化工分離工程知識點

什么叫相平衡？相平衡常數(shù)的定義是什么？系的自由焓最?。粍恿W(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi簡述分離過程的特征？什么是分離因子，敘述分離因子的特征和用途。程，不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要外界對系統(tǒng)作功（或輸入能量）方能進(jìn)行。y yi j y yi j分離因子表示任一分離過程所達(dá)到的分離程度。定義式：ij x xi j汽液相平衡關(guān)系：?V?Li i汽相：?VVyPi i iLxfOLi ii iy

fOL相平衡常數(shù)：K i ii x VPi i量的含義在設(shè)計時所需要指定的獨立變量的數(shù)目，即設(shè)計變量。NuNeNeN

n(C2)i v c r①在裝置中某一單元以串聯(lián)的形式被重復(fù)使用，則用N以區(qū)別于一個這種單r元于其他種單元的聯(lián)結(jié)情況，每一個重復(fù)單元增加一個變量。C+2）等式。非關(guān)鍵組分是否就一定是非分配組分？(HK(LK)之外，沒有其它輕組分。非清晰分割表明各組分在頂釜均可能存在。在頂釜同時出現(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。HK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。簡捷法計算理論板數(shù)步驟①根據(jù)工藝條件及工藝要求，找出一對關(guān)鍵組分。②由清晰分割估算塔頂、塔釜產(chǎn)物的量及組成。③根據(jù)塔頂塔釜組成計算相應(yīng)的溫度、求出平均相對揮發(fā)度。④用Fenske公式計算N 。m⑤用Underwood法計算Rm，并選適宜的操作回流比R。⑥確定適宜的進(jìn)料位置。根據(jù)R ,R,N ，用Gilliland圖求理論板數(shù)N。m m萃取精餾中，萃取劑在何處加入？為何？論板是為了防止萃取劑從萃取精餾塔頂帶出，起到回收溶劑的作用。簡述萃取精餾過程中塔內(nèi)流率分布特點。答：萃取精餾塔內(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。萃取精餾和共沸精餾的相同點和不同點是什么？離。不同點：1受限制；共沸劑從塔頂蒸出，萃取劑從塔底出，因此消耗能量多；作比較容易，流程較簡單，只用于連續(xù)操作；同樣壓力下共沸精餾溫度低，適于熱敏性物料。吸收的有利條件是什么？試分板吸收因子對吸收過程的影響吸收因子A=L/（VKi亦然。計算起點的確定開始。開始。組成都不容易準(zhǔn)確估計?？梢苑謩e從兩端開始往進(jìn)料級計算適宜進(jìn)料位置確定方法之二：y y

LK,j1

LKj1j級為進(jìn)料級y y RS Hk,j1 HK,j1RS從下往上計算時，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：xx LK,

x LK,jxxx xxR Hk,j R

SHK,jS

則第j級為進(jìn)料級xx xx LK,j1 LK,j1x x RS Hk,j1 HK,j1RS液泛霧沫夾帶壓力降停留時間理？實際板和理論板的差異1）2）溢流液的濃度；3）實際板上汽液兩相存在不均勻流動，停留時間有明顯差異；4）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，又稱為總板效率2）Murphree3）點效率理論板當(dāng)量高度（HETP）傳質(zhì)單元高度影響因素：傳質(zhì)速率流型和混合效應(yīng)霧沫夾帶物性的影響精餾過程的不可逆性流體流動，在流體流動時有壓力降，當(dāng)塔板數(shù)較多時，壓力降也要加大，同時塔頂釜的溫差也會加大，亦即W 增大凈傳熱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HLDQT(T T)HL0 TTH L時的溫差，是使精餾過程熱力學(xué)下降的重要因素傳質(zhì)流液體進(jìn)行傳質(zhì)過程時，兩相濃度與平衡濃度的差別。節(jié)省精餾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）度梯度（y；4）多效精餾；5）熱泵精餾6組成。編號脫乙烷塔設(shè)計條件進(jìn)料組分 mol %1CH 5.07.35642CH35.02.091263CH15.01.000364CH20.00.901385i-CH10.00.5074106n-CH15.00.408410設(shè)計分離要求餾出液中C3H6濃度 ≤2.5mol%釜液中C2H6濃度 ≤5.0mol%解：根據(jù)題意，組分乙烷）是輕關(guān)鍵組分，組分丙烯）是重關(guān)鍵組分，而組分甲烷）是輕組分，組分丙烷、組分異丁烷）和組分正丁烷）xx。2,D 100x0x0x0，4,D 5,D 6,Dx

