何为相和相平衡答相就是指在系统中具有相同物理性质和性质的均匀
精馏操作知识问答
精馏操作基本知识50问答目录1、何为相和相平衡: (3)2、何为饱和蒸汽压? (3)3、何为精馏,精馏的原理是什么? (3)4、什么是露点? (4)5、什么是泡点? (4)6、什么是沸点? (4)7什么是潜热? (4)8、什么是显热? (4)9什么是回流比 (4)10、什么是最小回流比? (5)11、什么是全回流? (5)12、最适宜回流比是怎样确定的? (5)13、什么是精馏塔的压力降? (5)14、什么是空塔速度?它与孔速有什么关系? (5)15、什么是塔的开孔面积?开孔率是怎样确定的? (6)16、什么是液泛? (6)18、什么是液体泄漏? (6)19、什么是操作弹性? (6)20、什么是返混现象? (7)21、什么是物料平衡?物料平衡在精馏操作中的意义是什么? (7)22、什么是最适宜的进料板位置? (7)23、什么是塔板效率? (7)24、什么是填料的当量高度? (8)25、什么是填料的喷淋密度? (8)26、什么是填料层的持液量? (8)27、什么是填料塔?有什么优、缺点? (8)28、在使用填料时都有哪些要求? (8)29、浮阀塔板的结构是怎样的?是怎样工作的? (8)30、浮阀塔板有哪些优缺点? (8)31、塔高、塔径对产量和质量有什么影响? (9)32、精馏操作的影响因素有哪些? (9)33、精馏塔操作压力的变化对精馏操作有什么影响? (9)34、进料状态对精馏操作有什么影响? (10)35、进料量的大小对精馏操作有什么影响? (10)36、进料组成的变化对精馏操作有什么影响? (11)37、进料温度的变化对精馏操作有什么影响? (11)38、塔内上升蒸汽的速度和蒸发釜加热量的波动对精馏操作有什么影响? (11)39、回流比的大小对精馏操作有什么影响? (11)40、塔顶冷剂量的大小对精馏操作有什么影响? (11)41、塔顶采出量的大小对精馏操作有什么影响? (12)42、塔底采出量的大小对精馏操作有什么影响? (12)43、塔的安装对精馏操作有什么影响? (12)44、填料塔在操作上有什么要求? (13)45、精馏塔的操作应该掌握好哪三个平衡? (13)46、精馏操作中影响塔压变化的因素有哪些?该如何调节? (14)47、在精馏操作中如何调整进料口的位置? (14)48、对采用强制回流的精馏塔,回流突然中断是什么原因?怎样处理? (14)49、精馏操作中出现液泛现象如何处理? (14)50、控制精馏塔的釜液面有什么意义? (15)1、何为相和相平衡:答:相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间往往有一个相界面,把不同的相分别开。
精馏工艺操作基本知识
8、什么是显热?
纯物质在不发生相变和化学反应的条件下, 因温度的改变而吸收或放出的热量叫显热。
9什么是回流比
在精馏过程中,混合液加热后所产生的蒸汽由塔 顶蒸出,进入塔顶冷凝器。蒸汽在此冷凝(或部 分冷凝)成液体,将其一部分冷凝液返回塔顶沿 塔板下流,这部分液体叫做回流液;将另一部分 冷凝液(或未凝蒸汽)从塔顶采出,作为产品。 回流比就是回流液量与采出量的重量比,通常以 通常以R来表示,即 R=L/D 式中R-回流比 L-单位时间内塔顶回流液体量,公斤/小时。 D-单位时间内塔顶采储量,公斤/小时。
5.什么是泡点?
液体混合物在一定压力下加热到某一温度 时,液体中出现的第一个很小的气泡,即 刚开始沸腾时的温度叫该液体在指定压力 下的泡点温度,简称泡点。处于泡点温度 下的液体称为饱和液体,即精馏塔的釜温 温度。应该说明,这第一个很小的气泡, 也不是纯组分,它的组成也是有相平衡关 系决定的。
6、什么是沸点?
精馏塔的操作
1.精馏操作的影响因素有哪些?
除了设备问题以外,精馏操作过程的影响 因素主要有以下几个方面:塔的温度和压 力(包括塔顶、塔釜和某些有特殊意义的 塔板);进料状态;进料量;进料组成; 进料温度;塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的 加热量;回流量;塔顶冷剂量;塔顶采出 量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔顶 和塔底产品的组成要求来对这几个影响因 素进行调节。
11、什么是全回流?
在精馏操作中,把停止塔进料、塔釜出料 和塔顶出料,将塔顶冷凝液全部作为回流 液的操作,成为全回流。全回流操作,多 半用在精馏塔的开车初期,或用在生产不 正常时精馏塔的自生循环操作中。
12.什么是液泛?
