精馏回顾

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ASPEN 学习笔记 21： 精馏回顾基本概念

• 纯物质蒸气压 vapor pressure
  • 对于纯物质，其相态之间平衡，气相压力为其饱和蒸气压，而饱和蒸气压仅仅与温度有关
  • 比如在计算温湿度时要计算水的饱和蒸气压，可以引用wexler公式，

      

    具体的表达方式可以参考相关文献，这里了解此概念即可。
    
    
• 二元Txy 和 xy 相图
  • 在一定压力的前提下，二元混合物的Txy相图类似如下，x为液相组成，y为气相组成；后续精馏分析时会用到
  • 
  • xy 如下图
  • 
    
• 物性计算–参考本系列文章的物性计算选择路线
• 相对挥发度 relative volatility
  • 对于二元系统，定义相对挥发度为

      

  • 由于是二元系统，气相组分分数相加为1，而液相组分分数相加也为1 从而得到

      

  • 对于多元系统（N组分），定义最重的组分为H，而任意组分为j ，则任意组分相对H的挥发度为

      H}\]" title="Rendered by QuickLaTeX.com" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-style: inherit; font-weight: inherit; max-width: 100%; height: auto; border: none !important; vertical-align: middle !important; background: none !important; display: inline-block !important;">

    同样的，由于所有气相组分分数之和为1，即

      {j=1} y_i =1\]" title="Rendered by QuickLaTeX.com" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-style: inherit; font-weight: inherit; max-width: 100%; height: auto; border: none !important; vertical-align: middle !important; background: none !important; display: inline-block !important;">

  • 可以求得

      i =1 = \sum ^N {j=1} \alpha _j x_j \frac{y_H}{x_H} = \frac{y_H}{xH}\sum^N{j=1}\]" title="Rendered by QuickLaTeX.com" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-style: inherit; font-weight: inherit; max-width: 100%; height: auto; border: none !important; vertical-align: middle !important; background: none !important; display: inline-block !important;">

  • 最终有

      H} = \frac{1}{\sum^N{j=1} \alpha_j x_j}\]" title="Rendered by QuickLaTeX.com" style="box-sizing: border-box; outline: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-style: inherit; font-weight: inherit; max-width: 100%; height: auto; border: none !important; vertical-align: middle !important; background: none !important; display: inline-block !important;">

    以及

      

  • 同样也可以得到x的表达式
    
• 泡点计算 bubble point calculation，也是相平衡的计算
  • 化学势能 chemical potential 在相平衡时，气相化学势能和液相化学势能相等，即

  •   

  • 对于液相，引入活度系数和饱和蒸气压，对于气相，引入逸度系数和总压力，则上式更新如下

  •   

  • 假设液相溶液比较理想，则可认为活度系数为1，总压力不太高的情况，可以认为逸度为1，由于气相中各组分分数的和为1，得到以下

  •   

    
    
• 非理想的VLE
  • 上面的假设活度系数和逸度均为1，实际上只有在所有的组分都比较相似的情况下成立，一般都会有偏差，这时就会有非理想的VLE 气液平衡。
  • 共沸： 气相和液相中的组成相同，此时精馏不能再进行，某些时候，共沸也视作 精馏边界
  • 在aspen中，可以直接使用菜单栏中 共沸搜索， zeotropic search，其会对组分进行自动的共沸分析。可以采用split 或者 distil 模块
    
  
  

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