计算汽液两相的组成 201.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.1 设计变量设计变量设计变量设计变量——计算前，必须由设计者赋值的变量计算前，必须由设计者赋值的变量1、独立变量数、独立变量数NV （（2）描述系统与外界能量交换和功交换的变量数描述系统与外界能量交换和功交换的变量数 NV=∑（（C+2））+能量、功交换变量数能量、功交换变量数（（1）） 物流独立变量数物流独立变量数 211.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算2、约束关系数、约束关系数NC的确定的确定（（1）物料衡算式）物料衡算式 c 个个 （（2）能量衡算式）能量衡算式 1 个个 （（3）相平衡式）相平衡式 有有c（（π－－1）个）个（（4）化学平衡式）化学平衡式 （（5）内在关系式）内在关系式 指约定关系指约定关系 3、设计变量、设计变量 221.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算4、求、求Na确定确定Nx进料条件进料条件压力级数压力级数5、、单元的设计变量数的确定单元的设计变量数的确定 231.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算6、装置设计变量、装置设计变量 的确定的确定（（1）按每一股单相物流有（）按每一股单相物流有（c+2）个变量，计算进料物流所）个变量，计算进料物流所 确定的固定设计变量数；确定的固定设计变量数；（（2）确定装置中具有不同压力的数目；）确定装置中具有不同压力的数目；（（3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数；）上述两项之和即为装置的固定设计变量数；（（4）将）将串级单元数串级单元数，，分配器数分配器数，，侧线采出单元数侧线采出单元数以及以及传热单传热单 元的数元的数目相加，便是装置的可调设计变量数。
目相加，便是装置的可调设计变量数 （（****表表3-1中中Na=1的单元）的单元）（（5）装置的设计变量：）装置的设计变量： 241.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.2 多组多组分精馏过程分精馏过程1、有关概念、有关概念LK、、HK、、LNK、、HNK，，关关键键组组分分选选择择的的原原则则，，分配组分及非分配组分，恒浓区，夹点分配组分及非分配组分，恒浓区，夹点关键组分关键组分——精馏过程由设计者指定浓度或提出精馏过程由设计者指定浓度或提出分离要求（如指定回收率）的那两个组分分离要求（如指定回收率）的那两个组分 结论：精馏塔中，结论：精馏塔中，温度分布温度分布主要反映主要反映物流的物流的组成组成；而；而总的级间流量分布总的级间流量分布则主要反映则主要反映热量衡算热量衡算的限制的限制 251.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算清清晰晰分分割割——馏馏出出液液中中除除了了HK外外，，没没有有其其他他重重组分，釜液中除了组分，釜液中除了LK外，没有其他轻组分外，没有其他轻组分 精精馏馏操操作作的的两两种种极极限限情情况况：：Rm下下精精馏馏操操作作需需要要无无穷穷多多块块理理论论板板才才能能完完成成分分离离任任务务；；全全回回流的意义、特点。
流的意义、特点2、、恩恩德德伍伍德德法法计计算算最最小小回回流流比比的的步步骤骤，，计计算算中中应注意的问题应注意的问题3、芬斯克公式的几种形式、公式使用条件、芬斯克公式的几种形式、公式使用条件 ，使，使用中应注意的问题用中应注意的问题 261.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算Fenske方程方程的几种形式的几种形式 271.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算组分分配组分分配：将：将Fenske方程变形可得各组分流量分配方程变形可得各组分流量分配 （（3-12）） 281.