化工原理基本概念

萃取
萃取的目的及原理：分离液液混合物。（各组分溶解度不同） 溶剂的必要条件：○1 与物料中 B 组分不完全互溶○2 对 A 组分具有选择性的溶解度。 临界混溶点：相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。（不一定是溶解度曲线 最高点） 操作温度对萃取的影响：温度低 B、S 互溶度小，相平衡有利，但对粘度等操作不利。 分散相选择应考虑：dσ/dx 的正负、两相流量比、粘度大小、润湿性、安全性。 超临界萃取：用超临界流体做溶剂进行萃取（等温变压、等压变温） 液膜萃取：在液膜的两边同时进行萃取和反萃取（乳状液膜、支撑液膜）
建立操作线方程的依据：塔段的物料衡算。
返混：少量流体自身由下游返回至上游的现象。
最小液气比：完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。
NOG 气相总传质单元数 HOG 气相总传质单元高度(表示完成一个传质单元数所需的填料层高度) NOL 液相总传质单元数 HOL 液相总传质单元高度 吸收剂三要素及对吸收结果的影响：t↓,x2↓,L↑均有利于吸收。 化学吸收与物理吸收的区别：溶质是否与液相组分发生化学反应。
对流传质。
有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别
有效膜理论：传质系数与扩散系数 1 次方成正比
溶质渗透理论：传质系数与扩散系数 0.5 次方成正比
传质阻力控制：
气膜控制(mky<<kx)：吸收过程阻力集中在气膜中，只要溶质能扩散到相界面，便立即会溶解 到液相中。
液膜控制(mky>>kx)：吸收过程阻力集中在液膜中。 低浓度气体吸收特点：G、L 为常量，吸收过程等温，传质系数为常量。
干燥
物料去湿的常用方法：机械去湿、吸附或真空去湿、供热干燥。
对流干燥过程的特点：热质同时传递。
主要操作费用：空气预热。
干球温度 td≤湿球温度 tw≤露点温度 t
Ф=100%时, td=tw=t
平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水，超出部分为非结合水。
指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，超出的那部分含水为自由含水量。
消耗热量较少。 多组分精馏流程方案选择：经济上优化、物性、产品纯度。
对分离起控制作用的两个组分为关键组分，挥发度大的为轻关键组分；挥发度小的为重 关键组分。比轻关键组分更易挥发的为轻组分，比重关键组分更易挥发的为重组分。 清晰分割法假定轻组分在塔底的浓度为 0，重组分在塔顶的浓度为 0。 全回流近似法假定塔顶、塔底的浓度分布与全回流时相近。 捷算法步骤 ○1 全塔物料衡算，得塔顶、塔底浓度； ○2 用恩德伍德公式计算 Rmin，R，气液相流率 L、V； ○3 建立操作线方程，确定 xq，yq; ○4 确定 x~y 相平衡计算式； ○5 从塔顶往下交替相平衡、操作方程计算至塔底，并进行浓度校核。
填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得显著时的操作状态 为载点；气速进一步增大至出现压降陡增的转折点即为泛点。 最小喷淋密度 等板高度 HETP ：分离效果相当于一块理论板的填料层高度。 填料塔与板式塔的比较： 填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物料，不易中间换热，处理量小，造价便宜，较 适宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料，能适应真空操作。 板式塔适合于要求操作范围大，易聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的 场合。
塔
板式塔的设计意图：气液传质。 对传质过程最有利的理想流动条件：○1 气液两相在塔板上充分接触。○2 总体上气液逆流，提 供最大推动力。 三种气液接触状：1 鼓泡状态：气量低，气泡数量少，液层清晰。2 泡沫状态：气量较大， 液体大部分以液膜形式存在于气泡之间，但仍为连续相。3 喷射状态：气量很大，液体以液 滴形式存在，气相为连续相。 转相点：由泡沫状态转为喷射状态的临界点。 板式塔内主要的非理想流动：泡沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、流体的不均匀流动。 板式塔的不正常操作现象：夹带液泛(由过量液沫夹带引起)、溢流液泛(由溢流管降液困难造 成的)、漏液。 有时实际塔板的默弗里板效率大于 1：实际塔板上液体并不是完全混合（返混）的，而理论 板以板上液体完全混合为假定。 常用塔板类型 常用填料类型与特征：拉西环、鲍尔环、弧鞍形填料、阶梯形填料、网体填料（比表面积 a、 孔隙率ε、填料几何形状）