在精馏操作中,下层塔板上的液体涌至上层塔板, 破坏了塔的正常操作,这种现象叫做液泛。 液泛形成的原因,主要是由于塔内上升蒸汽的速 度过大,超过了最大允许速度所造成的。另外在 精馏操作中,也常常遇到液体负荷太大,使溢流 管内液面上升,以至上下塔板的液体连在一起, 破坏了塔的正常操作的现象,这也是液泛的一种 形式。以上两种现象都属于液泛,但引起的原因 是不一样的。
回流比对精馏的影响
回流比,它对精馏有什么影响?答:在空气精馏中,回流比一般是指塔内下流液体量与上升蒸气量之比,它又称为液气比。
而在化工生产中,回流比一般是指塔内下流液体量与塔顶馏出液体量之比。
精馏产品的纯度,在塔板数一定的条件下,取决于回流比的大小。
回流比大时所得到的气相氮纯度高,液相氧纯度就低。
回流比小时得到的气相氮纯度低,液相的氧纯度就高。
这是因为温度较高的上升气与温度较低的下流液体在塔板上混合,进行热质交换后,在理想情况下它们的温度可趋于一致,即达到同一个温度。
这个温度介于原来的气、液温度之间。
如果回流比大,即下流的冷液体多或者上升的蒸气少时,则气液混合温度必然偏于低温液体一边,于是上升蒸气的温降就大,蒸气冷凝得就多。
因氧是难挥发组分,故氧组分冷凝下来相应也较多些,这样离开塔板的上升气体的氮浓度也提高得快。
每块塔板都是如此,因此在塔顶得到的气体含氮纯度就高。
另一方面,因为气液混合温度偏于低温液体一边,于是下流液体的温升就小,液体蒸发得也少,因而液体中蒸发出来的氮组分相应也少些,这样离开塔板的下流液体中氧浓度就提高得慢。
每块塔板都是如此,因而在塔底得到的液体的氧浓度就低。
回流比小时则与上述情况相反,不再重复。
精馏工况的调整,实际上主要就是改变塔内各部位的回流比的大小。
操作工人常说的精馏塔塔温高,实际就是指回流比小;塔温低,就是回流比大的情况。
拼音:hui2liu2bi3英文:reflux ratio精馏操作中,由精馏塔塔顶返回塔内的回流液流量L与塔顶产品流量D的比值,即R=L/D。
回流比的大小,对精馏过程的分离效果和经济性有着重要的影响。
因此,在精馏设计时,回流比是一个需认真选定的参数。
从双组分精馏的图解法计算(见精馏)可知:增大回流比可减少分离所需的理论板数。
但回流比的增大,必要求塔釜产生的蒸气量相应增加。
回流比增大的上限是全回流即进入冷凝器的蒸气在冷凝后全部返回塔中。
在全回流条件下,分离所需的理论板数最少。
相平衡 的名词解释
相平衡的名词解释相平衡是一个涉及到物理、化学、生物和哲学等多个领域的概念。
在不同的学科领域中,相平衡都有着一定的含义和解释。
相平衡可以用于描述物质之间的平衡状态,可以解释生态系统中的平衡现象,也可以用于描述人类思维和行为的平衡状态。
在物理学中,相平衡是指系统中各个相之间物性保持不变的状态。
相是指物质存在于不同的物态中,例如固态、液态和气态。
当系统中的不同相达到动态平衡时,它们之间的物性如密度、压力、温度和化学势等都处于平衡状态。
相平衡的特点是系统内各个部分的物性相互扶持,达到动态平衡的状态。
化学中的相平衡主要指涉及相的物质之间的平衡反应。
在化学反应中,不同相的物质之间通过反应达到平衡,而且该平衡是动态的。
平衡反应不仅包括固态与气态、液态与气态之间的反应,还包括液态与液态以及气态与气态之间的反应。
相平衡在化学实验和工业生产中非常重要,通过维持相平衡,可以控制化学反应的速率和产物的选择,实现更高效的化学合成和反应过程。
生物科学中的相平衡主要用于描述生态系统中的平衡现象。
生态系统是由生物和生物与环境之间相互联系的系统。
在生态系统中,不同生物种群之间存在着各种相互关系,如共生、捕食和竞争等。
相平衡在生态系统中反映了不同生物种群之间的相互依存和互利共生关系。
当各个物种之间的数量和分布相对稳定时,生态系统就达到了相平衡状态。
除了物理、化学和生物领域,相平衡也可以用于解释人类思维和行为的平衡状态。
在认知心理学中,相平衡理论指的是个体在面临冲突与不一致之时,通过调整自身认知、情感和行为来达到一种平衡状态。
例如,一个人同时面临工作压力和家庭责任时,他需要调整自身的行为方式和价值观,以便在工作和家庭之间取得平衡。
通过相平衡,个体可以处理冲突和不一致,实现自身的整合和发展。
总结起来,相平衡是一个跨学科的概念,它涉及到物理、化学、生物和心理等多个领域。
在不同学科中,相平衡有着不同的含义和解释,但总体上都表达了系统内部各个组成部分之间保持一种稳定和相互依赖的状态。
填料塔的操作规程
填料塔的操作规程一、控制参数塔操作控制的典型参数,其中6个流量参数:进料量、塔顶和塔釜产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。
除流量参数外,还有压力、塔釜液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数。
精馏塔常用控制参数压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件,液位恒定阻止了液体累积,压力恒定阻止了气体累积。
对于一个连续系统,若不阻止累积就不可能取得稳态操作,也就不可能稳定。
压力是精馏操作的主要控制参数,压力除影响气体累积外,还影响冷凝、蒸发、温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。
产品组成控制可以直接使用产品组成测定值, 也可以采用代表产品组成的物性,如密度、蒸气压等。
最常用的是采用灵敏点温度。
二、填料塔操作瓶颈及解决方法任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大负荷百分数下操作,而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大,这就使装置中的至少一个部分成为操作瓶颈,填料塔操作中,填料塔的任一部分、塔顶冷凝器、塔釜再沸器等都可能成为操作瓶颈,这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离效率和生产能力,而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率的提高。