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算 由由吉吉利利兰兰图图或或由由耳耳波波和和马马多多克克斯斯关关联联图图求求N求求理理论论板板数数的的查查图图方方法法、、步步骤骤、、使使用用条条件件及及注注意意的问题 适宜进料位置的确定方法适宜进料位置的确定方法4、实际回流比、理论板数和适宜进料位置的确定、实际回流比、理论板数和适宜进料位置的确定5、简捷法（、简捷法（FUG）设计精馏塔的步骤）设计精馏塔的步骤（（1）根据工艺条件和经验数据确定对关键组分的分离要求；）根据工艺条件和经验数据确定对关键组分的分离要求； （（2）按清晰分割作物料衡算，求）按清晰分割作物料衡算，求D、、W、、xiD和和xiW的初值；的初值； 291.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算（（3）由）由xiD和和xiW计算塔顶和塔底温度及全塔相对挥发度的计算塔顶和塔底温度及全塔相对挥发度的 平均值；平均值；（（4）利用芬斯克方程求出）利用芬斯克方程求出Nm；；（（5）利用芬斯克方程计算非关键组分分配比，然后按非）利用芬斯克方程计算非关键组分分配比，然后按非 清晰分割作物料衡算；清晰分割作物料衡算；（（6）） 用恩德伍德公式求用恩德伍德公式求Rm；； 301.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算（（7）由吉利兰图或耳波和马多克斯图求）由吉利兰图或耳波和马多克斯图求N并确定适宜进料并确定适宜进料 板位置；板位置；（（8）由全塔效率求操作回流比下的实际板数；）由全塔效率求操作回流比下的实际板数；（（9）由热量衡算求冷凝器和再沸器的热负荷。
由热量衡算求冷凝器和再沸器的热负荷其中，（其中，（2）、（）、（4）、（）、（5）必须熟练掌握必须熟练掌握 311.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.3 萃取精馏和共沸精馏萃取精馏和共沸精馏1、有关概念、有关概念 特特殊殊精精馏馏、、萃萃取取精精馏馏、、共共沸沸精精馏馏，，共共沸沸精精馏馏和萃取精馏的异同点，溶液的正偏差和负偏差和萃取精馏的异同点，溶液的正偏差和负偏差2、萃取精馏过程溶剂的作用、萃取精馏过程溶剂的作用 321.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算 萃取精馏过程萃取精馏过程S作用可归纳为以下几点：作用可归纳为以下几点：（（1）溶液性质的影响，最好为与）溶液性质的影响，最好为与1形成正偏差，与形成正偏差，与2形成形成 负偏差的体系；负偏差的体系；（（2）溶剂浓度的影响（稀释作用）使原溶液中各组分的）溶剂浓度的影响（稀释作用）使原溶液中各组分的 作用减弱，作用减弱，S量要大（一般量要大（一般xS为为0.6～～0.8）3、萃取精馏过程溶剂选择的原则及三种选择方法、萃取精馏过程溶剂选择的原则及三种选择方法4、萃取精馏流程及萃取精馏塔的分段、萃取精馏流程及萃取精馏塔的分段6、萃取精馏操作设计的特点、萃取精馏操作设计的特点5、萃取精馏塔内流量分布、和浓度分布特点、萃取精馏塔内流量分布、和浓度分布特点 331.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算7、共沸物的特征和共沸组成的计算、共沸物的特征和共沸组成的计算（（1）共沸物的特征：）共沸物的特征：a 共沸点对应共沸组成共沸点对应共沸组成x=y;b 过了共沸点，轻、重组分互换；过了共沸点，轻、重组分互换；c 原料组成在共沸点一侧，可得一纯组分和一共沸物。
原料组成在共沸点一侧，可得一纯组分和一共沸物 341.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算（（2）共沸组成的计算（简单过程））共沸组成的计算（简单过程） 351.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算8、、能能设设置置采采用用双双塔塔分分离离均均相相共共沸沸物物和和非非均均相相共沸物的精馏流程共沸物的精馏流程 9、确定连续操作共沸精馏两端产品的几点考虑、确定连续操作共沸精馏两端产品的几点考虑（（1）精馏产品不仅与塔的分离能力有关，还与全部进）精馏产品不仅与塔的分离能力有关，还与全部进 料组成所在区域有关；料组成所在区域有关； （（2）加入）加入S对精馏的影响（量要合适）；对精馏的影响（量要合适）；（（3）共沸剂加入位置共沸剂加入位置 361.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算10、共沸精馏和萃取精馏的比较、共沸精馏和萃取精馏的比较共同点：共同点：都加入都加入S使使；； 计算所用基本关系都是物量衡算、计算所用基本关系都是物量衡算、热量热量 衡算和相平衡关系衡算和相平衡关系。
