化工分离过程(第25讲)(总复习)
化工分离工程复习必备(简答题与名词解释)
萃取精馏中，萃取剂在何处加入为何在进料板之上，与塔顶保持有若干块塔板。
溶剂的沸点比被分离组分高，那样可以使塔内维持较高的溶剂浓度，及起回收溶剂的作用。
从热力学角度和工艺角度简述萃取精馏中萃取剂的选择原则热力学角度：溶剂的沸点要足够高，以避免与系统中任何组分形成共沸物；萃取剂应能使的体系的相对挥发度提高，即与塔顶组分形成正偏差，与塔底组分形成负偏差或者理想溶液。
工艺角度：溶剂与被分离物系有较大的相互溶解度；溶剂在操作中是热稳定的；溶剂与混合物种任何组分不反应；溶剂比不得过大；无毒、不腐蚀、价格低廉、易得。
吸收塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流吸收过程是气相中的某些组分溶到不挥发吸收剂中去的单向传递过程。
吸收剂吸收了气体中的溶质而流量不断增加，气体的流量则相应的减少，塔中气相和液相总流率向下都是增大的。
吸附质被吸附剂吸附—脱附机理①吸附质从流体主体通过分子扩散和对流扩散传递到吸附剂的外表面；②吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微孔结构的内表面；③吸附质沿孔表面扩散并被吸附在孔表面上；④吸附质从吸附剂的内表面脱附；⑤吸附质沿径向扩散传递到吸附剂的外表面；⑥吸附质从吸附剂的外表面扩散到流体主体。
精馏过程全回流操作特点①不进料也不出料；②无精馏段与提馏段之分；③两板之间任一截面上上升蒸汽组成与下降液相组成相等；④达到指定分离程度所需的理论板数最少。
在萃取精馏中，由相对挥发度表达式分析，为什么加入萃取剂后会提高原溶液的相对挥发度在萃取精馏中，原溶液,112≈α汽相为理想气体，液相为非理想溶液，,1212112≈⨯γγ=αsspp对于特定物系，sspp21不可改变，要使,112>α只有21γγ增加，加S后可使)()(2121γγ>γγs。
所以加入萃取剂后会提高原溶液的相对挥发度。
精馏过程的热力学不可逆性主要由哪些原因引起的精馏操作的热力学不可逆性,是由于进入层级的汽液两相的温度、压力和组成,与它们对应平衡的温度、压力和组成的差距所造成，因此在层级间汽液两相要进行传热和传质，损失了有效能，所以其不可逆性主要由压力差、温度差及浓度差引起的。
化工分离过程重点
1、相平衡：指混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态，从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小的状态；从动力学看，相间表观传递速率为零。
2、区域熔炼：是根据液体混合物在冷凝结晶过程中组分重新分布的原理，通过多次熔融和凝固，制备高纯度的金属、半导体材料和有机化合物的一种提纯方法。
3、独立变量数：一个量改变不会引起除因变量以外的其他量改变的量。
4、反渗透：是利用反渗透膜选择性地只透过溶剂（通常是水）的性质，对溶液施加压力克服溶液的渗透压，使溶剂从溶液中透过反渗透膜而分离出来的过程。
5、相对挥发度：溶液中的易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。
6、理论板：是一个气、液两相皆充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。
7、清晰分割：若馏出液中除了重关键组分外没有其他的重组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其他轻组分，这种情况为清晰分割。
8、全塔效率：完成给定任务所需要的的理论塔板数与实际塔板数之比。
默弗里板效率：实际板上的浓度变化与平衡时应达到的浓度变化之比。
9、泡点：在一定压力下，混合液体开始沸腾，即开始有气泡产生时的温度。
露点：在一定压力下，混合气体开始冷凝，即开始出现第一个液滴时的温度。
10、设计变量：设计分离装置中需要确定的各个物理量的数值，如进料流率，浓度、压力、温度、热负荷、机械工的输入（或输出）量、传热面大小以及理论塔板数等。
这些物理量都是互相关联、互相制约的，因此，设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量称设计变量。
简答题： 1、分离操作的重要意义答：分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或者催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率；另一方面对反应产物起着分离提纯的作用，已得到合格的产品，并使未反应的反应物得以循环利用。
