化工原理 第9章-2
化工原理-第九章-液体精馏
化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏（⼀）测试⼀⼀．选择题1．蒸馏是利⽤各组分（）不同的特性实现分离的⽬的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在⼆元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之⼀。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（）中溶液部分⽓化⽽产⽣上升蒸⽓，是精馏得以连续稳定操作的⼀个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作⽤是提供⼀定量的（）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸⽓。
6．冷凝器的作⽤是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶⽓相；B 塔顶液相；C 塔底⽓相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作⽤是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。
BA ⽓相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进⼊的那层板称为（）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某⼆元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不⼩于0.9，则塔顶最⼤产量为（）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某⼆元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最⼩回流⽐分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则（）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的⼤⼩⽆法确定12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。
陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(液体精馏)【圣才出品】
第9章 液体精馏（一）习题 相平衡9-1 总压为101.3kPa 下，用苯、甲苯的安托因方程，求：（1）温度为108℃及81℃时，苯对甲苯的相对挥发度；（2）用上述计算的相对挥发度的平均值αm ，计算苯-甲苯的汽液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较（列表）。
解：已知：苯（A ）-甲苯（B ）溶液，，，。
求：（1）；（2）表。
（1）t 1＝108℃时kPa P P A A 8.222348.28.2201081211031.6lg ==+-=︒︒，kPa P P B B 0.94972.15.2191081345080.6lg ==+-=︒︒，370.20.948.2221===︒︒B A P P αt 2＝81℃时018.28.220811211031.6lg =+-=︒A P ，kPa P A 33.104=︒604.15.219811345080.6lg =+-=︒B P ，kPa P B 19.40=︒596.219.4033.1042===︒︒B A P P α（2）相对挥发度的平均值为由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1所示。
表9-2-1最大误差为。
9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为：乙苯 t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg苯乙烯 tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg式中p °的单位是kPa ，t 的单位为℃。
试求：（1）塔顶总压为8kPa 时，组成为0.595（乙苯的摩尔分数）的蒸汽温度；（2）与上述汽相成平衡的液相组成。
解：已知：乙苯（A ）-苯乙烯（B ）溶液理想物系，P ＝8kPa ，y A ＝0.595，t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg ，tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg 。
求：（1）t ；（2）x A 。
化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)
第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。
