气体分离和纯化系统.ppt

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点击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐述观点。
主要内容
热力学理想分离系统
混合物的性质
精馏分离原理
1、热力学理想分离系统
半渗透膜：该膜仅允许一种气体自由完全地通过，而其他气体无法通过。
使用这种装置，气体混合时就可以获得输出功，输入同样的功就可以把他们分开，因此，该过程是个可逆过程。
热力学理想分离系统模型
1
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Tm pm
2
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Tm pm
3
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Tm pm
4
添加标题
左边的活塞只允许气体A通过，右边的活塞只允许气体B通过，通过把两个活塞移动到一起，由气体A和B组成的混合物就可逆地被分离成纯净的气体A和气体B。
理论分离功
过程可逆，所以为恒温（通过与外部热源热交换获得）。此时所耗能量等价于把每一组分在混合气体中分压恒温压缩到混合物的压力所需要的压缩功之和。
温度越低，理论分离功越小。
双组分气体混合物理论功耗
单击此处可添加副标题
T = C - P + 2
T:描述体系状态所需要独立变量的数目
C:存在组分数
P:存在的相数
单组份物质以两相出现时(例如液氮和气氮)，并非所有热静力学参数都是独立的。对于一组相态，在物性之间存在一个蒸气压力方程的关系式。
对于多于一相和超过一个组分物质，我们必须应用Gibbs相规律(1878年发现)来描述状态所需要独立变量的数目。
2、混合物的性质
典型双组分温度－成份图
双组分混合物相平衡曲线：分三种情况

第一种典型曲线是适用于压力低于双组分的临界压力，把空气看作是氮和氧的混合物时，压力在100-1000kPa之间的液空属于这种情况。
第二种情况是混合物中组分之一的临界压力低于所作的温度-浓度图时的压力。氮-氦混合物压力在2MPa左右会出现这种类型的曲线。
第三种情况表明了在一定的浓度下混合物会转为共沸混合物。这时混合物的性能与单纯组分物质完全一样。典型例子是在丙酮与三氯甲烷作为混合物会产生这种现象。用精馏原理无法把这类共沸混合物分开。幸好，低温流体在分离时不会形成共沸混合物。


二元混合物的T-x图
混合物液体（高沸点组分丰富）
4
二元混合物液体
5
O2 100%
1
N2 100%
2
O2
3
二元混合物蒸汽
混合物气体（低沸点组分丰富）
6
加热过程中二元混合物气液两相中成分变化
T
O2
定压下
0
6
x
2
1
1
N2
P
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P
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x3
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5
3
4
x1
y4
Q