化工原理下总复习ppt课件.ppt

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1、第1章 精 馏,1 双组分气-液平衡、相律、拉乌尔定律、泡点、露点方程、挥发度、相对挥发度、平衡线方程、理想体系t-x、t-y、t-x-y、x-y 图、非理想体系t-x-y、t-x、t-y、x-y图2 平衡蒸馏与简单蒸馏、平衡蒸馏：方式，流程;物料衡算能量衡算;气-液平衡关系、简单蒸馏：方式、流程、特点;过程计算及讨论,3 精馏原理与流程,、一次汽化与冷凝、多次部分汽化与多次部分冷凝、多次部分汽化与部分冷凝分离方式的存在问题讨论、精馏的必要条件、精馏塔结构与各塔段作用、精馏操作的一般流程,4 双组分连续精馏计算,、理论板概念、意义、恒摩尔流假定及前提、全塔物料衡算及操作线方程全塔物料衡算方程操

2、作线方程：精馏段方程及提馏段方程进料热状况：原料入塔状况板物、热衡算值参数意义及讨论理论板数的求解：逐板计算法再沸器和分凝器的理论板问题,、特殊情况下理论板数的求法,直接蒸汽加热;侧线抽出塔侧线输入塔塔顶冷回流操作;提馏塔操作（汽提、回收塔）、回流比的影响及确定方法最大回流比与最小理论板数-芬斯克方程最小回流比-挟点与恒浓区最小回流比计算：解析法;图解法实际回流比确定原则：经济技术性（利弊分析）,、操作型问题计算,回流比对xW,xD影响进料浓度xf对xw,xd的影响灵敏板概念及作用，确定方法、简捷法求理论板-吉利兰图应用、板效率概念：全塔效率，默弗里板效率，点效率联系与区别、连续精馏过程的热量

3、衡算：冷凝器;再沸器节能措施与进料热状态的关系,5 间歇精馏、恒回流比时间歇精馏的计算内容、恒馏出液组成时间歇精馏的计算内容6 特殊精馏、问题的提出、分离原理、应用场所、恒沸精馏：挟带剂及要求、萃取精馏：萃取剂的确定、恒沸精馏与带取精馏的比较,第2章吸收,1 吸收概述及气液相平衡1、 概论 吸收操作中术语、名词吸收操作方式分类 吸收与精馏的区别、联系 、气体溶解度与亨利定律 气体溶解度定义、单位亨利定律：亨利常数与压强、温度的关系、几个亨利常数之间的关系 气、液相浓度的表示方法,2 吸收传质机理与传质速率、吸收过程气-液两相间的传质传质步骤;传质阻力;传质机理：分子扩散、对流传质.、分子扩散与

4、费克定律费克定律：）定律、符号与意义）在封闭系统中的应用）在非封闭系统中的应用、气相中稳定分子扩散等分子反向扩散单向扩散与主体流动气相传质速率方程,、液相中的稳定分子扩散与气相中扩散的相同点与不同点;扩散系数、对流传质与对流传理论涡流扩散传质对流传质与涡流扩散的联系与区别对流传质理论）双膜理论）溶质渗透理论）表面更新理论,、吸收速率方程,以气膜侧表示法; 以液膜侧表示法界面浓度确定方法; 总传质吸收系数与总传质速率方程的表示法吸收系数之间的关系吸收阻力讨论,3 吸收塔的设计计算,、吸收塔的物料衡算与操作线方程 物料衡算：全塔衡算，任意塔段衡算与操作线方程 吸收剂用量的决定：最小液-气比 实际液

5、-气比确定的原则：经济性与技术性综合考虑 关于并流吸收：操作线方程 过程特点、填料吸收塔高度计算方法之一填料塔高度计算公式传质单元数与传质单元高度传质单元数的求取）图解积分法 ）解析法：解吸因子法、对数平均浓度法）直接图解梯级法（Baker法）,、板式或填料式吸收塔高度计算方法之二理论板与等板高度 理论板的求取：图解梯级法、解析法（克莱姆塞法）4 吸收系数、影响吸收传质系数的因素、吸收系数与传热系数的类比性、吸收系数的侧定：经验公式及关联法，因次分析手段,5 解吸及其他条件下的吸收,、解吸：解吸原理、方法、操作条件解吸计算、高浓度吸收：计算原则及总传质系数KYa与Y的关系、非等温吸收：原因及解