实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。
本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。
本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。
根据相平衡可以判断过程进行的可能性。
(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。
它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。
拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。
● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。
两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。
3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。
化工原理第九章液体精馏
FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定，不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式，得 定义：
L L I iF F I i
q
I iF分子：1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母：原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q＝0，饱和气体（露点）；q＝0，饱和液体（泡点） q<0，过热蒸气；0<q<1，气液两相，q>1，冷液
不管加料板上状态如何，离开加料板的两相温度相
等，组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3）精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算：F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得：y q x xF q 1 q 1
热量衡算：忽略组成对比热影响，
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1
夏清《化工原理》(第2版)(下册)章节题库-第9章 液-液萃取【圣才出品】
章节题库第9章液-液萃取一、选择题1．选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件是（）。
A．分配系数k A ＞1B．萃取相含量y A ＞萃余相含量x AC．选择性系数＞1D．分配系数k B ＞1【答案】C【解析】一般情况下，B 在萃余相中的组成比在萃取相中高，即1B Bx y >，则选择性系数1B A Bx k y β=>。
2．进行萃取操作时应使（）。
A．分配系数大于1B．分配系数小于1C．选择性系数大于1D．选择性系数等于1【答案】C 【解析】分配系数K 是指溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的质量分率之比。
选择性系数β是指萃取相中溶质与稀释剂的组成之比和萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。
可以实现萃取操作的条件是选择性系数β大于1。
如果等于1，那么萃取相和萃余相组成相同，不能够实现分离。
3．单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶质所得萃余相浓度将（）。
A．增加B．不变C．减少D．以上情况都可能【答案】不变【解析】当用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂时，选择性系数仍然是不变的，因此萃余相浓度不变。
二、填空题分别采用单级萃取与二级错流萃取分离同一种液体混合物，若所用的溶剂量相同，前者所得萃取液含量后者所得萃取液含量；若要求两者所得萃取液含量相同，前者所需溶剂用量后者所需溶剂用量。
【答案】小于大于【解析】多级错流萃取操作中，每次都要加入新鲜溶剂，前级的萃余相为后级的原料，这种操作最终可得到溶质组成很低的萃余相，但是溶剂的用量较多。
三、简答题1．用图示说明什么叫平衡联结线和分配曲线？二者之间有什么关系？LRPEK将三角形分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外解：如图9-1所示，为均相区。
两相区内的混合物分为两个液相，当达到平衡时，两个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直线称为平衡联接线，如图9-1中的RE线。
以萃余相R中溶质A的组成x A为横坐标，以萃取相E中溶质A的组成y A为纵坐标，组成平衡的E相和R相中的组分A的组成在直角坐标图上以N点表示。
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(2)