1、填料塔为操作瓶颈填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率,超过此负荷范围,会导致分离效率下降、压降升高泛塔等现象,多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈是填料塔本身。
(1)填料塔处理能力的提高①增、降压操作若设备及工艺条件允许,适当增、降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法。
在常压附近,提高压力可使处理量提高,低压、相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不大时,增压操作对处理量提高最大。
压力较高,有时降低压力可提高处理能力,在高压、相对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低很大的场合,降压操作处理量提高较大。
②进料的预热填料塔进料以上填料段和进料以下填料段通常并不是在同一泛点百分数下操作,普通精馏通常为泡点进料,若将进料预热或预冷,可以使塔的上下段负荷发生变化,若进料段以下为操作瓶颈,热进料可降低塔釜热负荷和下段气液相负荷,代价为上段气液相负荷有所增加。
精馏塔操作基本知识
精馏操作基本知识1、何为相和相平衡:答:相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间往往有一个相界面,把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相。
一般情况下,物料在精馏塔内是气、液两相。
在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化,我们称系统处于平衡状态。
平衡时,物质还是在不停地运动,但是,各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化,当条件改变时,将建立起新的相平衡,因此相平衡是运动的、相对的,而不是静止的、绝对的。
比如:在精馏系统中,精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时,要进行传热、传质,其结果是气体部分冷凝,形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化,形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的,当气液两相达到平衡时,其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
2、何为饱和蒸汽压?答:在一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压,它随温度的升高而增加。
众所周知,放在杯子里的水,会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里,并抽走上方的空气,当水不断蒸发时,水面上方气相的压力,即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是,当温度一定时,气相压力最中将稳定在一个固定的数值上,这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
应当注意的是,当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是,液相的水分子仍然不断地气化,气相中的水分子也不断地冷凝成液体,只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度,液体量才没有减少,气体量也没有增加,气体和液体达到平衡状态。
所以,液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时,气液两相即达到了相平衡。
3、何为精馏,精馏的原理是什么?答:把液体混合物进行多次部分汽化,同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝,使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
《相平衡与相》课件
未来相平衡与相的研究将更加注重跨学科的合作与交流,推动不 同学科之间的深度融合,以解决复杂问题,并促进相关领域的发
展。
对个人学习的建议与展望
加强基础知识的掌握
深入学习和掌握相平衡与相的基础知识,包括相关概念、原理和方法等,是进行深入研 究的前提和基础。
关注前沿动态与进展
及时关注相平衡与相领域的最新研究成果和前沿动态,了解最新的研究趋势和技术进展 ,有助于个人研究的定位和发展。
相平衡的热力学条件
01
02
03
热平衡
两个相之间达到热平衡状 态时,它们的温度相等。 此时,两个相的热力学函 数也相等。
力学平衡
两个相之间达到力学平衡 状态时,它们的外力相等 。此时,两个相的力学性 质也相等。
化学平衡
两个相之间达到化学平衡 状态时,它们的化学势相 等。此时,两个相的化学 性质也相等。
实验设备与材料
实验设备
恒温槽、压力计、天平、烧杯、搅拌器等。
实验材料
待测物质(如乙醇、水等)、纯净水、恒温盐等。
实验步骤与结果分析
实验步骤 1. 准备实验设备和材料,确保实验环境干净整洁。
2. 将待测物质和纯净水加入烧杯中,用搅拌器搅拌均匀。
实验步骤与结果分析
3. 将恒温盐加入恒温 槽中,确保温度稳定 。
相图可用于研究污染物在不同条 件下的存在形态和迁移转化规律
,为环境保护提供依据。
04
相平衡的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验研究相平衡现象,加深对相 平衡理论的理解,培养实验操作和数 据分析能力。
实验原理
