化工分離工程知識(shí)點(diǎn)

1、1. 什么叫相平衡？相平衡常數(shù)的定義是什么？2. 由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由焰最?。粍?dòng)力學(xué)上看相問表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi簡(jiǎn)述分離過程的特征？什么是分離因子，敘述分離因子的特征和用途。答：分離過程的特征：分離某種混合物成為不同產(chǎn)品的過程，是個(gè)嫡減小的過程，不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要外界對(duì)系統(tǒng)作功(或輸入能量)方能進(jìn)行。3. VV1分離因子表小任一分離過程所達(dá)到的分離程度。定義式：ij/Xixj請(qǐng)推導(dǎo)活度系數(shù)法計(jì)算汽液相平衡常數(shù)的關(guān)系式。汽液相平衡關(guān)系：?4. 汽相：?7mp液相：?iXifiOLOL相平衡常數(shù)：Ki里=XiP請(qǐng)寫出活度系數(shù)

2、法計(jì)算汽液相平衡常數(shù)的關(guān)系式，并指出關(guān)系式中各個(gè)物理量的含義什么是設(shè)計(jì)變量，如何通過各單元設(shè)計(jì)變量確定裝置的設(shè)計(jì)變量。在設(shè)計(jì)時(shí)所需要指定的獨(dú)立變量的數(shù)目，即設(shè)計(jì)變量。uee_ NiNvNcNrn(C2)在裝置中某一單元以申聯(lián)的形式被重復(fù)使用，則用山以區(qū)別丁一個(gè)這種單元丁其他種單元的聯(lián)結(jié)情況，每一個(gè)重復(fù)單元增加一個(gè)變量。 各個(gè)單元是依靠單元之間的物流而聯(lián)結(jié)成一個(gè)裝置，因此必須從總變量中減5. 去那些多余的相互關(guān)聯(lián)的物流變量數(shù)，或者是每一單元間物流附加(C+2)個(gè)什么叫活晰分割法，什么叫非活晰分割法？什么是分配組分與非分配組分？非關(guān)鍵組分是否就一定是非分配組分？答：活晰分割法指的是多組分精僻中僻出

3、液中除了重關(guān)鍵組分(HK)之外，沒有其它重組分；釜液中除了輕關(guān)鍵組分(LK)之外，沒有其它輕組分。非活晰分割表明各組分在頂釜均可能存在。在頂釜同時(shí)出現(xiàn)的組分為分配組分；只在頂或釜出現(xiàn)的組分為非分配組分。一股情況下，LK、HK和中間組分為分配組分；非關(guān)鍵組分可以是分配組分,也可以是非分配組分，所以非關(guān)鍵組分不一定是非分配組分。6. 敘述用簡(jiǎn)捷法作普通精僻過程理論板數(shù)的步驟。 簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板數(shù)步驟根據(jù)工藝條件及工藝要求，找出一對(duì)關(guān)鍵組分。 由活晰分割估算塔頂、塔釜產(chǎn)物的量及組成。 根據(jù)塔頂塔釜組成計(jì)算相應(yīng)的溫度、求出平均相對(duì)揮發(fā)度。 用Fenske公式計(jì)算Nm。 用Underwood法計(jì)算Rm，

4、并選適宜的操作回流比R。 確定適宜的進(jìn)料位置。根據(jù)Rm,R,Nm，用Gilliland圖求理論板數(shù)N。7. 萃取精僻中，萃取劑在何處加入？為何？答：在萃取精僻塔頂下幾塊理論板、進(jìn)料板以上幾塊理論板處加入，在進(jìn)料板以上幾塊板加入可以使全塔范圍內(nèi)保持較高的溶劑濃度，在塔頂下保留幾塊理論板是為了防止萃取劑從萃取精僻塔頂帶出，起到回收溶劑的作用。8. 簡(jiǎn)述萃取精僻過程中塔內(nèi)流率分布特點(diǎn)。答：萃取精僻塔內(nèi)由于大量溶劑的存在，影響塔內(nèi)汽液流率分布。大量溶劑溫升導(dǎo)致塔內(nèi)汽相流率越往上走愈小，液相流率越往下流越大。對(duì)于溶劑而言，各板下流的溶劑液相流率大于其進(jìn)料流率，且溶劑揮發(fā)性越大，兩者差值越大。9. 萃取精

5、僻和共沸精僻的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？答：相同點(diǎn)：都是加入溶劑改變?cè)芤旱南鄬?duì)揮發(fā)度，使其可以用精僻方法分離。不同點(diǎn)：1）可供選擇的共沸劑數(shù)目遠(yuǎn)不及萃取劑多，且萃取劑用量不像共沸劑受限制；2）共沸劑從塔頂蒸出，萃取劑從塔底出，因此消耗能量多；3）共沸精僻受組成限制，操作條件比較苛刻，萃取精僻可在較大范圍變化，操作比較容易，流程較簡(jiǎn)單，只用于連續(xù)操作；4）同樣壓力下共沸精僻溫度低，適于熱敏性物料。10. 吸收的有利條件是什么?低溫、高壓、高的氣相濃度、低的液相濃度、高的用量、低的氣相量。試分板吸收因子對(duì)吸收過程的影響吸收因子A=L/(VKi),吸收因子越大對(duì)吸收有利，所需的理論板數(shù)越少，反之亦然。

