化工（下册）复习课件

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1、,吸收,气体吸收,物料衡算,传质机理,气液相平衡,亨利定律,分子扩散,涡流扩散,双膜理论,传质速率方程,操作线方程,溶剂选择,T、P选择,吸收填料层高度计算,吸收剂用量的确定,低浓气体吸收、解吸,高浓吸收、解吸,化学吸收,传质单元数,数值积分,图解法,吸收因子法,平均推动力法,基本法,吸收,1.吸收过程的基本原理,吸收过程的分类，吸收过程的基本流程以 及对吸收剂的基本要求。,2.相际传质的基本理论，明确影响气液平衡的因素，利用气液相平 衡分析相际传质推动力，传质方向与极限。掌握双膜理论及传质 速率方程(相内、相际)，透彻理解相际传质的气膜控制和液膜控制。,3.明确低浓度气体吸收的特点及对过程的

2、分析方法，熟练掌握过程 的物料衡算方法，对过程的操作线、平衡线、最小液气比、实际 液气比、溶质的吸收率、吸收因子等概念要进行深入理解。熟练掌 握传质单元高度、传质单元数、传质平均推动力的概念及计算方 法及填料层高度z的计算。,4.掌握高浓度的特点以及对吸收过程的影响。,5.化学吸收过程的特点，注意增强因子的概念。,6.了解常用的解吸方法等。,一、吸收过程的相平衡关系,1.亨利定律,2.y x形式,3.p c关系式,4.Y X形式,当 m 趋近 1 或当 X 很小时,吸收传质理论与吸收速率方程,双膜理论,（1）相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为 1 和

3、 2 ）的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。,（2）相界面传质阻力零，即yi*=f(xi),（3）相际的传质阻力集中在两个膜层内。,吸收塔的计算,全塔物料衡算为：,V, Y2,V, Y1,L, X1,L, X2,V, Y,L, X,吸收率 :,操作线方程与操作线,上两式均称为吸收操作线方程,（L/V）称为吸收塔操作的液气比。,吸收剂用量的确定,操作线将与平衡线相交时,操作线将与平衡线相切时,X1,max=X1*,X1,maxX1*,以气相为基准：,传质单元数与传质单元高度,Ym为全塔平均推动力,平衡线为直线时传质单元数的计算,特别是当X2=0, r =,此时(3)为:,传质单元数的计算

4、,第十章 蒸 馏,蒸 馏,相平衡 1.定律与概念；2.双组分理 想体系平衡关系；3.双组分 非理想体系平衡关系。,蒸馏过程 1.简单蒸馏；2.平衡蒸馏；3.双组 分连续精馏；4.间歇精馏；5.特殊 精馏；6.多组分精馏。,简单 蒸馏 1.流程 2.特点 3.计算 4.应用,多组分 精馏 1.相平衡 2.物料 衡算 3.理论 板数 计算,平衡 蒸馏 1.流程 2.特点 3.计算 4.应用,特殊 精馏 (1) 1.恒沸 精馏 2.萃取 精馏,间歇精馏 1.特点 2.恒回流 比的间歇 精馏 3.恒馏出 液组成的 间歇精馏,双组分精馏 1.原理 2.物料衡算 与热量衡算 3.理论板数计算 4.进料位置

5、确定 5.回流比的确定 6.进料热状态的 影响等,蒸 馏,基本要求,掌握双组分溶液的汽液相平衡；简单蒸馏、平衡蒸馏和精馏；双 组分连续精馏的计算和分析。了解间歇精馏、特殊精馏和多组分 精馏。,学习本章重点应掌握的内容：,1.蒸馏操作的依据；,2.双组分物系的汽液相平衡；,3.精馏原理；,4.精馏操作线方程推导、意义及应用；,5.回流比、进料热状态、进料位置对精馏操作的影响；,6.理论板数的计算,双组分溶液的汽液相平衡关糸,pA=f(xA),在 一定温度下:,pB=f(xB),P=f(xA),在 一定压力下:,t=f(x),t=f(y),y=f(x),理想物糸汽液相平衡关糸:,拉乌尔（Raoul