不同点：不同点：（（1）共沸精馏中所用）共沸精馏中所用S至少与被分离物料中一个组分形成至少与被分离物料中一个组分形成 共沸物，萃取精馏无此限制；共沸物，萃取精馏无此限制；（（2）共沸精馏中）共沸精馏中S从塔顶蒸出，消耗热能较大；从塔顶蒸出，消耗热能较大；（（3）萃取精馏只可用于连续操作；）萃取精馏只可用于连续操作；（（4）共沸精馏）共沸精馏T较低，更适合分离热敏性物料较低，更适合分离热敏性物料 371.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算1.3.4 吸收和蒸出过程吸收和蒸出过程1、有关概念及基本知识、有关概念及基本知识 物物理理吸吸收收、、化化学学吸吸收收、、关关键键组组分分的的定定义义，，吸吸收收和和蒸蒸出出的的流流程程，，吸吸收收和和精精馏馏的的区区别别，，塔塔顶顶和和塔塔底底吸吸收收的的限限度度，，最最小小液液气气比比、、相相对对吸吸收收率率、、吸吸收收率率、、相相对对蒸蒸出出率率、、蒸出率2、、吸吸收收因因子子A的的定定义义式式，，在在吸吸收收中中的的意意义义及及影影响因素 381.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算3、物理吸收过程和精馏过程的比较、物理吸收过程和精馏过程的比较相同点相同点：均属于传质分离过程。
均属于传质分离过程不同点不同点：：①①精馏过程是精馏过程是气液相双向传质气液相双向传质，利用组分的挥发度的不同实，利用组分的挥发度的不同实现分离，物理吸收过程是气相分子向液相的现分离，物理吸收过程是气相分子向液相的单方向分子扩散单方向分子扩散和传质过程和传质过程，利用组分在吸收剂中溶解度的不同实现分离利用组分在吸收剂中溶解度的不同实现分离②②精馏指定精馏指定两个关键组分两个关键组分的分离要求，而吸收只能指定的分离要求，而吸收只能指定一个一个关键组分关键组分 391.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算③③精馏引入精馏引入能量媒介能量媒介，吸收引入，吸收引入物质媒介物质媒介④④精馏塔一般是精馏塔一般是一股进料两股出料一股进料两股出料，吸收塔有，吸收塔有两股进料和两股进料和两股出料两股出料⑤⑤由于吸收液从塔顶注入，富气（原料气）由塔底加入，由于吸收液从塔顶注入，富气（原料气）由塔底加入，吸收过程放出溶解热，因此吸收塔内吸收过程放出溶解热，因此吸收塔内从塔顶到塔釜从塔顶到塔釜，，关键关键组分气、液相浓度都是上升的组分气、液相浓度都是上升的，一般情况下，，一般情况下，温度也是逐温度也是逐步上升的步上升的。
精馏塔内可视作精馏塔内可视作恒摩尔流恒摩尔流计算，并可按计算，并可按清晰分清晰分割割和非清晰分割对物料进行预分配和非清晰分割对物料进行预分配 401.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分多级分离过程分析与简捷计算①①选定选定关键组分关键组分及其及其吸收率吸收率；；②②确定确定最小液气比最小液气比和和操作液气比操作液气比 ；；③③计算计算理论板数理论板数N（（3-82）；）；④④计算计算其它组分吸收率其它组分吸收率；；⑤⑤求求v1，，y1，，L0，，lN，，xN等4、吸收过程设计计算的步骤：、吸收过程设计计算的步骤： 411.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算1、平衡级的、平衡级的MESH方程方程 （（1）物料衡算式（）物料衡算式（M））（（2）相平衡关系（）相平衡关系（E）） 421.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算（（3）摩尔分率加和式（）摩尔分率加和式（S））S方程用于求各板温度方程用于求各板温度 （（4）热量衡算式（）热量衡算式（H）） H方程用于求各板的气液相流量方程用于求各板的气液相流量 431.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算2 、逐级计算用的基本方程、逐级计算用的基本方程 （（1）相平衡方程（）相平衡方程（E）） 露点方程露点方程 泡点方程泡点方程 441.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算（（2）物料衡算方程（操作线方程））物料衡算方程（操作线方程）3、逐板计算法的步骤、逐板计算法的步骤 从上向下计算时塔顶采用部分冷凝器及塔顶采用全凝从上向下计算时塔顶采用部分冷凝器及塔顶采用全凝器时步骤；从下向上计算时计算步骤。
