colloidal and Amorphous Materials (1942),1932 & G. L. Matheson Studies in distillation design of rectifying columns for natural and refinery gasoline Ind. Eng. Che
4、m. 24(5):494-8.,三、加料热状态的选择：,q值增大 完成相同分离任务所需要的NT减少 即：进料愈冷，所需理论板数愈少？ 原因是：q， 、 愈大，塔釜热负荷愈大从热量在全塔的分布来讲，并非进料中所含热量愈多愈好,R 、L不变时 进料中所含热量愈多 塔釜则不需要再供给原工况那么多的热量 即上升蒸气量下降 提馏段操作线斜率增大 并向平衡线靠近 使NT增多,要是塔釜加热量QB不变 进料中所含热量愈多 塔顶冷凝量QC则要增大，即R也增大 所需NT减少 消耗在原料预热中的能量却很大,q的选择：投资费用和操作费用的矛盾分析q对能量消耗的影响： 通过精馏过程的热量衡算 结论：料液在原来热状态下加
5、入塔内消耗的能量最少 预热原料只能增大能耗，而且预热程度愈高，能耗愈大 且还会增加设备（预热器）的投资,精馏塔中热量分布的原则：,一切热量应加入塔底 一切冷量应加入塔顶,四、双组分精馏过程的其他类型,1、直接蒸气加热 Steam Distillation or open stream：,间接蒸气加热：Indirect heating 当待分离物系为某种易挥发组分与水的混合物时，往往可将加热蒸气直接通入塔釜以气化釜液 釜液近似于纯水，可以省去再沸器并提高加热蒸气利用程度,直接蒸汽加热的特点 设通入的加热蒸气：饱和蒸气 按恒摩尔流的假定 塔釜的蒸发量V与加入蒸气量S相等 而L=W,精馏段操作线方程
6、与常规间接蒸气加热时完全相同 提馏段： 物料衡算：得 同间接加热则操作线过点（xW，0）,2、多股进料（多侧线塔) Multiple feeds：,包括多股进料或多股出料的塔 组分相同但组成不同的原料液 应适宜位置加入塔内,多股进料的计算原则,与简单精馏塔的相同，应注意： 1）塔段数（或操作线数）=（塔的进、出料数1） 2）各段操作线间应首尾相连。 3）精馏段及提馏段的操作线方程的形式与简单的相同，中间段的操作线应通过各段的物料衡算求得。,塔中第段操作线斜率必大于第段的，第段斜率必大于第段的 第段精馏段、段提馏段操作线方程与单股进料的常规塔相同，而第段的操作线方程由物料衡算求得 各股进料的q线
7、方程仍与单股加料时相同,最小回流比,回流比下降，三段操作线均向平衡线靠拢，所需理论板数将增加 当回流比减少到某一限度即最小回流比时，挟点可能在、两段操作线交点，也可能出现、两段操作线交点 设计计算时，求出两个最小回流比后，取其中较大者为设计依据 对非理想性很强的物系，挟点也可能在某个中间位置,预先混合：两股浓度不同的物料 然后加入塔中某适当位置进行精馏分离不利 混合与分离：两个相反的过程 在分离过程中任何混合现象，必意味着能耗的增加,3、侧线出料 Sidestreams or drawoffs：,用于： 组成不同的两种或多种产品时 在塔内相应组成的塔板上安装侧线抽出产品 为塔板上的泡点液体或板