此外，分离操作在环境保护和充分利用资源方面起着特别重要的作用。
2、精馏塔的分离顺序答：确定分离顺序的经验法：1）按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；2）最困难的分离应放在塔序的最后；3）应使各个塔的溜出液的摩尔数与釜液的摩尔数尽量接近；4）分离很高回收率的组分的塔应放在塔序的最后；5）进料中含量高的组分尽量提前分出。
化工分离工程重点
化工分离工程复习题第一章1、求解分子传质问题的基本方法是什么？1）分子运动理论2）速率表示方法（绝对、平均）3）通量2、漂流因子与主体流动有何关系？p/p BM反映了主体流动对传质速率的影响，定义为“漂流因子”。
因p＞p BM，所以漂流因数p/p BM＞1，这表明由于有主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。
3、气体扩散系数与哪些因素有关？一般来说，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。
对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力的函数。
4、如何获得气体扩散系数与液体扩散系数？测定二元气体扩散系数的方法有许多种，常用的方法有蒸发管法，双容积法，液滴蒸发法等。
液体中的扩散系数亦可通过实验测定或采用公式估算。
5、描述分子扩散规律的定律是费克第一定律。
6、对流传质与对流传热有何异同？同：传质机理类似；传递的数学模型类似；数学模型的求解方法和求解结果类似。
异：系数差异：传质：分子运动；传热：能量过去7、提出对流传质模型的意义是：对流传质模型的建立，不仅使对流传质系数的确定得以简化，还可以据此对传质过程及设备进行分析，确定适宜的操作条件，并对设备的强化、新型高效设备的开发等作出指导。
8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么？各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么？停滞膜模型要点：①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。
②在气液相界面处，气液两相出于平衡状态。
③在两个停滞膜以外的气液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。
关系：液膜对流传质系数k°G=D/(RTz G),气膜对流传质系数k°=D/z L对流传质系数可通过分子扩散系数D和气膜厚度z G或液膜厚度z L来计算。
模型参数：L组分A通过气膜扩散时气膜厚度为模型参数，组分A通过液膜扩散时液膜厚度为模型参数。
化工分离工程复习资料
化工分离工程复习资料机械分别过程：原料本身两相以上，所组成的混合物，简约地将其各相加以分别的过程。
传质分别过程：传质分别过程用于均相混合物的分别，其特点是有质量传递现象发生。
分别回收段由于溶剂组分的沸点高于原有各组分，所以从塔釜派出。
为了减削溶剂损失，尽可能地降低馏出液中溶剂含量，通常在塔顶和溶剂进口装有几块塔板，作为溶剂回收段在萃取精馏中不设回收段，将会使入塔顶的萃取剂得不到回收，塔顶产品夹带萃取剂，从而影响产品的纯度，使塔顶得不到纯洁的产品。
传质分别又分为平衡分别过程和速率分别过程两类分别媒介能量分别和物质分别关键组分设计者指定浓度或提出分别要求的两个组分安排组分塔顶和塔釜同时涌现的组分清楚分割假设假设请关键组分是相邻组分，并且馏出液中不含比重关键组分还重的组分，釜液中不含比轻关键还轻的组分A肯定时，即L/V肯定时，那么增加塔板级数，汲取率增加，但随塔板级数增加汲取率增加的越来越慢，特别是N 超过10级以后，汲取率基本不变！实际生活中通过提高N来提高a是不科学的一般精馏塔的可调设计变量是几个？试按设计型和操作型指定设计变量。
一般精馏塔由4个可调设计变量。
按设计型：两个分别要求、回流比、再沸器蒸出率；按操作型：全塔理论板数、精馏段理论板数、回流比、塔顶产品的流量。
从热力学角度简述萃取剂的'选择原那么。
应能使的体系的相对挥发度提高，即与塔组分形成正偏差，与塔组分形成负偏差或者抱负溶液。
工艺角度简述萃剂的选择原那么。
a.简单再生，即不起化学反应、不形成恒沸物、P沸点高；b.相宜的物性，互溶度大、稳定性好；c.价格低廉，来源丰富。
恒沸精馏与萃取精馏的异同点。