相平衡是指在一定条件下,物质的不 同物相之间达到的动态平衡状态。本 实验主要研究液-气相平衡和液-固相 平衡。
第三章相平衡
第三章 相平衡(第一节)
8
例题
解①:当压力一定时, f*=K-Φ+1 即:Φ=K-f*+1 当f*=0时,平衡系统的相数应最多,此时Φ=K+1 因:平衡系统存在下列化学反应:
Na2CO3+H2O= Na2CO3·H2O (s) Na2CO3+7H2O= Na2CO3·7H2O (s) Na2CO3+10H2O= Na2CO3·10H2O (s) 故:R=3,R’=0,K=S-R-R’=2;Φ=K+1=3 结论:在压力一定的条件下,最多可有三相共存。 解②:因Φ=3,故体系中能与碳酸钠水溶液及冰共存的 含水盐最多为一种。
p pAo ( pBo pAo )xB f ( xB )
第三章 相平衡(第三节)
24
一.完全互溶理想溶液的相图
理想溶液的p-x图:
➢液相组成与的蒸气 压的关系:
✓ 液相线: poA与poB 的连线表示的是液 相组成与液面上总 蒸气压的关系。
✓ 液相点:
第三章 相平衡(第三节)
25
一.完全互溶理想溶液的相图
0.0098
0.6106
0.6106
0.6106
20
2.338
-
-
100
101.325
-
-
37相平衡的实验值在p-T图中描出相应的平衡点, 再将平衡点连结成线,就可得到水的相图。
第三章 相平衡(第二节)
16
二.水的相图
水的相图:
p/kPa
dp Hm 1
dT TVm
N
Y
OM 气
B
T/℃
T1 0.0098 100 T2 374
第三章 相平衡(第二节)
19
三.单组分体系的相图
硫磺回收装置技术问答
目录第一篇基础知识篇 2 第二篇工艺技术篇 14 第三篇设备知识篇 33第四篇操作知识篇 47第五篇仪表自控篇 84 第六篇事故处理篇 111 第七篇安全、环保篇 120第一篇基础知识篇第1题原油中硫以什么形态存在?答:硫在原油中的分布一般是随着馏份沸程的升高而增加,大部分集中在重馏份和渣油中,硫在原油中的存在形态已经确定的有:元素硫、硫化氢、硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、环硫醚、二硫化物(RSSR')、噻吩及其同系物。
硫醚是石油中含量很大的硫化物。
硫醚是中性液体,对金属没有腐蚀作用,但是在高温下会分解成活性硫化物。
二硫化物在石油馏份中含量较少,而且多集中在高沸点馏份中。
二硫化物也是中性,不与金属作用,但它的热安定性较差,受热后可分解出活性硫化物,活性硫化物对金属有很强的腐蚀作用。
第2题按原油的含硫量可把原油分为哪几类?答:按原油的含硫量可分为低含硫原油(含硫<0.5%)、含硫原油(含硫0.5~2.0%)、高含硫原油(含硫>2.0%)。
第3题说出硫化氢的重要理化性质。
答:硫化氢是一种无色、具有臭鸡蛋气味的可燃性剧毒气体,分子式为:H2S,分子量为34.08,密度为1.539 Kg/m3,比重为1.19,纯硫化氢在空气中246℃或在氧气中220℃即可燃烧,与空气混合会爆炸,其爆炸极限为:4.3~45.5%。
H2S溶于水,一体积水可以溶解4.65体积H2S,水溶液呈弱酸性(氢硫酸),氢硫酸是不稳定的,易被水溶液中氧氧化,而使其H2S溶液呈混浊(单质硫易析出) 。
第4题说明硫化氢在空气中燃烧的情况?答:硫化氢在空气中燃烧带有淡蓝色火焰,在供氧量不同的情况下,燃烧后会得到不同产物。
过氧情况下: H2S+3/2O2===H2O+SO2+Q氧不足情况下: H2S+1/2O2===H2O+S+QH2S具有较强的还原能力,在常温下,H2S也能在空气中发生氧化反应,因此H2S是强还原剂:缓慢2H2S+O2====2 H2O+2 S+Q第5题说出硫化氢与金属反应的情况?答:H2S能与大多数金属反应生成硫化物,特别是在加热或水蒸汽存在的情况下也能和其它氧化物质生成硫化物。
物理化学相平衡
物理化学相平衡在我们生活的这个世界里,物质以各种各样的形式存在着,它们之间的相互转化和共存遵循着一定的规律,这就是物理化学中的相平衡。
相平衡研究的是在不同条件下,物质的不同相之间的平衡关系。
它不仅是物理化学的重要组成部分,也在许多实际领域,如化工、材料科学、地质科学等,发挥着关键作用。
让我们先来理解一下什么是“相”。
简单来说,相是指系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分。
比如说,一杯水就是一个单相系统,因为水的性质在整个杯子中是均匀的。
但如果在水里加入油,就形成了水相和油相两个不同的相。
相平衡的概念可以通过一些常见的现象来理解。
比如,在一个封闭的容器中,水会不断蒸发变成水蒸气,而水蒸气也会不断凝结成水。
当蒸发和凝结的速率相等时,就达到了气液两相的平衡状态。
再比如,在冬天,湖面上的水会结冰,而冰和水在一定温度下能够稳定共存,这也是一种相平衡。
那么,相平衡是如何实现的呢?这就涉及到热力学的知识。
热力学第一定律告诉我们能量是守恒的,而热力学第二定律则指出了自发过程的方向和限度。
在相平衡中,系统的自由能会达到最小值,从而使得相的组成和性质保持稳定。
相律是描述相平衡系统的重要规律。
它由吉布斯提出,表达式为 F= C P + 2 ,其中 F 表示自由度,C 表示组分数,P 表示相数。
自由度是指在不改变相的种类和数目时,可以独立改变的强度性质的数目,比如温度、压力、浓度等。
通过相律,我们可以对相平衡系统进行分析和计算。
比如说,对于一个单组分系统,如水的气液平衡,组分数 C = 1 ,相数 P = 2 (气相和液相),那么自由度 F = 1 2 + 2 = 1 。
这意味着在温度和压力两个变量中,只有一个可以独立变化。
比如,在一定压力下,水的沸点是固定的,改变压力,沸点也会随之改变。
多组分系统的相平衡就更加复杂了。
以盐水溶液为例,盐和水构成了两个组分。
当盐的浓度不同时,可能会出现不同的相态,如溶液相、固相(盐结晶)等。
填料塔的操作
填料塔的操作是从物料平衡、热量平衡、相平衡及填料塔性能等几个方面考虑,通过控制系统建立并调节塔的操作条件,使填料塔满足分离要求。