yn1
R x x D 第2段：操作线方程 R1 R1 Wxw L xn 得：所需理论板10块，自顶数第5块进料。 V V
2段
W , xw
例：2000年华东理工大学硕士入学考试试题
用连续精馏塔分离某双组分混合液，混合液中含易挥发组分 xF=0.4（摩尔分率，下同），原料以饱和液体状态加入塔中部，塔 顶全凝，泡点回流。操作条件下物系的相对挥发度α=2 . 5 ，要求 塔顶产品浓度xD=0.8 ，塔顶易挥发组分的回收率η=0. 9 。塔釜间接 蒸汽加热。试求：（1）完成上述分离任务的最小回流比；
W , xw
第2段：操作线方程
V ' ' y F1 x f 1 L' ' x Dx D
Dx D Fx f L' ' y x V '' V ''
Wxw L 第3段：操作线方程 yn1 xn V V 得：所需理论板8块，自顶数第3块为F1进料，第6块 为F2进料。
（2）将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓 度的塔板上 两股原料混合后的组成xf F、q=1
y1
V0
L0
D
xD
xD
V
L
F
结论：冷回流时精馏段的操作线方程形式不变。
例： 有两股原料，一股为100kmol/h含苯0.6（摩尔分率，下同）和含甲苯0.4的 混合液。另一股为100kmol/h含苯0.2（摩尔分率，下同）和含甲苯0.8的混合液。 拟用精馏操作进行分离，要求馏出液含苯0.9 ，釜液含苯0.05 。塔顶设全凝器， 塔釜为水蒸气间接加热。操作回流比为2 。问下述两种方案哪种方案所需的理论 板数少？（1）两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上； （2）将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓度的塔板上。 解： （1）两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上
化工原理 第九章 气体吸收
第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；溶剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。
二、吸收在石油化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺流程四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收按溶于溶剂的组分数吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大；2．选择性好；3．挥发度低；4．粘度低；5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。
第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。
达到了相平衡状态时气相中溶质的分压，成平衡分压；液相中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
大量实验表明，溶解度和气相中溶质的分压有关。
从图上可以看出：分压高，溶解度大温度高，溶解度小吸收操作应在低温高压下进行，脱吸应在高温、低压下进行二、亨利定律1．亨利定律在一定的温度下，当总压不很高（<500kpa）时，稀溶液上方溶质的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比，其表达式如下式中------溶质在气相中的平衡分压,KN/m2；------溶质在液相中的摩尔分率；E------亨利系数,。
式(9-1)称为亨利(Henry)定律。
亨利系数E值由实验测定，常见物系的E值可由有关手册查出。
当物系一定时，亨利系数随温度而变化。
一般说来，值随温度升高而增大，这说明气体的溶解度随温度升高而减小，易溶气体值小，难溶气体的值大。
2．用溶解度系数表示的亨利定律若将亨利定律表示成溶质在液相中的摩尔浓度与其在气相中的平衡分压之间的关系，则可写成如下形式(9-2)式中C──液相中溶质的摩尔浓度,kmol/m3H──溶解度系数，溶液中溶质的摩尔浓度和摩尔分率及溶液的总摩尔浓度之间的关系为(9-3)把上式代入式(9-2)可得将上式与式(9-1)比较，可得(9-4)溶液的总摩尔浓度可用1m3溶液为基准来计算，即(9-5)式中──溶液的密度(kg／m3)──溶液的摩尔质量。
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库章节题库蒸 馏【圣才出品】
第9章蒸馏1．在苯-甲苯的精馏中，（1）已知塔顶温度为82℃，塔顶蒸气组成为苯0.95，甲苯0.05（摩尔分数），求塔顶操作压力；（2）若塔顶压力不变而塔顶温度变为85℃，求塔顶蒸气的组成。
已知苯和甲苯的蒸气压方程分别如下：其中压强的单位为kPa，温度的单位为℃。
解：（1）由蒸气压方程求82℃时苯和甲苯作为纯组分时的蒸气压：由露点方程：①②联立求解式①、式②两式可得：x＝0.880p＝99.67kPa（2）由蒸气压方程求85℃时苯和甲苯作为纯组分时的蒸气压：由泡点方程求液相组成：由露点方程求气相组成：2．苯-甲苯混合液（理想溶液）中，苯的质量分数＝0.3。