答：相同点：都加入第三组分，形成非抱负溶液；都提高相对挥发度；都应用物料衡算、热量衡算和相平衡关系式。
不同点：恒沸精馏加入恒沸剂形成恒沸物，沸点低，从塔顶出来；萃取精馏不形成恒沸物，沸点高，从塔底离开。
平衡分别过程的分别单元可略分成几大类：①仅输入ESA：蒸发，冷凝、凝华、一般精馏，结晶，干燥，区域熔炼。
化工分离过程讲义
“预防优于治理”的方针，同时又降低了原材料和能源的消耗，提高企
业的经济效益，是保护生态环境和经济建设协调发展的最佳途径。因此
清洁工艺是一种节能、低耗、高效、安全、无污染的工艺技术。就化学
工业而言，清洁工艺的本质是合理利用资源，减少甚至消除废料的产生。
化学工业是工业污染的大户，化工生产所造成的污染来源于：
•混合物
•（ 气 、 液 、 固 •分 离 过 程 ）
•产品1 •产品2 •产品n
•能量分离剂 ESA •物质分离剂 MSA
借助一定的分离剂，实现混合物中的组分分级（Fractionalization）、浓 缩（Concentration）、富集（Enrichment）、纯化（Purification）、精制 （Refining）与隔离（Isolation）等的过程称为分离过程。
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化工分离过程讲义
•分离过程在工业生产中的地位和作用
• 事实上，在医药、材料、冶金、食品、生化、原子能和环保等领 域也都广泛地应用到分离过程。例如，药物的精制和提纯；从矿产中 提取和精选金属；食品的脱水、除去有毒或有害成分；抗菌素的净制 和病毒的分离；同位素的分离和重水的制备等都离不开分离过程。 • 随着现代工业趋向大型化生产，所产生的大量废气、废水、废渣 更需集中排放。对各种形式的流出废物进行末端治理，使其达到有关 的排放标准，不但涉及物料的综合利用，而且还关系到环境污染和生 态平衡。如原子能废水中微量同位素物质，很多工业废气中的硫化氢、 二氧化硫、氧化氮等都需妥善处理。近年来，由于能源紧张，石油提 价，对分离过程的能耗要求越来越苛刻，随之对设备性能要求也越来 越高。分离技术的应用越来越得到人们的高度重视。
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化工分离过程讲义
化工分离学复习知识点
化工分离学复习知识点分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。
常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率控制分离过程膜分离是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。
超滤是一种以压力差为推动力，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。
反渗透又称逆渗透，也是以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。
电渗透是一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择渗透性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。
相平衡指的是混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。
分离因子在精馏过程又称为相对挥发度，相对于平衡常数而言，随温度和压力的变化不敏感，若近似当做常数，能简化计算。
分离因子与1的偏离程度表示组分i和j之间分离的难易程度。
aij=(yi/yj)/(某i/某j)=Ki/Kj活度系数法P16所谓活度系数的基准态是指活度系数等于1的状态，待补充фi为校正处于饱和蒸汽压下的蒸汽对理想气体的偏离，指数校正项也称普瓦廷因子，是校正正压力偏离饱和蒸汽压的影响。
汽相逸度系数P19公式待补充对于石油化工和炼油中重要的轻烃类组分，经过广泛的实验研究，得出了求平衡常数的一些近似图，称为P-T-K图状态方程法优点1不需要基准态；2只需要P-V-T数据，原则上不需要有相平衡数据；2容易应用对比状态理论；4可以用在临界区缺点2没有一个状态方程能完全适用于所有的密度范围；2受混合规则的影响很大；3对于极性物质、大分子化合物和电解质系数都很难应用活度系数法优点1简单的液体混合物的模型已能满足要求；2温度的影响主要表现在fLi上，而不在ri上；3对许多类型的混合物，包括聚合物、电解质的系数都能应用缺点1需用其他的方法获得液体的偏摩尔体积（在计算高压汽液平衡时需要此数据）；2在含有超临界组分的系统应用不够方便，必须引入亨利定律；3难以在临界区内应用试差法中，若所设温度T求得ΣKi某i>1，表明Ki值偏大，所设温度偏高。