器时步骤；从下向上计算时计算步骤 进料位置及计算中值的确定进料位置及计算中值的确定 451.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算4、适宜进料位置的确定及计算结果的校核、适宜进料位置的确定及计算结果的校核 从上往下算时（操作关系从上往下算时（操作关系xi，，j-1→yi，，j）） 从下往上算时（操作关系从下往上算时（操作关系yi,j-1→xi,j）） 461.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算5、计算起点的确定、计算起点的确定 （（1）对只有）对只有LNK的物系，的物系，D的估计比较准确，从的估计比较准确，从 塔顶开始逐级计算；塔顶开始逐级计算；（（2）对只有）对只有HNK的物系，的物系，W的估计比较准确，从的估计比较准确，从 塔釜开始逐级计算；塔釜开始逐级计算；（（3）对既有）对既有LNK又有又有HNK的物系，可分别从两端的物系，可分别从两端 开始往进料处逐级计算开始往进料处逐级计算 471.4 多组分多级分离的严格计算多组分多级分离的严格计算 三三对对角角线线距距阵阵法法是是最最常常用用的的多多组组分分多多级级分分离离过过程程的的严严格格计计算算方方法法，，它它以以方方程程解解离离法法为为基基础础，，将将MESH方方程程按按类类型型分分为为三三组组，，既既修修正正—M方方程程、、S—方方程程和和H—方方程程，，然然后后分别求解。
分别求解 在在泡泡点点法法计计算算中中，，利利用用修修正正M-方方程程计计算算液液相相组组成成；；利利用用S-方方程程在在内内层层循循环环中中计计算算各各级级温温度度；；利利用用H-方方程程在在外外层层循环循环中计算中计算气相流率气相流率6、三对角线距阵法、三对角线距阵法7、泡点法、泡点法 481.5 分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率气液传质设备处理能力的影响因素气液传质设备处理能力的影响因素气液传质设备处理能力的影响因素气液传质设备处理能力的影响因素5.1.15.1.1液泛液泛液泛液泛雾沫雾沫雾沫雾沫夹带夹带夹带夹带压力压力压力压力降降降降停留停留停留停留时间时间时间时间 491.5 分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率实际板与理论板的差异实际板与理论板的差异理理 论论 板板实实 际际 板板1. 离开板的气液相浓度离开板的气液相浓度达到达到平衡平衡；；达到平衡要无限长时间影响因素：塔达到平衡要无限长时间影响因素：塔板结构、流动情况和物性等板结构、流动情况和物性等2. 气液两相气液两相完全混合完全混合，，板上浓度均一；板上浓度均一； 板上液相浓度径向分布，液体入口处板上液相浓度径向分布，液体入口处浓度高，进入的气相各点浓度不相同。
浓度高，进入的气相各点浓度不相同3. 均匀流动，各点均匀流动，各点停留停留时间相同时间相同；；不均匀流动，各点停留时间不同不均匀流动，各点停留时间不同4. 无雾沫夹带、漏液、无雾沫夹带、漏液、液相泡沫夹带等液相泡沫夹带等有雾沫夹带、漏液、液相泡沫夹带等有雾沫夹带、漏液、液相泡沫夹带等 501.5 分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率气液传质设备的效率的表示方法气液传质设备的效率的表示方法气液传质设备的效率的表示方法气液传质设备的效率的表示方法5.1.2.15.1.2.1全塔全塔全塔全塔效率效率效率效率板板板板效率效率效率效率点点点点效率效率效率效率等板等板等板等板高度高度高度高度 511.5 分离设备的处理能力和效率分离设备的处理能力和效率气液传质设备的效率的影响因素气液传质设备的效率的影响因素气液传质设备的效率的影响因素气液传质设备的效率的影响因素5.1.2.25.1.2.2传质传质传质传质速率速率速率速率流型流型流型流型混合混合混合混合雾沫雾沫雾沫雾沫夹带夹带夹带夹带物性物性物性物性 521.6 分离过程的节能分离过程的节能1、有关概念、有关概念-Wmin,T的意义：表示分离过程能耗的最低限。