6、m吸q與蒸務(wù)的異同點(diǎn)相同點(diǎn)I)都是分離操作2：割是氣液兩間專員過程3)可以在同樣設(shè)備中操作不可點(diǎn)12.吸收原理利用溶解度不同揮發(fā)度不同第二物相產(chǎn)生方法從外界引入從內(nèi)部產(chǎn)生1操作方法吸收精簡(jiǎn)兩次次獲得相傳謹(jǐn)方向單向傳質(zhì)雙向傳質(zhì)13.逐級(jí)計(jì)算法的起點(diǎn)如何確定？適宜的進(jìn)料板位置如何確定？計(jì)算起點(diǎn)的確定對(duì)丁只有輕非關(guān)鍵組分的物系，開始。對(duì)丁只有重非關(guān)鍵組分的物系，開始。如果進(jìn)料中既有輕非關(guān)鍵組分，僻出液的組成可以準(zhǔn)確估計(jì)，計(jì)算應(yīng)該從塔頂塔釜液的濃度可以準(zhǔn)確估計(jì)，計(jì)算應(yīng)該從塔底乂有重非關(guān)鍵組分，則無論是僻出液或釜液的組成都不容易準(zhǔn)確估計(jì)?？梢苑謩e從兩端開始往進(jìn)料級(jí)計(jì)算適宜進(jìn)料位置確定方法之二：適宜進(jìn)料位

7、置的近似確定方法是以輕，重關(guān)鍵組分的濃度之比作為精僻效果的準(zhǔn)則，當(dāng)逐級(jí)從上向下計(jì)算時(shí)，要求輕、重關(guān)鍵組分汽相濃度比值降低越快越好，如果滿足：性旦史則第j級(jí)為進(jìn)料級(jí)yHk,j1yHK,j1qRSXLK,jXHk,jRXLK,j1XHk,j1R從下往上計(jì)算時(shí)，要求輕、重關(guān)鍵組分液相濃度比值增加越快越好，如果滿足:XLK,jXHK.iS則第j級(jí)為進(jìn)料級(jí)XLK,j114. XHK,j1qS影響氣液傳質(zhì)設(shè)備的生產(chǎn)能力的因素有哪些?15. 液泛霧沫夾帶壓力降停留時(shí)間實(shí)際板和理論板的差異表現(xiàn)在那些地方，這些差異的影響應(yīng)用什么方法來處理？實(shí)際板和理論板的差異1）理論板假定離開該板的汽、液兩相達(dá)到平衡；2）理論

8、板上相互接觸的汽液兩相完全混合，板上液相濃度均一，等丁離開該板溢流液的濃度；3）實(shí)際板上汽液兩相存在不均勻流動(dòng)，停留時(shí)間有明顯差異；4）實(shí)際板存在霧沫夾帶、漏液和液相火帶泡沫現(xiàn)象。16. 為考慮上述各種差異的影響，引進(jìn)了幾種效率1）全塔效率，乂稱為總板效率2）Murphree板效率，乂稱干板效率3）點(diǎn)效率4）理論板當(dāng)量高度（HETP5）傳質(zhì)單元高度目前常用的效率有哪幾種？影響效率的因素有哪些？17. 全塔效率默弗里板效率點(diǎn)效率填料塔的等板高度影響因素：傳質(zhì)速率流型和混合效應(yīng)霧沫夾帶物性的影響精僻過程的不可逆性表現(xiàn)在那些方面，節(jié)省精僻過程能耗有哪些措施。精僻過程的不可逆性1）流體流動(dòng)，在流體流動(dòng)

9、時(shí)有壓力降，當(dāng)塔板數(shù)較多時(shí)，壓力降也要加大，同時(shí)塔頂釜的溫差也會(huì)加大,亦即W凈增大2）傳熱（1）一定溫度梯度的熱量傳遞塔再沸器和冷凝器中介質(zhì)存在溫差，因溫差傳熱過程而引起的有效能損失為DQT°（S工）（2）不同溫度物流的直接混合，塔內(nèi)上升蒸汽與下流液體直接接觸產(chǎn)生熱交換時(shí)的溫差，是使精僻過程熱力學(xué)下降的重要因素3）傳質(zhì)通過一定濃度梯度的質(zhì)量傳遞或不同化學(xué)位物流的直接混合。即上升蒸汽與下流液體進(jìn)行傳質(zhì)過程時(shí)，兩相濃度與平衡濃度的差別。節(jié)省精僻過程能耗的一些措施：1）有效能的充分回收及利用；2）減少過程的凈耗功；3）減少質(zhì)量傳遞中的濃度梯度（y）;4）多效精僻;5）熱泵精僻設(shè)計(jì)一個(gè)脫乙烷