求体系总压分别为109.86kPa 和5.332kPa时的泡点温度和相对挥发度，并预测相应的气相组成。
（蒸气压方程如上题所示）解：将苯的质量分数转化为摩尔分数：（1）总压为109.86kPa时试差：设泡点温度为100℃，由蒸气压方程求得：由泡点方程计算苯的摩尔分数：计算值与假定值足够接近，以上计算有效，溶液泡点温度为100℃。
相对挥发度：由相平衡方程预测气相组成：（2）总压为5.332kPa时，同理，可以试差求得体系的泡点温度为20℃。
在试差过程中已求得20℃苯的饱和蒸气压为：由露点方程求气相组成：相对挥发度：3．某混合液含易挥发组分0.30（摩尔分数，下同），以饱和液体状态连续送入精馏塔，塔顶馏出液组成为0.93，釜液组成为0.05。
气、液相在塔内满足恒摩尔流假定条件。
试求：（1）回流比为2.3时精馏段的液-气比和提馏段的气-液比及这两段的操作线方程；（2）回流比为4.0时精馏段的液-气比和提馏段的气-液比。
解：塔顶产品的采出率：（1）R＝2.3时，精馏段液气比：精馏段操作线方程：将R＝2.3、代入得：y＝0.697x＋0.282泡点进料，q＝1提馏段气液比：提馏段操作线方程：将D/F＝0.284、R＝2.3及代入上式可得y＝1.764x－0.038（2）R＝4时，精馏段液气比：提馏段的气液比为：4．某二元混合物以10kmol/h 的流量连续加入某精馏塔，塔内气、液两相满足恒摩尔流假定。
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
新版化工原理习题答案第九章蒸馏
第九章 蒸馏1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*A p = kPa 及*B p ＝ kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为。
试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*B*A 总*B 总*A A 总*AA =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa8808.085.416.10785.4176.99*B*A *B =--=--=p p p p x 总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416.107*B *A ===p p α由气液平衡方程得()()8808.095.01571.295.095.01=-+=-+=y y y x α()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *BA *A =-+⨯=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。
苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为24.22035.1206032.6lg *A +-=t p58.21994.1343078.6lg *B +-=t p 式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。
苯—甲苯混合液可视为理想溶液。
（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则191.224.2206.9435.1206032.6lg *A =+-=p 得 37.155*A =p kPa同理 80.158.2196.9494.1343078.6lg *B =+-=p 15.63*B =p kPa4.03996.015.6337.15515.63100A ≈=--=x或 ()kPa04.100kPa 15.636.037.1554.0=⨯+⨯＝总p则 46.215.6337.155*B *A ===p p α 6212.04.046.114.046.2)1(1=⨯+⨯=-+=x x y αα（2）总压为p 总＝10 kPa通过试差，泡点为31.5℃，*A p =，*B p ＝203.3313.502.17==α 681.04.0203.214.0203.3=⨯+⨯=y随压力降低，α增大，气相组成提高。
中山大学化工原理课件第9章-干燥
(4) 湿比容-温度线 (H - H)
总压 P = 101.325 kPa 时： v H 0 .00 0 .2 08 0 H t 3 4 2 5 7 5
若已知湿度和温度，即可由对应直线查得气体湿比容。
对于P = 101.325 kPa 的饱和空气：
c a H w c c a H ac w s c H
2019/7/18
tastcrH 0 (HasH)
tasf t,H是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到
的极限冷却温度。
ta
是
s
湿
空
气
的
性
质水，的而状与态
无
关
对于空气~水系统，c H
kH
tas tw
注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！