很有用的化工分离过程复习总结
不存在
γ i f i OL Ki = V ˆ φi P
∑z k
• 泡点方程 • 露点方程 • 两相区 • 过冷液体 • 过热气体
i =1 i
c
i
=1
∑z
i =1
c
c
i
/ ki = 1
/ ki > 1
∑z k
i =1 i
c
i
>1
∑z
i =1
i
∑
c
c
i =1
ziki < 1
i
∑z
i =1
/ ki < 1
（3-4）
Fenske方程 方程
摩尔分率可用摩尔数，体积或重量比来代替， 摩尔分率可用摩尔数，体积或重量比来代替， 得到另一种常用的形式，以含量表示的Fenske 得到另一种常用的形式，以含量表示的 方程： 方程：
d d lg / b b N = lg α
速率分离过程： 如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。 速率分离过程： 如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。 在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、 在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电 位差等）的作用下，利用各组分扩散速率的差 位差等）的作用下， 异实现分离。 异实现分离。
第2章 单级平衡过程
主要内容： 主要内容： 相平衡常数计算：状态方程法， 1. 相平衡常数计算：状态方程法，活度系数法 泡点、 2. 泡点、露点计算 泡点计算：在一定P 已知x （1）泡点计算：在一定P（或T）下，已知xi， 确定T 确定Tb（或Pb）和yi。 （2）露点计算 等温闪蒸计算：给定物料的量与组成， 3. 等温闪蒸计算：给定物料的量与组成，计算在 一定P 下闪蒸得到的汽相量与组成， 一定 P 和 T 下闪蒸得到的汽相量与组成 ， 以及剩 余的液相量与组成。 余的液相量与组成。
化工分离过程(总复习)
蒸馏分离广泛应用于石油、化工、食品等领域，如石油工业中的原油分馏、酒精工业中的酒 精提纯等。
萃取分离
萃取分离是利用混合物中各组分在两 种不互溶溶剂中的溶解度不同，使其 中一种组分从一种溶剂转移到另一种 溶剂中，从而实现分离的方法。
萃取分离可以分为单级萃取、多级萃 取和逆流萃取等。单级萃取是将原料 液加入到有机溶剂中，经过充分混合 后进行分离；多级萃取是将单级萃取 的有机溶剂和原料液多次循环接触， 以提高萃取效果；逆流萃取则是采用 两股逆向流动的液体，使原料液和有 机溶剂在接触过程中不断更新，提高 传质效率。
萃取分离在化工、环保、食品等领域 有广泛应用，如工业废水处理中的重 金属离子去除、天然产物提取等。
再沸器
再沸器的作用是为蒸馏塔提供热源， 使液体混合物沸腾汽化。
萃取设备
混合澄清槽
混合澄清槽是实现液液萃取过程 的常用设备，通过搅拌使两种液 体充分混合，再通过沉降分离出
萃取相和萃余相。
离心萃取器
离心萃取器利用离心力的作用， 使两种液体在旋转中分离，实现
液液萃取。
萃取塔
萃取塔是实现连续液液萃取过程 的设备，通过填料或塔盘使两种 液体逆流接触，达到萃取的目的。
超滤膜组件
超滤膜组件是实现超滤分离过程的设备，通过半透膜使水 分子和部分溶质透过，而大分子溶质被截留，达到净化或 分离的目的。
纳滤膜组件
纳滤膜组件是实现纳滤分离过程的设备，通过半透膜使不 同分子量的溶质被截留，达到净化或分离的目的。
04
分离过程操作与控制
《化工分离工程》刘佳琪复习
化工分离工程复习笔记1. 引言化工分离工程是化学工程领域的重要分支之一，它研究了物质在化工过程中的分离和纯化方法。
分离工程在化工生产中具有重要的地位，主要包括物理分离和化学分离两大类，常见的物理分离包括蒸馏、吸附、萃取、结晶等，而化学分离则包括离子交换、电渗析、电解等。
本文将对化工分离工程的相关知识进行复习总结。
2. 蒸馏蒸馏是化工分离工程中应用最广泛的物理分离方法之一。
它利用物质的不同沸点来实现分离和纯化。
蒸馏过程包括加热液体混合物使其中的易挥发成分汽化，然后将其冷凝为液体形式，以实现对混合物的分离。
常见的蒸馏设备包括简单蒸馏塔、精馏塔等。
3. 吸附吸附是一种物理分离方法，它利用物质在固体表面上的吸附作用，将混合物中的目标组分吸附在固体上，从而实现分离。
常见的吸附剂有活性炭、硅胶等。
吸附过程可以通过加热、冷凝、洗脱等操作来实现对吸附剂中吸附的物质的分离。
