化工原理少学时知识点整理

1吸收分离的依据是什么？如何分类？

答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。

（1 ）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收

（2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收

（3 ）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收

（4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收

2、吸收操作在化工生产中有何应用？

答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。

①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。

②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。

③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。

④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体，则需用吸收方法

除去，以保护大气环境。

3、吸收与蒸馏操作有何区别？

答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作，但是，两者有以下主要差别。

①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收

剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。

②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此

相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。

③依据不同。

4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？

答：（1 ）选择合适的溶剂

（2）选择适当的传质设备

（3）溶剂的再生

5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。

答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得

L X亿存2）或丫V X M V X i)

上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。

上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方

法求得操作线方程和操作线。

应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。

6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。

①气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为

P Ex

式中E称为亨利系数，单位为kPa。

亨利系数由试验测定，其值随物系特性和温度而变。在同一种溶剂中，难溶气体的E值很大，易溶的则很小。对一定的气体和溶剂，一般温度愈高E值愈大，表明气

体的溶解度随温度升高而降低。

应予指出，亨利定律适用于总压不太高时的稀溶液。

②以分压和物质的量浓度表示气、液相组成，亨利定律表达式为

式中H称为溶解度系数，单位为kmol/( m3 kPa )。

溶解度系数H随物系而变，也是温度的函数。易溶气体H值很大，而难溶气体H 值很小。对一定的物系，H值随温度升高而减小。

③以摩尔分数或摩尔比表示气、液相组成，亨利定律表达式为

P mx

mx

mX

1 (1 m)X

式中m称为相平衡常数，无因次。

与亨利系数E相似，相平衡常数m愈大，表示溶解度愈低，即易溶气体的m值很小。对一定的物系，m是温度和压强的函数。温变升高、压强降低，贝U m变大。

④各种亨利常数换算关系：

E

m —

P

式中P为总压，Pa或k Pa。

H豆。

EM s

7、相平衡在吸收过程中有何应用？

答：相平衡在吸收过程中主要有以下应用。

(1)判断过程方向

当不平衡的气液里两相接触时，溶质是被吸收，还是被脱吸，取决于相平衡关系。

Y> Y ,吸收过程；Y=Y，平衡状态；Y

(2)指明过程的极限

在一定的操作条件下，当气液两相达到平衡时，过程即行停止，可见平衡是过程的极

限。因此在工业生产的逆流填料吸收塔中，即使填料层很高，吸收剂用量很少的情况下，

离开吸收塔的吸收液组成X1也不会无限增大，其极限是进塔气相组成Y成平衡的液相组

成X1，即X1,max X；Y，反之，当吸收剂用量大、气体流量小时，即使填料层很高，

m

出口气体组成也不会低于与吸收剂入口组成X2呈平衡的气相组成Y2,即

丫2,min 丫 2 mX ?,由此可知，相平衡关系限制了吸收液的最高组成及吸收尾气的最低组

成。

（3）计算过程推动力

在吸收过程中，通常以实际的气、液相组成与其平衡组成的偏离程度来表示吸收推动 力。实际组成偏离平衡组成愈远，过程推动力愈大，过程速率愈快。

即 Y Y-Y ;也可用液相组成表示，即 X X X 。

8、 双膜理论的基本论点是什么？ 答：双膜理论要点：

（1）相互接触的气液两相存在一固定的相界面。 界面两侧分别存在气膜和液膜，

膜内流体

呈滞流流动，物质传递以分子扩散方式进行， 膜外流体成湍流流动。 膜层取决于流动状态，

湍流程度愈强烈，膜层厚度愈薄。

（2 ）气、液相界面上无传质阻力，即在界面上气、液两相组成呈平衡关系。 （3）膜外湍流主体内传质阻力可忽略， 气、液两相间的传质阻力取决于界面两侧的膜层传

质阻力。

根据双膜理论，将整个气、液两相间的传质过程简化为通过气、液两个滞流膜层的分子扩 散过程，从而简化了吸收过程的计算。

9、 何谓最小液气比？怎样确定？

答：在极限的情况下，操作线和平衡线相交（有特殊平衡线时为相切）

，此点传质推动力为

零，所需的填料层为无限高，对应的吸收剂用量为最小用量，该操作线的斜率为最小液气 比（L/V ） min 。因此L min 可用下式求得

式中X ；为与气相组成 丫1相平衡的液相组成。若气液平衡关系服从亨利定律，则 X ；由亨

利定律算得，否则可由平衡曲线读出。

10、 吸收剂用量对吸收操作有何影响？如何确定适宜液气比？

答：吸收剂用量的大小与吸收的操作费用及设备的投资费用密切相关。在

L> L min 前提下，

若L 愈大，塔高可降低，设备费用 较底，但操作费用较高；反之，若 L 愈小，则操作费 用减低，而设备费用增高。故应选择适宜的吸收剂用量，使两者之和最底。为此需通过经 济衡算确定适宜吸收剂用量和适宜液气比。但是一般计算中可取经验值，即

VL （

；.； ~ 2.

0）（

"L

）

min

L （1.1 ~ 2.0）L min

11、 吸收操作的全塔物料衡算有何应用？何谓回收率？

答：对逆流操作的填料吸收塔，作全塔溶质组成的物料衡算，可得

V （Y 1-Y 2） L （X 1-X 2）

吸收塔的分离效果通常用溶质的回收率来衡量。回收率（又称吸收率）定义为

L min

V （£ 丫2） *

X ! X 2