1、比热 c H kJ/(kg 干气K)
常压下，将湿空气1Kg绝干空气及相应水汽的温度升高 （或降低）1℃所需要（或放出）的热量，称为湿比热。
cH ca Hw c
c a 干 空 气 的 比 热 ， 1.01kJ/(kg·K)
c v 水 气 的 比 热 ， 1.88kJ/(kg·K)
2019/7/18
相同之处：
1、湿空气均为等焓变化、 2、均为空气状态（t、H）的函数 3、对于空气水体系, tw tas， 不同之处：
1、湿球温度：大量空气与少量水接触后的稳定的水温，空气的状态， （t , H）不变。
绝热饱和温度：少量空气与大量水经过接触后达到的稳定温度，空 气增湿、降温。 2、 湿球温度：传质、传热仍在进行，因此属动态平衡范畴。
湿度 H
解：tw = tas = 52℃；先确 定 tas = 52℃ 的绝热冷却
化工原理各章节知识点总结
第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u、压强p不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度,故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。
化工原理第九章吸附分离
化工原理第九章吸附分离
吸附分离，也称为吸收或吸收分离，是指利用一定的相互作用“粘合剂”或“吸附剂”使混合物中一些组成部分粘合或吸附到该粘合剂或吸附剂上，从而使混合物中一些组分有机地被分离出来的过程。
它是一种新型的分离方法，有可能替代传统的分离工艺，是现代化工的一项重要技术。
吸附分离的原理：吸附分离可以分为物理吸附和化学吸附两种形式。
物理吸附是指物质相互作用的结果，包括空气、气体、液体、溶剂等。
物理吸附是指在一些固体表面上建立的物理性相互作用，其实质是由于表面粗糙形成的能量障碍，而在能量障碍的阻碍下，物质相互作用，物质就被吸附在这种固体表面上。
如果这种固体表面在特定的温度和压力条件下，具有良好的表面化学稳定性，即可建立有效的物理吸附。
化学吸附又叫做专配吸附，是指物质间由于共价作用形成的固体表面和溶剂之间的作用过程。
它是一种特殊的吸附作用，是由于固体表面上化学基团构成的膜层，以及溶剂中的其中一种物质，在化学反应中形成化学键而发生的吸附作用。
吸附分离的应用：吸附分离已被广泛应用于催化剂分离、石油的湿气处理、空气净化、废气处理、提纯溶剂等行业。
化工原理客观题(下册)
第9章吸收1.在恒定温度压力下，均相混合物中的分子扩散服从费克定律，其表达式为dz dC D J A AB -=，式中“－”的物理意义是 传质向低浓度反向进行。
当温度升高时，则气相中物质扩散系数增大，压力升高时，则气相中物质扩散系数下降；体粘度增加，则物质扩散系数下降。
2.氨水中含NH 326％（wt%），氨水密度910kg/m3则氨的摩尔浓度为3/92.13m Kmol M a C AA A =⋅=ρ。
3.在气体吸收操作中，若1／ky << m ／kx ，则吸收过程属液膜控制过程4.吸收时，气液相间传质速率方程N A =K Y (Y-Y*)，式中K Y 表示以(Y-Y*)为推动力的总传质系数， 其单位为s m Kmol ⋅2/。
5.用浓NaOH 溶液吸收CO2是气膜控制，用水吸收CO2是液膜控制，用水吸收氨是气膜控制。
6.解吸时，液相传质推动力为X-X i ，气相传质推动力为Y i -Y ，相际传质推动力为X-X*，或Y*-Y 。
7.气液两相达到传质平衡时，易溶气体的平衡分压大，亨利系数E 小；难溶气体的平衡分压小，亨利系数E 大。
8.总传质系数与分传质系数之间和关系可以表示为 1/Kc =1/kc +H /k g, 其中1/kc 、 H /k g 分别表示液相传质阻力；气相传质阻力 。
当H /k g 项可忽略时，表示该吸收过程为液相控制。
9.解吸操作能够进行的条件是液相实际状态浓度_____A ___平衡浓度。
A 大于B 小于C 等于10.在___D __情况下，出现液相扩散控制。
A y~x 平衡线极平（斜率极小);B 溶解度系数H 极高C 平衡线为y=mx ，常数m 极小;D 系统服从亨利定律，亨利系数E 极高11.一逆流吸收操作塔，气体、液体分别以稳定的进塔浓度Y 1、X 2由塔底、塔顶进入，出塔浓度分别为Y 2、X 1，操作条件下，平衡关系符合Y=mX ，则此装置发生吸收的条件是Y 1＞mX 1或Y 2＞mX 2；X 1＜Y 1/m 或X 2＜Y 2/m ；其传质推动力，塔底Y 1-Y 1*或X 1*-X 1，塔顶Y 2-Y 2*或X 2*-X 2；吸收的最大极限，塔底X 1=Y 1/m 或Y 1=mX 1，塔顶X 2=Y 2/m 或Y 2=mX 2。
化工原理第九章 蒸馏
V LV LV L V L V L
{ { {
FFF
F
{ { {
V ' ( a ) L ' V '( b ) L ' V '( c ) L ' V '( d ) L ' V ' ( e ) L ' 图 9 － 1 5 五 种 加 料 方 式 下 塔 内 气 液 相 流 量 示 意 图
( a ) 过 冷 液 体 ； ( b ) 饱 和 液 体 ； （ c ) 气 液 混 合 物 ; ( d ) 饱 和 蒸 气 ; ( e ) 过 热 蒸 气 ;