4. 萃取萃取是一种物理分离方法，它利用溶剂选择性地溶解混合物中的目标组分，从而实现分离。
常见的萃取方法包括液液萃取、固液萃取等。
在萃取过程中，溶剂的选择非常重要，它需要有较高的溶解度和选择性，同时具有适宜的可分离性。
5. 结晶结晶是一种物理分离方法，它利用物质在溶液中的溶解度差异来实现分离。
结晶过程包括溶解、过饱和、结晶等步骤。
在结晶过程中，溶液中的溶质先溶解，随后通过控制温度和浓度的变化，使其过饱和并发生结晶，最终得到纯净的结晶产物。
6. 离子交换离子交换是一种化学分离方法，它利用固体材料中的离子交换树脂来实现分离。
离子交换树脂含有可以选择性吸附某些离子的官能团，当混合物通过交换树脂时，目标离子会被吸附，而其他离子则可通过。
离子交换是水处理、制药等领域中常用的方法之一。
7. 电渗析电渗析是一种利用电场作用来实现离子分离的化学分离方法。
在电渗析过程中，混合物被置于带电膜之间，通过施加电场，正负离子会在电场力的作用下向相应极板移动，从而实现离子的分离。
化工分离过程期末总结
化工分离过程期末总结（精华）一.名词解释题：1.相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。
从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的传递。
2.浓差极化：超滤分离中，由于筛分作用，原料液中的大分子溶质被膜截留，溶剂及小分子溶质透过膜，导致截留物在膜表面累积，膜表面料液溶质浓度逐渐上升。
3.关键组分：精馏过程由设计者指定浓度或提出分离要求（如指定回收率）的那两个组分。
4. 泡点：在温度一定的情况下,开始从液相中分离出第一批气泡的压力，或在压力一定的情况下，开始从液相中分离出第一批气泡的温度。
5.露点：在温度一定的情况下，开始从气相中分离出第一批液滴的压力，或在压力一定的情况下，开始从气相中分离出第一批液滴的温度。
多组分精馏过程。
6.特殊精馏：向这种溶液中加入一个新的组分，通过它对原溶液中各组分的不同作用，改变它们间的相对挥发度，系统易于分离，这类既加入能量分离剂又加入质量分离剂的精馏过程。
7.萃取精馏：加入的新组分（质量分离剂）不与原系统中的任一组分形成共沸物，而其沸点又较原有的任一组分高，从釜液离开精馏塔.8.共沸精馏：加入的新组分（共沸剂）和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出，这种特殊精馏称为共沸精馏。
9.清晰分割：馏出液中除了关键组分之外，没有其他重组分；釜液中除了轻关键组分之外，没有其他轻组分。
10.多效精馏：是通过扩展工艺流程,来节减精馏操作能耗的一种途径。
11.热泵精馏:用泵或压缩机把热量从温度较低的塔底送到温度较高的塔釜，这种将精馏塔与制冷循环结合起来就构成了热泵精馏。
二.简答题：1、共沸精馏和萃取精馏的异同点？共同点：都加入S使 ；计算所用基本关系都是物量衡算、热量衡算和相平衡关系。
不同点：（1）共沸精馏中所用S至少与被分离物料中一个组分形成共沸物，萃取精馏无此限制；（2）共沸精馏中S从塔顶蒸出，消耗热能较大；（3）萃取精馏只可用于连续操作（4）共沸精馏T较低，更适合分离热敏性物料。
化工分离工程复习
1、分离工程可分为机械分离和传质分离。
机械分离分为：过滤，沉降，离心分离，旋风分离和静电除尘。
传质分离分为：平衡分离过程和速率控制过程。
2、闪蒸问题成立的条件：第一步：假设闪蒸温度为进料的泡点温度，则∑Kizi=1, 若∑Kizi>1, 说明T>TB 第二步：假设闪蒸温度为进料的露点温度，则∑(zi／Ki)=1, 若∑(zi／Ki)>1,说明T<TD 只有当TB<T<TD 时，才构成闪蒸问题。
反之，若∑Kizi<1, 则为过冷液体；若∑(zi／Ki)<1,则为过热蒸汽。
3、关键组分：由设计者制定浓度或提出分离要求的两个组分称为~4、分配组分：塔顶、塔釜同时出现的组分为分配组分。
5、溶剂的作用：改变组分间的相互作用；稀释作用6、共沸现象产生的原因：真实溶液与理想溶液产生偏差7、均相共沸物的特征：系统压力不高时，气象视为理想气体8、反应精馏的条件：化学反应的可逆性；物系有较大的相对挥发度；反应的温度压力条件与精馏过程相似9、加盐精馏原理：（1）、盐效应，盐加入非电解质水溶液中，非电解质溶解度发生变化，有盐析和盐溶效应（2）、盐对汽液平衡关系的影响：对精馏分离，盐效应引起的汽液平衡关系变化是最重要的，绝大多数含水有机物，加入盐后可增加有机物的相对挥发度；盐可以移动含水有机物的沸点，甚至消失宏观解释：溶盐后，蒸气压下降，由于不同组分对盐溶解度不同，蒸气压下降程度不同微观解释：静电作用，相互反应10、萃取剂的结构条件：分子中有一个萃取功能基，主要是O、N、P、S等原子，以O最多；分子中有相当长的链烃或芳烃，一般分子量以350－500为宜。