6、t 在一定的温度t 下):,理想溶液在一定的温度t 下:,安托因方程,泡点方程,露点方程,相对挥发度：,若= 1，y = x，此系统不能用普通精馏分离； 若1， y x，气相中A的含量大于液相中A的含量，可以用 普通精馏分离；越大，越容易分离。,物料衡算,对二元物系，物料衡算方程有:,总物料衡算方程,组分A或B的衡算方程,相平衡方程,物料衡算方程,工程上常见的简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏过程的计算,简单蒸馏、平衡蒸馏见黑板,10.4 精 馏,几个注释,塔板编号从上往下，分段编。精馏段：提馏段： 温度分布塔顶最低、塔底最高，对相邻塔板，有,10.4.1 精馏原理,精馏 = 液体的多次部分汽化与 汽体

7、的多次部分冷凝的合操作.,精馏与蒸馏的区别： 汽相和液相的部分回流。也是精馏操作的基本条件。,轻组分含量塔顶最高、塔底最低，对相邻塔板，有 和,汽、液两相在板上充分接触混合， 离开塔板的两相 流体达到相平衡。,理论板定义,板上液体均匀混合，流下液体的浓度等于板上浓度xn。,10.4.2 理论板和板效率,板效率（Plate efficiency）,1、单板效率 Em,汽相单板效率 EmV 液相单板效率 EmL,2、全塔板效率（Overall efficiency）总板效率ET,ET 一般由实验确定或用经验公式计算。,恒摩尔流假设,精馏段:,提馏段:,V1=V2=Vm-1=V L1=L2=Lm-1

8、=L,V m+1 =V m+ 2 = =V n=V L m+1 =L m+ 2 = = L n =L ,3.双组分连续精馏,(1)精馏原理、理论板的概念、总板效率、板效率、点效率。,(2)双组分连续精馏物、热衡算,a.全塔物衡算,总物料衡算,易挥发组分物料衡算,馏出液中易挥发组分的回收率,釜液中难挥发组分的回收率,b.恒摩尔流假设,c.精馏段操作线方程,回流比：R=L/D,d.提馏段操作线方程,e.进料热状态的影响,进料热状态参数,f.q线方程,g.全塔热量衡算:再沸器、冷凝器,(3)理论塔板数,a.逐板计算法;,b.图解法;,c.简捷法,(4)进料位置的确定,(5)回流比的选择,全回流(R=

9、),最小回流比Rmin,(6)其它,a.直接蒸汽加热,b.冷回流和塔顶加设分凝器情况,c.塔顶进料,d.侧线出料和多股进料,4.间歇精馏,(1).特点,精馏塔只有精馏段；精馏过程中，釜液组成 是一非稳态过程,(2).操作方法,a.回流比不变，馏出液组成不断降低,b.馏出液组成恒定，回流比不断增大,5.特殊精馏,特殊精馏的基本原理是在双组分溶液中加入第三组分 (添加剂)以改变原溶液中各组分之间的相对挥发度。,(1).恒沸精馏,加入第三组分能与原来溶液中一个(或两个)组分形 成最低恒沸物，从而使原溶液易于分离。,(2).萃取精馏,加入第三组分不和被分离的组分形成恒沸物，但能显著地改变它们之间的相对

10、挥发度，且本身的挥发性很小，这种方法称为萃取精馏。,6.多组分精馏,(1)相平衡关系,(2)物料衡算,关键组分的概念,清晰分割与非清晰分割,(3)理论塔板计算,例:,用一连续精馏塔分离A、B两组分混合物，相对挥发度=2， 进料量F=100kmol/h，组成zF=0.5(摩尔分率，下同)，饱和蒸汽进 料，塔顶组成xD=0.95，塔底组成xW=0.05，若A、B组分摩尔汽化热 相等，忽略热损失，塔顶为全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热 试求: (1)塔顶易挥发组分A回收率1，塔底难挥发组分B回收率 2 各为多少？(2)最小回流比Rmin？(3)塔釜最小汽化量Vmin？ (4)若塔釜汽化量为最小汽化