控制系统可采用手动、一般自动化仪表或智能计算机操作。
(一)、控制参数I图中表示了塔操作控制的典型参数,其中6个流量参数:进料量、塔顶和塔釜产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。
除流量参数外,还有压力、塔釜液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数。
精馏塔常用控制参数压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件,液位恒定阻止了液体累积,压力恒定阻止了气体累积。
对于一个连续系统,若不阻止累积就不可能取得稳态操作,也就不可能稳定。
压力是精馏操作的主要控制参数,压力除影响气体累积外,还影响冷凝、蒸发、温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。
产品组成控制可以直接使用产品组成测定值, 也可以采用代表产品组成的物性,如密度、蒸气压等。
最常用的是采用灵敏点温度。
(二)、填料塔操作瓶颈及解决方法任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大负荷百分数下操作,而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大,这就使装置中的至少一个部分成为操作瓶颈,填料塔操作中,填料塔的任一部分、塔顶冷凝器、塔釜再沸器等都可能成为操作瓶颈,这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离效率和生产能力,而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率的提高。
1、填料塔为操作瓶颈填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率,超过此负荷范围,会导致分离效率下降、压降升高泛塔等现象,多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈是填料塔本身。
(1)填料塔处理能力的提高①增、降压操作若设备及工艺条件允许,适当增、降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法。
在常压附近,提高压力可使处理量提高,低压、相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不大时,增压操作对处理量提高最大。
(完整版)精馏操作基础知识
精馏操作基本知识1、何为相和相平衡:答:相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间往往有一个相界面,把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相。
一般情况下,物料在精馏塔内是气、液两相。
在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化,我们称系统处于平衡状态。
平衡时,物质还是在不停地运动,但是,各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化,当条件改变时,将建立起新的相平衡,因此相平衡是运动的、相对的,而不是静止的、绝对的。
比如:在精馏系统中,精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时,要进行传热、传质,其结果是气体部分冷凝,形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化,形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的,当气液两相达到平衡时,其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
2、何为饱和蒸汽压?答:在一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压,它随温度的升高而增加。
众所周知,放在杯子里的水,会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里,并抽走上方的空气,当水不断蒸发时,水面上方气相的压力,即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是,当温度一定时,气相压力最中将稳定在一个固定的数值上,这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
应当注意的是,当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是,液相的水分子仍然不断地气化,气相中的水分子也不断地冷凝成液体,只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度,液体量才没有减少,气体量也没有增加,气体和液体达到平衡状态。
所以,液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时,气液两相即达到了相平衡。
3、何为精馏,精馏的原理是什么?答:把液体混合物进行多次部分汽化,同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝,使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
相平衡系统
相平衡系统以相平衡系统为标题,我们来探讨一下它的基本概念和应用。
相平衡系统是指在系统中各个相之间达到平衡状态的系统。
在物理学、化学、生物学等领域中,相平衡系统都起着重要的作用。
我们需要了解什么是相。
相是指具有相同物理和化学性质的物质的集合体。