6、决方法对平衡线的影响,第3章塔设备,1 板式塔、板式塔主要特点、塔板类型与结构塔板类型错流塔板的几种基本型式）泡罩板：结构、特点;）筛板：结构、特点）浮阀板：结构、特点;）喷射板：结构、特点、板式塔的流体力学特性塔板压降：干板压降、对传质的影响液泛：现象，发生场合，利弊分析雾沫挟带：现象，利弊分析漏液：发生场所，影响液面落差：产生原因，影响操作弹性图：操作点及弹性比,2 填料塔,、基本结构与特点 、填料：性能参数：比表面、空隙率、填料因子等 类型及结构：拉西环、鲍尔环、鞍形环、丝网填料等 、填料塔的流体力学性能 气、液相在塔中的分布情况 气体在填料层中的压降损失、载点、泛点及泛点气速; 液体在

7、填料上的润湿作用 、填料塔的设计计算 计算内容：塔径、塔高、压降 等板高度法默奇公式 工业经验数据,第十一章液-液萃取,概述 萃取原理;基本术语 ;一般流程 ;杠杆规则 1 三元体系液-液平衡相图及萃取操作原理、三元体系相图表示法：图形，浓度方向、相平衡关系在相图中的表示：几种互溶状态：完全互溶、部分互溶平衡线（溶解曲线）和辅助（连结）线的求法-实验法;分配系数及分配曲线温度对溶解曲线的影响;杠杆规则,、萃取过程的相图表示：）混合组成及量）萃取、萃余相量 ) 适宜的萃取（溶剂）用量）以脱溶剂基表示的萃取、萃余相量）萃取操作的极限浓度、萃取剂的选择原则：选择性，互溶度，萃取剂的回收难易性、物系影

8、响。,2 萃取过程计算,、单级萃取 物料衡算 杠杆规则、多级错流萃取 流程 计算-座标图解法：三角等边（等腰）座标图解及讨论直角座标图解及讨论解析法计算及讨论、多级逆流萃取流程及特点 计算）S-B部分互溶计算：三角座标图解法及讨论 直角座标图解法及讨论 ）S-B完全不互溶：分配曲线为非直线时的图解计算 分配曲线为直线时的图解和解析计算 ）关于萃取剂用量讨论,习题讲解,1.连续精馏塔的加料状态有 等 种，如果某连续精馏塔再沸器的汽化量为40Kmol/h，加料量为50Kmol/h，塔顶回流比为2，馏出液的产量为30Kmol/h，则该塔的加料状态应为 。2.在相同条件下将筛板塔、泡罩塔、浮阀塔进行相

9、比，操作弹性最大的是 ，单板压降最大的是 ，造价最低的是 。3.精馏塔设计时，若F，xf，xw，xD，V等条件均不变，将进料热状态从q1变为q1，设计所需理论板数将 。,某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为 0.4 。 当分离要求和回流比一定时， 进料的值最小，此时分离所需的理论板数 。某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.667x+0.32,且塔顶产品量为100kmol/h，则馏出液组成xD=_ ,塔顶上升蒸气量V=_ 。,某精馏塔设计时，若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持xF，D，xD不

10、变，则将 ，xw将 ，提馏段操作线斜率将 ，理论板数将 。 增加，减小，不变，增加,是3种气体在吸收过程中的脱吸因数，已知 ，且吸收过程的操作条件相同，试将3种气体按溶解度大小排序如下_。当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将_，其结果是使出塔吸收液的浓度_，而吸收推动力相应_。 双组分气体（A、B）进行稳定分子扩散，JA,NA 及分别表示在传质方向上某截面处溶质A的分子扩散速率与传质速率，当系统的漂流因数大于1时，JA_JB ；NA_ NB,习题讲解,1.在板式精馏塔内分离某二元理想溶液。原料液流量为100kmol/h，饱和蒸气进料，进料组成为0.5（易挥发组分的

11、摩尔分率）。塔顶馏出液量和塔釜液量相同。塔顶为全凝器。塔釜用间接蒸汽加热。精馏段操作线方程为：y=0.8x+0.18试求：1.塔顶和塔底产品的组成；2.提馏段操作线方程式；3.若平均相对挥发度为3，塔顶第一层塔板的液相默弗里板效率为0.6，求离开塔顶第二层塔板的蒸气组成。,4、解：1）物料衡算：,分离苯和甲苯混合液，塔顶为全凝器，塔釜间歇蒸汽加热。苯对甲苯的平均相对挥发度为2.47。已知为饱和蒸汽进料，进料流量为150Kmol/h，进料组成为0.4（摩尔系数），操作回流比为4，馏出液中苯的回收率为0.97，塔釜采出液组成0.02。试求：(1)塔顶馏出液的组成； (2)精馏段及提馏段操作线方程。

