化工分析第三版 第五章PPT课件

Q FcP (T tF )
FcP (T te ) (1 q)Fr
T

te
(1
q)
r cp
tF－原料液的温度℃ T－通过加热器后原料液的温度℃
te－分离器中的平均温度℃ F－原料液流量Kmol/h
cp－原料液平均比热KJ/(Kmol. ℃) r－平均汽化潜热
三、气液平衡关系
理想溶液：
x
A
A
p
1.2.2 非理想物系的气液平衡
1.具有正偏差的溶液 一般正偏差：pA>pA理， pB>pB理。
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
2. 具有负偏差的溶液 一般负偏差 pA<pA理， pB<pB理。
硝酸－水溶液相图 负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9℃
组分： A、B 一、相律分 析： 变量 ： t、p、xA、 yA
相数： 气相、液相
自由度：f c 2 2
C:独立组分数
Ø：相数
一定压力下:液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一 一对应关系气液组成之间xA~yA存在一一对应关系
二、两组分理想物系气液平衡函数关系 1. 拉乌尔定律（ Raoult’s Law）
xF,y,x－－分别为原料液、气相与液相产 品的组成，摩尔分率。
y

FxF Wx D

F
F W
xF

W F W
x
q W 液化分率 F
＝1 1 q
xF
q 1 q
x
qx q 1

q
1
1
xF
平率衡为蒸馏中气液相平衡组q 成的关系。通过（xF， xF ）斜

5.2.1 概述
1923年，BASF公司实现工业化生产，高压法
（T>380℃ ，P=30MPa）
1966年，ICI， 1971年，Lurgi， 1972年，ICI， 低压法 低压法 中压法 总生产能力4000万吨
1973年，意大利开发成功联醇法。 甲醇的产量和消耗仅次于乙烯、乙烷、苯。

催化加氢
5.2.2 合成甲醇基本原理
（3）乙苯脱氢工艺改进。
5.1 催化加氢概述
5.1.1 加氢反应类型
催化加氢
1.不饱和键加氢
烯烃加氢，乙烯反应速度最快。C原子数↑， 加氢速度↓。同C数有取代基的加氢速度慢，二烯烃 无取代基双键先加氢。 2.芳烃加氢
芳烃加氢生成酯环化物；取代基越多，加氢越慢。
单独加氢： r烯烃> r炔烃> r芳烃， r二烯烃> r烯烃
大型合成氨装置有34套，生产能力为1000万t/a；
下游产品除1套装置生产硝酸磷肥之外,均为尿素。
中型合成氨装置有55套，生产能力为500万t/a；
下游产品主要是尿素和硝酸铵。
小型合成氨装置有700多套，生产能力为3000万t/a。
下游产品主要是碳酸氢铵和尿素。
自2004年起我国合成氨产量跃居世界第一。
共同存在： r炔烃> r二烯烃> r烯烃> r芳烃

5.1.1 加氢反应类型
3.含氧化合物加氢
加氢
催化加氢
醛、酮、酸、酯 醇 加氢能力：醛>酮，酸>酯， 醇和酚加氢困难
4.含氮化合物加氢
－CN，－NO2
加氢
－NH2
5.氢解
指加氢过程有裂解，产生小分子混合物。 酸、酯、醇、烷基芳烃加氢时可产生氢解。

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1-1 吸收操作的类型
吸收的工业应用 （1）分离混合气体。是最主要的应用。 （2）气体净化。例如某厂放空气体中含有有毒有害
气体A，不符合环境保护的排放标准，则选用合适 溶剂将有害气体吸收，使该厂放空气体达到排放标 准。 （3）制备液体产品。例如用水吸收氯化氢气体制备 盐酸，用93%硫酸吸收SO3制备硫酸等等。
X液 液相 相中 中吸 吸收 收剂 质 km 的 的 吸 o量 量 l 收/k质 m吸 ol 收剂
Y气 气相 相中 中吸 吸收 收剂 质 km 的 的 吸 o量 量 l 收/k质 m惰 ol 性气体
XA
xA 1xA
YA
yA 1yA
或 或
xA
XA 1XA
yA
YA 1YA
代入：
y
A
mx A
得：
吸收速率可以表示为：
吸收速 传 传 度 质 质推 阻 吸 动 力收 力 系 传数 质推动
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3-1 分吸收速率方程
分子扩散——流体内某一组分存在浓度差时， 则由于分子运动使组分从浓度高处传递至浓度低处， 这种现象称为分子扩散。
费克定律——单位时间通过单位面积物质的扩 散量与浓度梯度成正比。
3. 假定气—液界面处无传质阻力，且界面处的气— 液组成达于平衡。
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• 填料与分离的物系性质有关。某溶剂对某溶质的溶 解度越大，越易吸收，填料高度会越小。这与分子 间的力有关，即物系的相平衡关系。
• 与传质相界面的面积有关。单位体积填料提供的有 效传质面积越大，达到相同分离要求的填料高度会 越小。此即与填料的形状有关。衡量填料形状的因 素，可用传质速率与传质系数表达。

E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
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（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
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c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
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p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
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kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
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二、吸收过程与设备
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脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
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