0，則根據(jù)物料衡算關(guān)系列出下表：編號組分進(jìn)料，fi餾出液，di釜液，wi1CH45.05.00－2CH（LK）2635.031.893.113CH（HK）3615.00.9514.054CH3820.0－20.005i-CH41010.0－10.006n-CH41015.0－15.00100.0用式（3-11）計算最少理論板數(shù)：

37.84

62.16lglg3.1131.890.95 14.05m lg

6.79為核實清晰分割的假設(shè)是否合理，計算塔釜液重CH的摩爾數(shù)和濃度：4w 5 0.000096i 0.951 7.3566.7914.05x1,W

w/W106 （摩爾分率）1同理可計算出組分4，5，6在餾出液中的摩爾數(shù)和濃度：d 0.6448，d 0.0067，d 0.00224 5 6x 0.017，x 1.77104，x 1054,D 5,D 6,Di-CH和n－CH按清晰分割是合理的。CH4 410 410 38差。其方法為將d的第一次計算值作為初值重新做物料衡算列表求解如下：4編號組分進(jìn)料，fi餾出液，di釜液，wi1CH45.05.00－2CH（LK）2635.035.0－0.05W0.05W3CH（HK）3615.00.025D15－0.025D4CH3820.00.644819.35525i-CH41010.0－10.00006n-CH41015.0－15.0000100.0 D WDW編號組分進(jìn)料，fi餾出液，di釜液，wi1CH45.05.00－2CH（LK）2635.031.92673.07333CH（HK）3615.00.963414.03664CH3820.00.6448*19.3552*5i-CH41010.0－10.00006n-CH41015.0－15.0000*需核實的數(shù)據(jù)再用式（3-11）求Nm

100.0

38.5349

61.4651lg3.0733lg3.073331.92670.9634 14.0366m lg2.091d4

2014.03660.9016.805d

0.653 114.03660.9016.805 由于d4的初值和校核值基本相同，故物料分配合理。某原料氣組成如下：組分 CH4 C2H6 C3H8i-C4H10n-C4H10i-C5H12n-C5H12 y0(摩爾分率)0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045先擬用不揮發(fā)的烴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38℃，壓力為1.013Mpa，如果要求將i-C4H10回收90%。試求：為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。1.1數(shù)。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-C4H10為關(guān)鍵組分由P=1.013Mpa，t平=38℃查得K =0.56(P-T-K圖)關(guān)(1)在最小液氣比下N=∞，A =中=0.9關(guān) 關(guān)V（L）Vmin

KA關(guān)

=0.560.9=0.504(2)LV1LV）=1.10.504=0.5544minA L

0.5544

0.99關(guān) KV關(guān)關(guān)

0.56所以理論板數(shù)為log（

A

） 0.990.9）1N 11

10.9

19.48logA log0.99(3)它組分吸收率公式Ai組分進(jìn)料組分進(jìn)料相平衡常數(shù)Ai被吸收塔頂尾氣i

L，VK i

AN1AAN1iiiCH4量76.5Ki17.40.0320.032量2.448數(shù)量74.05組成0.923C2H64.53.750.1480.1480.6683.8340.048C3H83.51.30.4260.4261.4912.0090.025i-C4H102.50.560.990.902.2500.2500.003n-C4H104.50.41.3860.994.4550.0450.0006i-C5H121.50.183.081.001.5000.00.0n-C5H122.50.1443.851.002.5000.00.0n-C6H144.50.0569.91.004.5000.00.0合計100.0---19.81080.190以CH4為例：L

0.03