一个平衡级蒸馏可能达到的分离程度同样由物料恒算关系和相平衡 关系所决定。对易挥发组分做物料恒算有
Vy Lx Vy0 Lx0
虽然平衡级蒸馏与平衡蒸馏在计算方法上基本相同，但这两个过程 的实质有着重要的区别：平衡蒸馏是传热过程，过程速率受传热速 率控制；而平衡级蒸馏为伴有传热传质过程，过程受传质控制，而 且它与外界无需进行直接的热量交换。因此有可能也有必要将多个 接触级蒸馏传接起来，以实现混合液的高纯度分离，这就是精馏的 基本思路。
图９－１４表示了加料板及其上 面一块塔板至今的物流关系。
V ' , h V L ' , h L 图 9 － 1 4 加 料 板 附 近 的 物 料 关 系 示 意 图
对虚线所划定的区域作物料恒算和热量恒算。
总物料恒算 总热量恒算
F L V ' L' V
FhF LhL V 'hV L'hL VhV
图９－５ 简单蒸馏流程简 1－蒸馏釜；2－冷凝器；3A、3B、3C－产品罐
简单蒸馏的计算要借助物料恒算关系和相平衡关系。
化工原理----吸收塔的计算
传质单元数
NOG
y1 y2 0.02 0.001 9.79 3 ym 1.94 10
12
③求传质单元高度
气相流率
G
0.025 4 1
2
0.0318kmol / ( s m )
2
传质单元高度
H OG
G 0.0318 0.61m K y 0.0522
遇到如下两种情况应采用溶剂再循环： 1、吸收过程有显著的热效应，大量吸收剂再循环可降低 吸收剂出塔温度，平衡线发生明显的向下移动，尽管操作
线向下移动，但是，塔内传质的推动力增大。
2、吸收的目的在于获得较浓的液相产物，按物料衡算所 需的新鲜吸收剂量过少，以至不能保持塔内填料良好的润 湿，吸收剂再循环，传质表面积增加，传质系数增大。
y1 0.0521 x1 x1 0.05 0.0083 m 1.25
24
y2 x2 x2 0.005 m
xm 0.0065
H H OL NOL x1 x2 L L NOL Kxa mK y a xm
H 16.6m
25
例9-6 解吸气流量的计算
G G 1.2 1.2 0.304 0.365 L L min
④所需填料层高度为
H NOG HOG 9.79 0.61 6.0m
13
方法2：
1 y1 1 NOG ln 1 1 A y2 A 1 A 1 m 1.2 A L 1.37 G 1
N OG
1 1.2 0.02 1.2 ln 1 9.76 1.2 1.37 0.001 1.37 1 1.37
化工原理-9章习题
3. 精馏操作时，若进料的组成、流量和气化率不变，增大回流比， 则精馏段操作线方程的斜率 增大 ，提馏段操作线方程的斜率 减小 。 4.全回流时，操作线与 对角线 重合，操作线方程为 yn+1=xn ，当 回流比最小时，所需的理论塔板数最 多 。 5. 当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到相平衡 时，该塔板称理论塔板。 6. 某精馏塔的精馏段操作线方程为y= 0.75x + 0.24，则该精馏塔的 xD=0.96 R=3 ，塔顶馏出液组成为_____________ 操作回流比为________ 。
1. 精馏的操作线为直线，主要是因为（ D） A. 理论板假定；C. 理想物系；B. 塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 2. 在指定条件下进行精馏操作，所需的实际板数比理论板数（ A ） A. 多 ； B. 少 ； C. 相等 3.当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近，为达 到给定的分离要求，所需的理论板数（ A ） A. 逐渐增多； B. 逐渐减少； C. 不变 4.若该溶液的相对挥发度α=1时，则表示此溶液（ C ）用一般的蒸 馏方法分离。 A. 很容易； B. 不容易； C. 不能
4.用常压精馏塔分离某二元混合物，其平均相对挥 发度为α=2，原料液量F=10kmol/h，饱和蒸汽进 料，进料浓度xF=0.5（摩尔分率，下同），馏出 液浓度xD=0.9，易挥发组份的回收率为90%，回 流比R=2Rmin，塔顶为全凝器，塔底为间接蒸汽 加热，求：
1) 馏出液量及釜残液组成； 2) 从第一块塔板下降的液体组成x1；
3) 最小回流比；
4) 精馏段各板上升的蒸汽量为多少kmol/h？
5) 提馏段各板上升的蒸汽量为多少kmol/h？
2) 全凝器中每小时冷凝的蒸汽量；
《化工原理》第九章 萃取.
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－2 溶解度曲线与联接线
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－3 三元物系的辅助曲线
图9－4 杠杆规则的应用
第一节 液-液萃取的基本原理
4．杠杆规则
如图9-4所示，分层区内任一点所代表的混合液可以 分为两个液层，即互成平衡的相E和相R。若将相E与相R混 合，则总组成M即为点，M点称为和点，而E点与R点称为差 点。混合液M与两液层E与R之间的数量关系可用杠杆规则 说明。
第一节 液-液萃取的基本原理
1．三组分系统组成的表示法
液-液萃取过程也是以相际的平衡为极限。三组分系 统的相平衡关系常用三角形坐标图来表示。混合液的组成 以在等腰直角三角形坐标图上表示最方便，因此萃取计算 中常采用等腰直角三角形坐标图。