12、（3）回流比与最小回流比的比值。,解：(1)由题意可知：DxD/FxF=0.97, 则WxW/FxF=0.03,(2) 操作线方程,q=0 L=L+qF=RD =460=240kmol/h,(3)因饱和蒸汽进料，则q=0, yq=xF=0.4 ,用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的.倍，所得塔顶产品组成为0.95，釜液组成为0.05，料液的处理量为100kmol/h料液的平均相对挥发度为，若进料时蒸气量占一半，试求： （1）提馏段上升蒸气量； （2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。,第二章 吸收,1)S

13、1、S2、S3是3种气体在吸收过程中的脱吸因数，已知 S1 S2 S3，且吸收过程的操作条件相同，试将3种气体按溶解度大小排序如下_。【答案】第3种最大，第2种次之，第1种最小2)当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将_，其结果是使出塔吸收液的浓度_，而吸收推动力相应_。【答案】变小；变大；变小,3)低浓度难溶气体的逆流吸收操作系统，若仅增加液体量，而不改变其他条件，则此塔的气相总传质单元数将 ， 气体出口浓度将 。【答案】增大；下降4)推动力（PP*）与吸收系数_相对应。5)低浓度气体吸收中,已知平衡关系y = 2 x， kxa = 0.2Kmol/m3s，kya

14、=210-4 Kmol/m3s，则此体系属_ 控制，总传质系数近似为kya= _ Kmol/m3s. 【答案】气膜 210-4,1.在直径为0.8m的填料吸收塔中，用水吸收分压为1330Pa的氨空气混合气体中的氨。经过吸收操作后，混合气中99.5%的氨被水吸收。已知入塔的惰性气体流量为1390Kg/h，水的用量为其最小用量的1.44倍。在操作平均温度为20，压强为101.3103Pa下，气液平衡关系为Y=0.755X；气相体积吸收总系数KY为314Kmol/（m3.h）。试求所需填料层高度Z。,V,Lmin=,实际吸收剂用量为：L=1.4436=51.8Kmol/h,Y1=,Y2=0.0133

15、(1-0.995)=0.0000665,x2=0, m=0.755,X1=,Y1*=0.755 X1=0.7550.0122=0.0092 Y2*=0,2.在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/标准m3，混合气体的处理量为4500标准m3/h。氨的回收率为95%，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s。气相体积吸收系数为0.06kmol/(m3h)。操作压强为101.33kPa、温度为30，在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。试求：1.用水量(kg/h)；2.塔径和塔高（m）；,3、解： 1.用水量,3、有一填料吸收塔，填料层高m，塔径m，处理丙酮

16、的空气混合气，其中空气的流量为92kmol/h，入塔气浓度Y1=0.05(摩尔比，下同)，操作条件为101.33kPa，25，用清水逆流吸收，出塔水浓度X1=0.0194 ，出塔气浓度Y2=0.0026，平衡关系为Y2X，试求：（） ； （）目前情况下每小时可回收多少丙酮？（）若把填料层增加3m，每小时可回收多少丙酮？,解：（）,(2) 每小时可回收丙酮,（3）填料层的增加实际是增加了传质单元数，提高了分离效果。,每小时可回收丙酮,总复习,一、判断题在精馏塔内任意1块理论板，其气相露点温度大于液相的泡点温度。（ ）组分A和B的相对挥发度=1的混合溶液不能用普通精馏的方法分离。（ ）根据恒摩尔流

17、假设，精馏塔、提馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。（ ）当分离要求和回流比一定时，进料的q值越大，所需总理论板数越多。（ ）精馏段操作线方程为y=0.65x+0.4，绝不可能。（ ）答案：1. 2. 3. 4. 5. ,二、选择题,1.精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）A 理论板假定；B 理想物系；C 塔顶泡点回流； D 恒摩尔流假定 2某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成XA=0.5时泡点为t1，与之相平衡的气相组成Ya=0.75时，相应的露点为t2，则（ ）.A t1=t2 B t1t2； C t1t2 D 无法判断3.操作中连续精馏塔,如果采用的回流比小于原回流比,则( ).A