化学吸收特点：高的选择性，较高的吸收速率，较低平wenku.baidu.com浓度。
增强因子β：化学吸收速率/物理吸收速率
化学吸收中，快反应使吸收成容积过程，慢反应使吸收成表面过程。
蒸馏
蒸馏的目的及基本依据: 目的：分离液体混合物 基本依据：液体各组分挥发度不同。 主要操作费用：加热和冷却的费用。 双组分汽液平衡自由度：2 泡点：液相混合物加热至出现第一个气泡时的温度。 露点：气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。 对于一定的组成和压力，露点≥泡点。 强正偏差出现最低恒沸点，强负偏差出现最高恒沸点 非理想物系：非理想溶液 or 非理想气体 总压对相对挥发度的影响：P↑，α↓ 平衡蒸馏：连续操作且一级平衡 简单蒸馏：间歇操作且瞬时一级平衡 实现精馏的必要条件：回流液的逐板下降和蒸汽的逐板上升（唯有如此，才能实现气液两相 充分接触、传质，实现高纯度分离，否则仅为一级平衡） 理论板：离开该板的气液两相达到相平衡的理想化塔板。 板效率：经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。 恒摩尔流假设及主要条件：在没有加料、出料的情况下，塔段内的气相或液相摩尔流量各自 不变（组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不计） 回流比 R=塔顶回流量 L/塔顶产品量 D 加料热状态参数 q 值的含义及取值范围： 定义：一摩尔加料加热至饱和气体所需热量与摩尔汽化潜热。 取值范围： ○1 冷液进料：q>1 ○2 饱和液体进料：q=1 ○3 气液混合物进料：0<q<1 ○4 饱和蒸汽进料：q=0 ○5 过热蒸汽进料：q<0 建立操作线的依据：塔段物料衡算。 操作线为直线的条件：液气比为常数（恒摩尔流）。 芬斯克方程 N 条件：全回流条件下，塔顶塔底浓度达到要求时的最少理论板数。 最优加料位置 最小回流比：达到指定分离要求所需理论塔板数为无穷多时的回流比。 挟点恒浓区的特征：气液两相浓度在恒浓区几乎不变。 全回流 最适宜回流比：设备费、操作费之和最小。 灵敏板：塔板温度对外界干扰反应最灵敏的塔板。 间歇精馏的特点：操作灵活，适用于小批量物料分离。 恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点： 相同点：都加入第三组分改变相对挥发度。 不同点：○1 前者生成新的最低恒沸物，加入组分从塔顶出；后者不形成新的恒沸物，加入组 分从塔底出。○2 操作方式前者可间歇，较方便。3 前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热，
吸收
吸收的目的和基本依据：
目的：分离气体混合物；基本依据：气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度不同。
主要操作费：溶剂损失、溶剂再生
解吸方法：物理吸收、化学吸收
选择吸收溶剂的主要依据：溶解度大、选择性高、再生方便、蒸汽压低（损失小）。
E、m、H 影响因素：E、m、H 与温度正相关，m 与压力负相关、E、H 与压力无关。
推动力：实际组成与平衡组成的偏离程度。
扩散流(扩散速率)JA—单位时间内组分 A 扩散通过单位面积的物质的量。 气液接触方式：级式接触、微分接触。
净物流 N = NM+JA+JB=NM 主体流动 传递速率：NA=JA+N∙XA 漂流因子：单方向扩散时因存在主体流动而使 A 得传递速率 NA 较等分子反向扩散增大的倍 数（P/PBM） (气、液)扩散系数 D 的影响因素:介质种类、温度、压力、组分浓度
������
=
������������
������ (������������)
������.
������������
(������������������)
=
������ ������������(������������)
������������ ������
传质机理：气液两相的不平衡
气液相际物质传递步骤：气相与界面的对流传质、界面上的溶质组分的溶解、液相与界面的
干燥器指标：○1 对物料的适应性○2 设备的生产能力○3 能耗的经济性（热效率）
临界含水量及其影响因素：由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量。
干燥速率对产品性质的影响：太快会引起物料表面借壳，收缩变形，开裂等。
热效率：η=汽化水分、物料升温需热/供热
理想干燥过程的假定条件：○1 预热段、升温段、热损失忽略不计○2 水分在表面汽化段除去。
提高热效率的措施：提高进口气温 t1，降低出口气温 t2，采用中间加热，废气再循环。