在图9-1中，三角形的三个顶点分别表示纯组分。习 惯上以顶点A表示溶质，顶点B表示原溶剂，顶点S表示萃 取剂。三角形任何一个边上的任一点代表一个二元混合物， 如AB边上的H点代表由A和B两组分组成的混合液，其中A的 质量分数为0.7，B为0.3。三角形内任一点代表一个三元 混合物，如图M中的点，过M点分别作三个边的平行线ED、 HG与KF，其中A的质量分数以线段MF表示, B的以线段MK表 示，S的以线段ME表示。由图可读得：WA =0.4，WE=0.3， WS=0.3。可见三个组分的质量分数之和等于1。
可见，萃取操作包括下列步骤：（1）原料液（A+B） 与萃取剂的混合接触；（2）萃取相E与萃余相R的分离； （3）从两相中分别回收萃取剂而得到产品E’、R’。
第一节 液-液萃取的基本原理
二、萃取在工业生产中的应用
1．溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸 物，采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很 大的回流比，操作费用高，设备过于庞大或根本不能分离。
化工原理--第九章 蒸馏
p
* A
p
* B
107.6 2.571 41.85
由气液平衡方程得
x
y
y
1
y
0.95
0.95
2.5711
0.95
0.8808
p
总＝p
* A
xA
p
* B
1
xA
107.6 0.8808
41.851
0.8808kPa
99.76kPa
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸）
依题给条件 q 1 0.44 0.56
则
y q x xF 0.56 x 0.55 1.25 1.273x
q 1 q 1 0.56 1 0.56 1
由平衡方程 y 0.46x 0.549
联立两方程，得 y = 0.735， x = 0.4045
（3）两操作线交点的坐标值 xq 及 yq 联立操作线及 q 线两方程，即
y 0.75x 0.238
y 2 3x
解得 xq = 0.4699 及 yq = 0.5903
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
y
q n, L q n, V
x
qn,W q n, V
xW
式中有关参数计算如下：
差异。饱和蒸气进料 V′最小。
7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为 50 kmol/h，要求馏出液
中易挥发组分的收率为 94％。已知精馏段操作线方程为 y = 0.75x+0.238；q 线方程为 y = 2-3x。
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1、精馏和蒸馏的区别精馏有回流R ，蒸馏无R 回流比R 提供了气液两相接触的必要条件吸收重组分，使得y ↑脱除轻组分，使得x W ↓
3、提馏段作用2、精馏段作用
精馏
只要塔板数目足够多，精馏塔塔顶获得高纯度产品；塔底得到轻组分很低的产品。
物料衡算几种表现形式F=D+W
F x f =D x D +W x W
①已知，求以x W 为支点，,②已知(塔顶采出率),求：，W D f x x x ,,F
W
F D ,W
D W f x x x x F D −−=F D F W −
=1F D x x D f ,,F
W
x W ,F
D F W −
=1F
W F D x x W Dx Fx x D f D f W //−=−=
F 。
D
x <↓↓x W ，
9.4.2 塔板上过程的数学描述
9.4.2.1 单块塔板的物料衡算和热量衡算
总物料衡算
V n+1 + L n-1 = V n + L n
轻组分衡算
V n+1y n+1 + L n-1x n-1
=V n y n + L n x n
热量衡算
V n+1I n+1 + L n-1i n-1
= V n I n+L n i n（忽略热损失）
恒摩尔流假定条件：两组分的汽化热相等。
饱和蒸汽：I = i +γ
V n+1(γn+1+i n+1) + L n-1i n-1 = V n(γn+i n) + L n i n
热量衡算的简化与恒摩尔流假定
= i n-1 = i n= i，γn+1 =γn =γ，
假设i
n+1
–V n) γ=(L n+V n –L n-1 –V n+1)i
则(V
n+1
+ L n-1 = V n + L n
联立总物料衡算V
n+1
=V n，L n= L n-1，恒摩尔流假定
得到：V
n+1
表明：无加料和出料的任一塔段中，各板上升的蒸汽量均相等，各板下降的液体量也均相等。
——
理论加料板:不论进入加料板各物
流的组成、热状态及接触方式如何，离开加料板的汽液两相温度相等，组成互为平衡。
t F t
__
W,x W
F,x F
L
V
V
L
_ _
塔釜和冷凝器的物料衡算V
w
N N Wx y V x L +=−1D
x x y ==01塔釜
W
W
N x )(x y 11−+=
αα塔釜可视作一块理论版
若冷凝器为全凝器冷凝器
L
V
w
V
L
D
D
Dx Lx Vy +=01
•作业：6、7、8。