11、量的1.5倍，操作回流比R为多少？ (5)从上往下数第二块板上升的汽相组成？从下往上数第一块板上 升的汽相组成？,解:(1)由全塔物料衡算得:,代入数据得:,解得:,得塔顶易挥发组分回收率,得塔底难挥发组分回收率,(2)q=0 yq=zF=0.5,(3)塔釜的最小汽化量为最小回流比对应的汽化量,用一连续精馏塔分离A、B两组分混合物，相对挥发度=2， 进料量F=100kmol/h，组成zF=0.5(摩尔分率，下同)，饱和蒸汽进 料，塔顶组成xD=0.95，塔底组成xW=0.05，若A、B组分摩尔汽化热 相等，忽略热损失，塔顶为全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热 试求: (1)塔顶易挥发组分A回收

12、率1，塔底难挥发组分B回收率 2 各为多少？(2)最小回流比Rmin？(3)塔釜最小汽化量Vmin？ (4)若塔釜汽化量为最小汽化量的1.5倍，操作回流比R为多少？ (5)从上往下数第二块板上升的汽相组成？从下往上数第一块板上 升的汽相组成？,例:,(4),(5)精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别为,从上往下数第二块板上升的汽相组成为y2,从下往上数第一块板上升的汽相组成为,二. 在常压填料吸收塔内,用清水吸收废气中的氨气,废气流量为3000m3/h (标准状态 ), 废气中氨的浓度为25g/m3 ,要求回收率不低于98% .若吸收剂用量为4.3m3/h,操作条件下的平 衡关系为Y=1.2

13、X,气相总传质单元高度为0.7m.试求: 1. 塔底,塔顶及全塔的吸收推动力 (气相); 2. 气相总传质单元数; 3. 总填料层高度.,四. 在常压绝热干燥器内干燥某湿物料,每批将5000kg的湿物料从最初含水量20%降至2% (均为湿基 ). t0=20,H0=0.01kg水汽/kg绝干气的空气经预热器升温至100后进入干燥器,废气温度为60 ( 空气在干燥中近似按等焓过程变化 ).试计算: (1) 完成上述干燥任务所需的绝干空气量; (2) 空气经预热器获得的热量:(3) 在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示.已知恒速干澡段所用时间为1h,求降速干燥段需多少时间?,4. 一个

14、正在操作的逆流填料吸收塔,当吸收剂温度降低后,不会出现的现象是_. (注:下标1表示塔底,下标2表示塔顶) A.Y1不变,Y2减小; B.X1增大,Y2减小; C.Y2增大,X1减小; D.Y1不变,X1增大. 5. 对气相扩散控制的吸收过程,为了提高气相总吸收系数,应采取措施是:_. A.升高温度,增大压力,降低气流速度; B.降低温度,增大压力,增加气流速度; C.降低温度,减小压力,降低气流速度; D.升高温度,增大压力,增大气流速度.,9. 在空气-水系统湿度图中,露点温度相等的线是:_. A.等相对湿度线; B.等温线; C.等湿度线; D.绝热冷却线.10. 以下条件不是物料干燥的

15、必要条件:_. A.物料表面上湿份的蒸汽压大于空气中的湿份分压; B.物料的湿含量大于平衡湿含量; C.气体的相对湿度低于与物料平衡时的相对湿度; D.气体的温度大于物料的温度.,9. 在空气-水系统湿度图中,露点温度相等的线是:_. A.等相对湿度线; B.等温线; C.等湿度线; D.绝热冷却线.10. 以下条件不是物料干燥的必要条件:_. A.物料表面上湿份的蒸汽压大于空气中的湿份分压; B.物料的湿含量大于平衡湿含量; C.气体的相对湿度低于与物料平衡时的相对湿度; D.气体的温度大于物料的温度.,四. 在连续常压精馏塔中,将100Kmol/h组成为40%的二元理想溶液进行分离,进料为

16、泡点液体,塔顶产品组成为95%,塔底产品组成为1%(以上均为摩尔百分率),塔顶用全凝器泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,操作回流比为4,试求:1. 塔顶及塔底产品量;Kmol/h. 2. 精馏段中各板下降液体量L,上升蒸汽量V,提馏段中各板下降液体量L,上升蒸汽量V(均以Kmol/h计);3. 易挥发组份的回收率(即原料中易挥发组份进入塔顶产品的百分率)及难挥发组份的回 收率(即原料中的难挥发组份进入塔底产品的百分率);4. 如果上述精馏塔进全回流操作,测得第8块实际板下降的液体浓度x8=0.00784,第10块实 际板下降的液体浓度为x10=0.0010,设第9块实际板与第10块实际板的气相单板效率(即