8、上的饱和蒸气,物料衡算,饱和液体出料,饱和蒸汽出料,操作线特点： 三段操作线 第段操作线斜率必小于第段最小回流比的问题： 恒浓区一般出现在q线与平衡线的交点处 即挟点一般出现在、段操作线的交点处,复杂塔,多股进料与侧线出料的精馏塔解决复杂塔问题的主要手段: 物料衡算 每一段气液两相物流量的关系,4、回收塔（提馏塔、蒸出塔）：,特点: 原料由塔顶加入 无精馏段 无回流 进料:饱和液体 提供液相回流,使用场合：节能粗分、回收轻组份，或低浓度下：较大 较多见 如：从 稀氨水中回收氨,分析和计算,设计计算：xF、xW、xD一定 泡点进料：q=D， =F 操作线方程为：操作线过点（xF，xD）、（xW，
9、x）,操作线,最大馏出液浓度的问题,如：过冷液体进料,5、精馏塔（狭义上的）,特点: 原料由塔釜加入 无提馏段 无再沸器 进料:饱和蒸汽 提供气相回流 使用场合:粗分、较大,分析和计算,设计计算：xF、xW、xD一定 露点进料：q=0 V=F，L=W 操作线方程为：操作线过点（xD，xD）、（xW，xF）,如：教材习题：8* (P139),6、分凝器partial condenser：,全凝器：xD（饱和液体）=y1（饱和蒸汽）分凝器： 即将第一块板上升的蒸气进行部分冷凝，冷凝下来的那部分液体回流入塔，未冷凝下来的那部分蒸气再经全凝器冷凝未液体，作为塔顶产品。,（1）塔顶上升蒸气量太大 一个冷
10、凝器不好完成任务，以多个冷凝器的设计合理一些（2）当组分复杂时，为了除去比产品沸点低的杂质时 往往采用多个分凝器，通过调节冷却水来控制冷凝器的温度,分凝器的作用,（3）合理利用热能： 如酒精厂的酒精精馏： 第一分凝器的温度高，用于预热原料 第二分凝器冷却水可作洗澡水 第三分凝器冷却水可作发酵用水分凝器实际生产中使用较少,分凝器各个组成之间的关系： y1蒸汽部分冷凝为：x0和y0 关系： x0y0？ xDy0？ x0y1 ？分凝器：相当于一块理论板,分凝器的计算,分凝器的操作线 假设塔顶的第一块塔板的浓度相同 全凝器：xD=xL 分凝器：xDxL 分凝器操作线的顶点不在对角线上,五、吸收和精馏的
11、区别,1、相平衡： 吸收和精馏：同一种气液相平衡 但二者所涉及的范围不同： 精馏：全部浓度范围（01） 吸收：低浓度 故使用表达相平衡关系的方法也不同 实际上，无论是否为理想物系，低浓度时的y与x几乎都呈线性关系,2、吸收：液体始终以低于泡点的温度下进行 精馏：液体的部分气化与气体的部分冷凝始终同时进行着,3、相同处：,吸收：含A、B的上升气体，除去B 吸收的条件为： （1）需要不含B或含B少的液体自上而下与上升的气体接触 （2）液体温度要低（利于吸收）精馏：上升的塔顶的蒸气中含B很少，温度也低，将其冷凝，作为吸收剂 塔顶：需设一冷凝器,精馏塔的上半部： 加工对象是气体，即除去其中的B 故精馏
12、段相当于吸收,解吸：含A、B两种物质的混合液，需要把其中的A赶出去 解吸的条件为： （1）需要不含A或含A少的气体 （2）操作时升温，以利于解吸精馏：塔底出的液体中几乎不含A（易挥发组分） 故可将液体升温并且变为可解吸用的气体 即在塔的下半部设置再沸器，满足两个条件,塔的下半部 加工的液体 把其中的A提出来 提馏段相当于解吸,吸收和精馏本质的区别：,两者的分离依据不同 吸收：单相传质 吸收：只有B：气相液相，溶剂不挥发 解吸：只有A：液相气相精馏：等分子反向扩散 双向传质：既有A、B的挥发，也有A、B的冷凝,4、操作条件： 吸收的液气比比精馏大得多，故常用填料塔5、吸收和萃取：外来组份 在很小时（采用精馏分离较难时），才考虑采用吸收或萃取 能简单地用精馏过程分离的物系，应尽可能采用精馏过程,作业：14，16,