18、 XD、XW均增加； B XD减少，XW增加； C XD、XW均不变；D 不能正常操作。答案：1.D 2.A 3.B,1.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为 。答案：0.42.连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越 ，若进料气液比为4:1（摩尔）时，则进料热状况参数为 。答案：不利；0.2,3.当分离要求和回流比一定时， 进料的值最小，此时分离所需的理论板数 。答案：过热蒸气；最多4.若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：所得馏出物平均浓度_；所得残液浓度_;

19、馏出物总量_。答案：简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度；两种情况的残液浓度相同；平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量。,5.当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 ，塔顶温度 ，塔釜温度 。 答案：减小；增加；增加6.某二元理想溶液中轻组分组成为0.4（摩尔分数），经平衡蒸馏后，闪蒸罐顶的气体量与罐底的液体量的比率为（摩尔），相对挥发度为2.5，闪蒸后气相中易挥发组成为 _, 液相中易挥发组成为 _.答案：0 .688；0.312,例1、在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进料平均组成xf

20、=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？,解：,1. 当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将_，其结果是使出塔吸收液的浓度_，而吸收推动力相应_。答案：变小；变大；变小2.传质单元数及反映 _。则与设备的型式、设备中的操作条件有关, 表示_,是吸收设备性能高低的反映。答案：分离任务的难易；完成一个传质元所需的

21、填料层高度,3.难溶气体属_控制，主要传质阻力集中于_側。答案：液膜；液膜 4.生产中常见的脱吸方法有_,_和_。答案：通入惰性气体；通入水蒸气；降压,选择题,1.下述说法中错误的是_。理想溶液满足拉乌尔定律，也满足亨得定律；理想溶液满足拉乌尔定律，但不满足亨利定律；非理想稀溶液满足亨利定律，但不满足拉乌尔定律；服从亨利定律并不说明溶液的理想性，服从拉乌尔定律才表明溶液的理想性答案：B,2.下述说法中错误的是_.A.溶解度系数H值很大，为易溶气体；B.亨利系数E值很大，为易溶气体；C. 享利系数E值很大，为难溶气体；D. 平衡常数m值很大，为难溶气体；答案：B,3.下述说法中错误的是_。板式塔

22、内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；精馏用板式塔，吸收用填料塔；精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔；吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。答案：B,4.下述说法中正确的是_。用水吸收氨属难溶气体的吸收，为液膜阻力控制；常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制；用水吸收氧属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制；用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液阻力忽略。答案：,5.下列各项中属于物性参数的是 _。.气膜吸收系数； .分子扩散系数；.涡流扩散系数； .脱吸因数。答案：6. 操作中的吸收塔，当其他操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将 ；又当用清水作吸收剂时，其

23、他操作条件不变，仅降低入塔气体浓度，则吸收率将 。A增大；B降低； C. 不变；D. 不确定；答案A：C,分析: 第一问因为吸收剂入塔浓度下降,使塔内传质推动力增大,传质效果提高,从而使气体出塔浓度下降,吸收率增大.第二问因为Z、不变,可知也不变由,例题与习题2,2.采用常压气流干燥器干燥某种湿物料，在热空气以一定的速度吹送湿物料的同时，湿物料被干燥。已知操作条件如下：（1）空气的状态：进预热器前，t0=15，H0=0.0073kg水/kg干空气；进干燥器前，t1=90，出干燥器后，t2=50(2)物料的状态：进干燥器前，1=15，X1=0.15kg水/kg干物料；出干燥器后，2=40，X2=

24、0.01kg水/kg干物料；绝干物料比热容cs=1.156kJ/(kg干物料K)。3）干燥器的生产能力：250kg/h(按干燥产品计)。试求以m3/h表示的原空气消耗量以及预热器中的传热量。假设热损失可忽略不计。,解：物料中的绝干物料量为：,干燥中的水分蒸发量为：,W=Gc(X1-X2)=248(0.15-0.01)=34.7kg水/h,因干燥器中无补充加热，且热损失又忽略不计，若设物料经干燥器后带走的热量也可忽略不计，则此干燥器可视为理想干燥器，即为等焓干燥过程。由题给条件可在湿空气的H=I图上查得：I0=33kJ/kg干空气，I1=110kJ/kg干空气，H2=0.0235kg水/kg干空气。,则绝干空气消耗量为：,所需原空气消耗量为：,预热器的传热量为：,QP=L(I1-I0)=2140(110-33)=164800kJ/h=45.7kW,