在一个相平衡系统中,不同的相之间通过平衡态达到稳定状态。
在这个过程中,物质的质量和能量是保持不变的。
相平衡系统在物理学中有着广泛的应用。
例如,热力学中的相平衡系统可以用来描述物质的相变过程,如固体向液体的熔化、液体向气体的蒸发等。
这些相变过程可以通过相平衡曲线来表示,曲线上的点即为相平衡点。
这些相平衡点的存在使得物质在不同相之间可以平衡地转化,维持系统的稳定状态。
在化学领域中,相平衡系统也非常重要。
化学反应过程中,不同相之间的平衡态可以用来描述反应的进行。
例如,在气相反应中,气体分子通过碰撞转化成其他物质,这个过程可以通过相平衡系统来描述。
相平衡系统可以帮助我们理解反应速率、反应平衡以及反应条件等重要的化学性质。
在生物学中,相平衡系统也有着重要的应用。
生物体内的各种化学反应和代谢过程都需要维持相平衡系统。
例如,人体的酸碱平衡是维持生命正常运行的重要因素之一。
当人体酸碱平衡失调时,会影响到许多生理功能,甚至导致疾病的发生。
因此,了解相平衡系统对于生物学研究和医学应用具有重要意义。
除了物理学、化学和生物学领域,相平衡系统还在许多其他领域中得到应用。
例如,在材料科学中,通过控制相平衡系统可以合成出具有特定性能的材料。
在环境科学中,相平衡系统可以用来描述环境中不同物质之间的平衡态,帮助我们理解环境污染的产生和传播。
相平衡系统是一个重要的概念,在物理学、化学、生物学等领域都有着广泛的应用。
通过研究相平衡系统,我们可以更好地理解物质的性质和相互作用,为科学研究和应用提供重要的理论基础。
希望今天的文章能够帮助大家对相平衡系统有一个初步的了解。
炼油基础知识问答
炼油基础知识问答1、天然石油是什么?答:天然石油又称原油。
从外观看,它是从淡黄色、暗绿、暗褐到黑色的流动或半流动的粘稠液体;从元素组成看,它是由极其众多的化合物组成的一种复杂混合物。
2、从化学组成看,原油由哪些元素组成?答:原油主要由碳(C)、氢(H)两大元素组成、是一种以烃类化合物为主的复杂混合物;其中碳占83~87%,氢占1l~14%;其次是含硫、含氮、含氧化合物及胶状沥青状物质等构成的非烃化合物,硫、氮、氧合计占1~4%;再就是微量的重金属元素,如钒V、镍Ni、钠Na、铜Cu、铁Fe、铅Pb……,其含量只有ppm级,以及微量的非金属元素,如砷A、磷P、氯Cl……,其含量只有ppm级或ppb级。
3、石油馏份中烃类分布有何规律?答:汽油馏份(低于200℃)中含有C6~C11的正构烷烃及异构烷烃、单环环烷烃及单环芳香烃;煤、柴油馏份(200~350℃)中,含有C11~C20的正构烷烃及异构烷烃,单环环烷烃及双环、三环环烷烃、以及单环、双环和三环芳香烃;蜡油馏份(350~520℃)中,含有C20~C36左右的正构烷烃及异构烷烃,单环、双环及三环以上的环烷烃和芳香烃。
4、原油中硫以什么形态存在?答:硫在原油馏份中的分布一般是随着馏份沸程的升高而增加、大部分集中在重馏分和渣油中,硫在原油中的存在形态已经确定的有:元素硫(S)、硫化氢(H2S)、硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、环硫醚、硫醚(RSSR)、噻吩及其同系物。
5、原油中氧及其馏分以什么形态存在?答:原油中的氧大部分集中在胶状、沥青状物质中,除此之外,原油中氧均以有机化合物状态存在,这些含氧化合物可分为酸性氧化物和中性氧化物两类。
酸性氧化物中有环烷酸、脂肪酸以及酚类,总称为石油酸。
中性氧化物有醛、酮等,它们在原油中含量极少。
在原油的酸性氧化物中,以环烷酸为最重要,它约占原油酸性氧化物的90%左右。
环烷酸的含量。
因原油产地不同而异,一般多在1%以下。
名词解释 相
名词解释相相就是系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分,相与相之间存在明显的相界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。
相律相律作为物理化学中最具有代表性的规律之一,是吉布斯根据热力学原理得出的,它用于确定相平衡系统中能够独立改变的变量个数。
相和相数、自由度和自由度系数是用来推导相律的基本概念。
自由度是指维持系统相数不变情况下,可以独立改变的变量(如温度、压力、组成等),其个数为自由度数,用F表示。
如纯水在气、液两相平衡共存时,若改变温度同时要维持气液两相共存,则系统的压力必须等于该温度下的饱和蒸汽压而不能任意选择,否则会有一个相消失。
同样,若改变压力,温度也不能任意选择。
即水与水蒸气两相平衡系统中,能独立改变得变量只有一个,即自由度数。
又如任意组成的二组分盐水溶液与水蒸气两相平衡系统,可以改变的变量有三个:温度、压力(水蒸气压力)和盐水溶液的组成。
但水蒸气压力是温度和溶液组成的函数,故这个系统的自由度数。
若盐是过量的,系统中为固体盐、盐的饱和水溶液与水蒸气三相平衡。
当温度一定时,盐的溶解度一定,因而水蒸气压力也一定,能够独立改变的变量只有一个,故系统的自由度数。
要确定一个相平衡系统的自由度数,对于简单的系统可凭经验加以判断,但对复杂系统,如多相、多组分相平衡系统,则需要借助相律加以确定。
相律的主要目的是确定系统的自由度数,即独立变量个数,其基本思路为:自由度数=总变量数-非独立变量数任何一个非独立变量,它总可以通过一个与独立变量关联的方程式来表示,具有多少非独立变量,一定对应多少关联变量的方程式,故有:自由度数=总变量数-方程式数总变量数包括温度、压力及组成。
方程式数:系统中P个相就有P个关联组成的方程。
相平衡化学化工生产中对产品进行分离、提纯时离不开蒸馏、结晶、萃取等各种单元操作,而这些单元操作过程中的理论基础就是相平衡原理。
此外在冶金、材料、采矿、地质等行业过程中,也需要相平衡的知识。
相平衡研究的一项主要内容是表达一个相平衡系统的状态如何随其组成、温度、压力等变量而变化,而要描述这种相平衡系统状态的变化,主要有两种方法:一是从热力学的基本原理、公式出发,推导系统的温度、压力与各相组成间的关系,并用数学公式予以表示,如克拉佩龙方程、拉乌尔定律等;另一种方法是用图形表示相平衡系统温度、压力、组成间的关系,这种图形称为相图。