的意义：表示分离过程能耗的最低限 分离的最小功、热力学效率、等当功、有效能分离的最小功、热力学效率、等当功、有效能定义、多效精馏等定义、多效精馏等 热力学效率热力学效率等当功等当功有效能定义式有效能定义式 531.6 分离过程的节能分离过程的节能2、等温等压分离理想气体和理想溶液耗功的规律、等温等压分离理想气体和理想溶液耗功的规律①①将将等等分分子子混混合合物物分分离离成成两两个个纯纯组组分分时时所所需需-Wmin,T要要比比分分离离其其它它混混合合物物所所需需-Wmin,T要要大大此此时时无无因因次次最最小小功功为为0.6931②②同同一一进进料料组组成成yA,F，，分分离离成成两两个个纯纯组组分分比比分分离离成成两两个个非非纯组分所需纯组分所需-Wmin,T要大，产品纯度越高，要大，产品纯度越高， -Wmin,T越大 等温分离理想溶液混合物的等温分离理想溶液混合物的-Wmin,T与等温分离理想气与等温分离理想气体混合物相同体混合物相同 541.6 分离过程的节能分离过程的节能 3、等温分离非理想物系最小功耗的规律、等温分离非理想物系最小功耗的规律①①若溶液为若溶液为正偏差正偏差时（即时（即 ），等温），等温分离分离-Wmin,T将比分离理想溶液时小；将比分离理想溶液时小；②②若溶液为若溶液为负偏差负偏差时（即时（即 ），等温），等温分离分离-Wmin,T将比分离理想溶液时大；将比分离理想溶液时大；③③ 对于对于完全不互溶完全不互溶体系（即体系（即 ））-Wmin,T等于零。
等于零 551.6 分离过程的节能分离过程的节能4、精馏过程的净耗功的计算、精馏过程的净耗功的计算5、分离过程热力学效率的一般规律、分离过程热力学效率的一般规律 ①①只依靠外加能量的分离过程，热力学效率较高；只依靠外加能量的分离过程，热力学效率较高；②②除加入除加入ESA，还需加入，还需加入MSA的分离过程，热力学效率的分离过程，热力学效率 较低；较低；③③速率控制的分离过程热力学效率更低速率控制的分离过程热力学效率更低 561.6 分离过程的节能分离过程的节能6、精馏过程热力学不可逆的原因、精馏过程热力学不可逆的原因 三传的不可逆性：三传的不可逆性：（（1）流体流动是有压力差）流体流动是有压力差 ；；（（2）传热时有一定温差；）传热时有一定温差；（（3）传质过程有浓度差传质过程有浓度差7、提高精馏过程热力学效率的途径、提高精馏过程热力学效率的途径 （（1）降低流动过程的压力差，变板式塔为填料塔）降低流动过程的压力差，变板式塔为填料塔 是降低提高生产能力的主要途径；是降低提高生产能力的主要途径； 571.6 分离过程的节能分离过程的节能（（2）减小塔顶冷凝器和塔底再沸器的温度差）减小塔顶冷凝器和塔底再沸器的温度差, 常常 采用高效换热器或改进操作方式；采用高效换热器或改进操作方式；（（3）在较小）在较小R或不同或不同R（设中间再沸器或中间冷（设中间再沸器或中间冷 凝器）下操作，降低传热传质的不可逆性，凝器）下操作，降低传热传质的不可逆性， 提高热力学效率；提高热力学效率；（（4）采用双效或多效精馏。
采用双效或多效精馏 581.6 分离过程的节能分离过程的节能8、对普通精馏塔塔序选择的经验规则、对普通精馏塔塔序选择的经验规则 ①①按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；②②最难分离组分应放在塔序的最后；最难分离组分应放在塔序的最后；③③应使各塔的馏出液和釜液摩尔流率尽量接近；应使各塔的馏出液和釜液摩尔流率尽量接近；④④分离回收率很高的组分的塔应放在塔序最后；分离回收率很高的组分的塔应放在塔序最后；⑤⑤进料含量高的组分尽量提前分出进料含量高的组分尽量提前分出 591.7 其它分离技术和分离过程的选择其它分离技术和分离过程的选择 1 膜通常是由什么材料制成？膜通常是由什么材料制成？ 2 膜分离与精馏过程的最大区别？膜分离与精馏过程的最大区别？ 3 膜分离过程的特点？膜分离过程的特点？ 4 列出五种最常见的膜分离过程并给出每一个过程列出五种最常见的膜分离过程并给出每一个过程 的工业应用实例的工业应用实例 5 简述吸附过程的优点和缺点简述吸附过程的优点和缺点6 简述吸附质被吸附剂吸附简述吸附质被吸附剂吸附—脱附机理脱附机理思考题思考题 602 考试题型考试题型4、计算题、计算题（（11+12，共，共23分）分） 1、填空题、填空题（每小题（每小题2分，共分，共30分）分） 2、选择题、选择题（每小题（每小题2分，共分，共20分）分） 3、简答题、简答题（（5*4+7，共，共27分）分） 。