10、塔，從含有6個(gè)輕燃的混合物中回收乙烷，進(jìn)料組成、各組分的相對(duì)揮發(fā)度和對(duì)產(chǎn)物的分離要求見設(shè)計(jì)條件表。試求所需最少理論板數(shù)及全回流條件下儲(chǔ)出液和釜液的組成。脫乙烷塔設(shè)計(jì)條件編P進(jìn)料組分mol%1CH45.07.3562C2H635.02.0913GHs15.01.000420.00.9015i-C4H010.00.5076nGH。15.00.408設(shè)計(jì)分離要求儲(chǔ)出液中C3H6濃度<2.5mol%釜液中C2H6濃度<5.0mol%解：根據(jù)題意，組分2（乙烷）是輕關(guān)鍵組分，組分3（丙烯）是重關(guān)鍵組分，而組分1（甲烷）是輕組分，組分4（丙烷）、組分5（異丁烷）和組分6（正丁烷）是重組分。要用

11、芬斯克公式求解最少理論板數(shù)需要知道儲(chǔ)出液和釜液中輕、重關(guān)鍵組分的濃度，即必須先由物料衡算求出x2D及X3W°,取100摩爾進(jìn)料為基準(zhǔn)。假定為清晰分割，即x4D0,x5D0,x6D0,0.95x,w0,則根據(jù)物料衡算關(guān)系列出下表:編勺組分進(jìn)料，fi儲(chǔ)出液，di釜液，w1CHI5.05.00一2CM(LK)35.031.893.113C3Ho(HK15.00.9514.054C3H820.0一20.005i-C4H1010.0一10.006n-C4Hi015.0一15.00100.037.8462.16用式（3-11）計(jì)算最少理論板數(shù):31.89lg3.1114.05Nm5一w00000

12、96i.0.95r6.7917.35614.05Xi,wWi/W1.5106(摩爾分率)同理可計(jì)算出組分4,5,6在儲(chǔ)出液中的摩爾數(shù)和濃度：d40.6448,d50.0067,d60.0022X4,D0.017,X5,D1.77104,X6,D5.8105可見，CH、i-C4H0和n-C4H0按清晰分割是合理的。G8按清晰分割略有誤差應(yīng)再行試差。"法為將d4的第一次計(jì)算值作為初值重新做物料衡算列表求解如下：編號(hào)組分進(jìn)料，fi儲(chǔ)出液，di釜液，W1CH5.05.00一2QHs(LQ35.035.00.05W0.05W3QHs(HK15.00.025D15-0.025D4GHs20.00

13、.644819.35525i-C4H1010.010.00006n-C4Hi015.015.0000100.0DW解D和W完成物料衡算如下：編號(hào)組分進(jìn)料，fi儲(chǔ)出液，di釜液，W1CH5.05.00一2QHs(LQ35.031.92673.07333QHs(HK15.00.963414.03664GH20.00.6448*19.3552*5i-C4H1010.010.00006nGHw15.015.0000100.038.534961.4651*需核實(shí)的數(shù)據(jù)再用式(3-11)求Nk:31.92670.9634lg3.073314.0366Nm6.805為核實(shí)清晰分割的假設(shè)是否合理，計(jì)算塔釜液重

14、CH的摩爾數(shù)和濃度:校核d4：20d4140.9016.80514.°3660.653些40.901680514.0366由于d4的初值和校核值基本相同，故物料分配合理。1.某原料氣組成如下：組分CH4C2H6C3H8i-C4Hi0n-C4Hi0i-C5Hi2n-C5Hi2n-C6Hi4y0(摩爾分率)0.7650.0450.0350.0250.0450.0i50.0250.045先擬用不揮發(fā)的輕類液體為吸收劑在板式塔吸收塔中進(jìn)行吸收，平均吸收溫度為38C，壓力為i.0i3Mpa，如果要求將i-C4Hi0回收90%。試求：(1) 為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。(2) 操作液氣比為

15、組小液氣比的1.1倍時(shí)，為完成此吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。(3) 各組分的吸收分率和離塔尾氣的組成。求塔底的吸收液量解：由題意知，i-C4Hi0為關(guān)鍵組分由P=1.013Mpa,t平=38C查得K關(guān)=0.56(P-T-K圖)在最小液氣比下N=°,A關(guān)=中關(guān)=0.9(LV)minK關(guān)A關(guān)=0.560.9=0.504LV1.1(X)minLA關(guān)K關(guān)V關(guān)=1.10.504=0.55440.55440.560.99,A”g(1NlogA所以理論板數(shù)為0.990.9log()109!19.48(3)它組分吸收率公式Ailog0.99組分進(jìn)料量相平衡常數(shù)KiAii被吸收量塔頂尾氣數(shù)量組成CH476.517.40.0320.0322.44874.050.923C2H64.53.750.1480.1480.6683.8340.048C3H83.51.30.4260.4261.4912.0090.025i-C4Hi02.50.560.990.902.2500.2500.003n-C4Hi04.50.41.3860.994.4550.0450.0006i-C5Hi21.50.183.081.001.5000.00.0LVK'AN1AA1計(jì)算結(jié)果如下:n-C5H122.50.1443.851.002.5000.00.0n-C6H144.5