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何为相和相平衡:
答:相就是指在系统中具有相同物理性质和性质的均匀部分,不同相之间往往有一个相界面,把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相。
一般情况下,物料在精馏塔内是气、液两相。
在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随变化,我们称系统处于平衡状态。
平衡时,物质还是在不停地运动,但是,各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化,当条件改变时,将建立起新的相平衡,因此相平衡是运动的、相对的,而不是静止的、绝对的。
比如:在精馏系统中,精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时,要进行传热、传质,其结果是气体部分冷凝,形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化,形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的,当气液两相达到平衡时,其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
2、何为饱和蒸汽压?
答:在一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压,它随温度的升高而增加。
众所周知,放在杯子里的水,会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里,并抽走上方的空气,当水不断蒸发时,水面上方气相的压力,即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是,当温度一定时,
气相压力最中将稳定在一个固定的数值上,这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
应当注意的是,当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是,液相的水分子仍然不断地气化,气相中的水分子也不断地冷凝成液体,只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度,液体量才没有减少,气体量也没有增加,气体和液体达到平衡状态。
所以,液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时,气液两相即达到了相平衡。
3、何为精馏,精馏的是什么?
答:把液体混合物进行多次部分汽化,同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝,使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝,就能分离为纯或比较纯的组分呢?对于一次汽化,冷凝来说,由于液体混合物中所含的组分的沸点不同,当其在一定温度下部分汽化时,因低沸点物易于气化,故它在气相中的浓度较液相高,而液相中高沸点物的浓度较气相高。
这就改变了气液两相的组成。
当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时,因高沸点物易于冷凝,使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高,而为冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。
这样经过一次部分汽化和部分冷凝,使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。
如果多次的这样进行下去,将最终在液相中留下的基本上是高沸点的组分,在气相中留下的基本上是低沸点的组分。
由此可见,多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行,就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。
液体气化要吸收热量,气体冷凝要放出热量。
为了合理的利用热量,我们可以把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用,也就是使气液两相直接接触,在传热同时进行传质。
为了满足这一要求,在实践中,这种多次部分汽化伴随多次部分冷凝的过程是逆流作用的板式中进行的。
所谓逆流,就是因液体受热而产生的温度较高的气体,自下而上地同塔顶因冷凝而产生的温度较低的回流液体(富含低沸点组分)作逆向流动。
塔内所发生的传热传质过程如下1)气液两相进行热的交换,利用部分汽化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物;2)气液两相在热交换的同时进行质的交换。
温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热二部分汽化。
此时,因挥发能力的差异(低沸点物挥发能力强,高沸点物挥发能力差),低沸点物比高沸点物挥发多,结果表现为低沸点组分从液相转为气相,气相中易挥发组分增浓;同理,温度较高的气相混合物,因加热了温度较低的液体混合物,而使自己部分冷凝,同样因为挥发能力的差异,使高沸点组分从气相转为液相,液相中难挥发组分增浓。
精馏塔是由若干塔板组成的,塔的最上部称为塔顶,塔的最下部称为塔釜。
塔内的一块塔盘只进行一次部分汽化和部分冷凝,塔盘数愈多,部分汽化和部分冷凝的次数愈多,分离效果愈好。
通过整个精馏过程,最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分,塔釜得到的基本上是难挥发的组分。
4、什么是露点?
