2.2单级平衡过程

第二章

单级平衡过程

2.2 多组分物系的泡点和露点计算

1

要点

(1)泡点、露点的概念；

(2)泡点温度和压力的计算方法；

(3)露点温度和压力的计算方法。

2

3

名词解释：

①泡点温度(Bubble-point temperature)：

液体混合物在一定压力下开始沸腾时的温度,称为在这压力下的泡点温度。泡点温度随液体组成不同而改变,随压力不同而变化。对于纯液体, 泡点温度即是该压力下的沸点。

=(,)

b i T f P x T--X T--Y

X, Y

T

P

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名词解释：

①泡点温度(Bubble-point temperature)：

液体混合物在一定压力下开始沸腾时的温度,称为在这压力下的泡点温度。泡点温度随液体组成不同而改变,随压力不同而变化。对于纯液体, 泡点温度即是该压力下的沸点。

=(,)

b i T f P x T--X T--Y

X, Y

T

P

5

名词解释：

①泡点温度(Bubble-point temperature)：

液体混合物在一定压力下开始沸腾时的温度,称为在这压力下的泡点温度。泡点温度随液体组成不同而改变,随压力不同而变化。对于纯液体, 泡点温度即是该压力下的沸点。

=(,)

b i T f P x T--X T--Y

X, Y

T

P

②泡点压力(Bubble-point pressure)：

液体混合物在一定温度下开始沸腾时的压力,称为在这温度下的泡点压力。泡点压力随液体组成不同而改变, 随温度不同而变化。对于纯液体,泡点压力即是该温度下的饱和蒸汽压。

=(,)

b i

P f T x

P--Y

P

X, Y T

P--X

6

7

③露点温度(Dew-point temperature)：

汽体混合物在一定压力下达到饱和开始结成液滴时的温度,称为在这压力下的露点温度。露点温度随汽体组成不同而改变,随压力不同而变化。

(,)

d i T f P y =T--X T--Y

X, Y

T

P

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④露点压力(Dew-point pressure)：

汽体混合物在一定温度下达到饱和开始结成液滴时的压力,称为在这温度下的露点压力。露点压力随汽体组成不同而改变,随压力不同而变化。

(,)

d i P f T y =P--Y

P

T

X, Y

P--X

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泡、露点计算的目的:

分离过程设计中最基本的汽液平衡计算。

例如：精馏塔板的温度、压力确定；闪蒸判断等。

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计算类型：泡、露点计算一般分为下述四种类型：

塔顶压力

P,X i

T, Y i

露点压力P d

塔顶温度T, X i P,Y i 露点温度T d 塔釜压力P,Y i T, X i 泡点压力P b 塔釜温度T, Y i P,X i 泡点温度T b 用途举例求解参数规定参数类型由相律,一个单级VLE 系统,两相共存,自由度为：

F = C –π+ 2 = C –2 + 2 = C

当规定了C 个变量值后,这个两相共存系统就被固定了,可求其它C 个未知数。

112.2.1 泡点温度和泡点压力的计算

计算方程式

①相平衡关系

(i=1, 2, -------c ) (2-44)

②浓度总和式

(2-45)

(2-46)

③汽液平衡常数关联式

(i=1, 2, -------c ) (2-47)

方程式共有2C +2个,变量数有共3C +2个：

P, x1, x2, -----xc T, y1, y2, -----yc K1, K2, -----Kc

因为已经规定了C 个变量, 故变量数与方程式数相等, 方程组有

唯一解。

一、泡点温度T

b

的计算1. 假设K i与组成无关

此时汽液平衡常数K

i

成为：K i= f (P, T)(i=1, 2, -------c) K i值求取方法：

T--X

T--Y

X, Y

T P

(2-36)

①P-T-K图；

②饱和蒸汽压试差法

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因为：

合并得泡点方程：

(2-50) (2-51)

泡点方程解法解法1：查P-T-K图

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试差过程：

, 表明K i值偏大,所设温度偏高；

,表明K i值偏小,所设温度偏低。

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解法2：饱和蒸汽压试差法

若饱和蒸汽压用Antoine 方程表示,可用Newton-Raphson方法求解。

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2.假设K

与组成有关

i

必须按下式计算

当系统的非理想较强时,K

i

(2-14)

(2-35)

然后求解泡点方程：

(2-51)

难以求解

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例2-5：求丙酮~丁酮~乙酸乙酯在

2026.5 KPa的泡点温度。

=x2=0.3, x3=0.4。

已知：x

1

Wilson eq.Antoine eq.

Virial eq.

迭代结果：T=468.7K。

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2.2.1 泡点温度和泡点压力的计算

二、泡点压力的计算已知T,x

i

,求P,y i

P--Y

P

X, Y T

P--X

泡点压力方程:

(2-56)

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20

(1)对汽、液两相均为理想体系

∑∑∑

===1

P x P xi P P x K i S

i S

i i i (2-57)

不需试差

(2)若低压下汽相为理想气体,液相为非理想溶液

∑∑∑==

=1

P

x P x P P x K i

i S i i i

S

i i i γγ(2-58)

不需试差