答:把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却,当冷却到某一温度
时,产生的第一个微小的液滴,此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度,简称露点。
处于露点温度下的气体称为饱和气体。
从精馏塔顶蒸出的气体温度,就是处在露点温度下。
值得注意的是:第一个野地不是纯组分,塔时露点温度下与气相平衡的液相,其组成有相平衡关系决定。
由此可见,不同组成的气体混合物,塔的露点是不同的。
5、什么是泡点?
答:液体混合物在一定压力下加热到某一温度时,液体中出现的第一个很小的气泡,即刚开始沸腾时的温度叫该液体在指定压力下的泡点温度,简称泡点。
处于泡点温度下的液体称为饱和液体,即精馏塔的釜温温度。
应该说明,这第一个很小的气泡,也不是纯组分,它的组成也是有相平衡关系决定的。
6、什么是沸点?
答:当纯液体物质的饱和蒸汽压等于外压时,液体就会沸腾,此时的温度叫做该液体在指定压力下的沸点。
纯物质的沸点是随外界压力的变化而改变的。
当外界压力增大时,沸点升高,外界压力降低时,沸点降低。
对于纯物质来说,在一定压力下,泡点、露点、沸点均为一个数值。
7什么是潜热?
答:单位重量的纯物质在相变(在没有化学反应的条件下,物质发生了相态的改变,称相变。
如水结成冰或水汽化成水蒸气等成为相变过程。
)过程吸收或放出的热叫潜热。
如1公斤水由液态受热变成水蒸气的过程中所吸收的热叫水的汽化潜热,常用单位为千卡/公斤。
值
得注意的是,在相变时温度和压力都是不变的,否则不能称之为潜热。
因此,在说潜热数值时,要说明在什么温度什么压力下,进行何种相变过程。
如1公斤水在760毫米汞柱压力,100摄氏度下汽化,汽化潜热为539.6千卡。
相反,在此条件下,水蒸汽冷凝释放出来的热,称为冷凝潜热,数值与上相等。
混合物的潜热可以实测或计算,其数值的大小除了和组分的性质有关外,还和组分的含量有关,不是一个固定的数值。
8、什么是显热?
答:纯物质在不发生相变和化学反应的条件下,因温度的改变而吸收或放出的热量叫显热。
9什么是回流比
答:在精馏过程中,混合液加热后所产生的蒸汽由塔顶蒸出,进入塔顶冷凝器。
蒸汽在此冷凝(或部分冷凝)成液体,将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流,这部分液体叫做回流液;将另一部分冷凝液(或未凝蒸汽)从塔顶采出,作为产品。
回流比就是回流液量与采出量的重量比,通常以通常以R来表示,即
R=L/D
式中R-回流比
L-单位时间内塔顶回流液体量,公斤/小时。
D-单位时间内塔顶采储量,公斤/小时。
10、什么是最小回流比?
答:在规定的分离精度要求下,即塔顶、塔釜采出的组成一定时,逐
渐减少回流比,此时所谓的理论板数逐渐增加。
当回流比减少到某一数值时,所需的理论板数增加至无数多,这个回流比的数值,成为完成该项预定分离任务的最小回流比。
通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1.3~2倍。
11、什么是全回流?
答:在精馏操作中,把停止塔进料、塔釜出料和塔顶出料,将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作,成为全回流。
全回流操作,多半用在精馏塔的开车初期,或用在不正常时精馏塔的自生循环操作中。
12、最适宜回流比是怎样确定的?
答:对固定分离要求的过程来说,当减少回流比时,运转费用(主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量)将减少,所需塔板数将增加,塔的投资费用增大;反之,当增加回流比时,可减少塔板数,却增加了运转费用。
因此,在时应选择一个最适宜的回流比,以使投资费用和经常运转的操作费用之和在特定的经济条件下最小,此时的回流比称之为最适宜回流比。
最适宜回流比取为最小回流比的1.3~2倍。
13、什么是精馏塔的压力降?
答:所谓精馏塔的压力降,就是平时所说的塔釜和塔顶的压力差。
对板式塔来说,塔板压降主要是由三部分组成的,即干板压力降、液层压力降和克服液体表面张力的压力降。
塔釜与塔顶的压力差是全塔每块塔板压力降的总和。
所谓干板压力降,就把精馏塔内上升的气体(或蒸汽)通过没有液体存在的塔板时,所产生的压力降;当气体穿过每层塔板上的液体层时
产生的压力降,叫做液层压力降;气体克服液体表面张力所产生的压力降,叫液体表面张力压力降。
对于固定的塔来说,在正常操作中,塔压力降主要随上升气体的流速大小而变化,有经验表明,塔压力降与气体流速的平方成正比。
设计生产设备原理时间化学。