11、吸附剂的结构特点：1. 多孔结构（多孔、立体网状）2. 较大的比表面积。
12、离子交换膜选择透过性的主要决定因素：孔隙作用，膜中孔隙对水合离子的筛分作用。
静电作用和扩散作用，基膜上带固定电荷的活性基团对离子的静电作用。
化工分离过程(复习)(1)教程
综合两种试算结果，只有TB<T< TD成立， 才能构成闪蒸问题。
16
1.2 单级平衡过程
闪蒸过程计算的基本关系：
物料平衡关系： Fzi Lxi Vy i （2-63）
F L V
（2-64）
汽液相平衡关系： y K x i i i
（2-44） 热平衡关系： 归一化方程：
Ki Ki (T , P, x, y)
分离过程的分类
分离过程分为机械分离过程和传质分离过程两类。
传质分离过程用于各种均相混合物的分离，分为平 衡分离过程和速率分离过程。 平衡分离过程——借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附 剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各 组分在处于平衡两相中的不等同的分配为依据而实现分 离。
3
1.1 绪论
S S i L
L i
8
1.2 单级平衡过程
3、多组分物系的泡点和露点计算
（1）泡点T、泡点P、露点T、露点P的定义 精馏塔为全凝器时回流为何温度？分凝器？ 塔底温度？ （2）泡点温度和泡点压力的计算 ⅠKi与xi无关的泡点温度的计算 K i f (T , P) 泡点方程：
f T Ki xi 1 0
i 1 c
9
1.2 单级平衡过程
①求解泡点方程的试差法，求解步骤如下： 假定T
已知P
得到Ki 调整T
Kixi
|f(T) |=|Kixi-1 |≤
N Y
②相对挥发Байду номын сангаас法 设T（离泡点不远）
Kk
T=T设，yi= Kixi 得到PiS
ik xi
1
Pi S ik S Pk
安托尼公式
PkS Kk P
化工分离过程题库(超全版本)
分离工程试题库目录第一部分填空题 0第二部分选择题 (3)第三部分简答题 (7)第四部分计算题 (9)第一部分填空题1. 传质分离可分为和。
2 分离过程常见的开发方法有和。
3．相平衡关系的表示方法有、、。
4．精馏的数学模型有、、、。
5．产生恒沸物的原因是，二元恒沸物的判别式为。
6．在萃取精馏中，为使分离效果较好，所选溶剂与塔顶产品形成，与塔釜产品形成，常用的方法是。
7．常用的解吸方法有、、。
8．与物理吸收相比较，化学吸收平衡分压，推动力，溶解度，传质系数。
9．解吸操作中，解吸因数S 解吸分率β，解吸操作方能进行，当S增加时，β，理论板数。
10．在液流主体进行缓慢化学反应的吸收过程，传质速率由决定。
11. 衡量分离的程度用表示，处于相平衡状态的分离程度是。
12. 汽液相平衡是处理过程的基础，相平衡的条件是。
13. 当混合物在一定的温度、压力下，满足条件即处于两相区，可通过计算求出其平衡汽液相组成。
14.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设。
15. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热的组分增加。
16．吸收因子为，其值可反应吸收过程的。
17. 吸收剂的再生常采用的是，，。
18. 精馏塔计算中每块板由于改变而引起的温度变化，可用确定。
19. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为。
20. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为型计算和型计算。
21. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为。
22. 吸收的相平衡表达式为，在操作下有利于吸收，吸收操作的限度是。
23. 解吸收因子定义为，由于吸收过程的相平衡关系为。
24. 精馏有个关键组分，这是由于的缘故25. 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在进料。
26.原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起作用。
27.提高萃取剂的选择性，可萃取剂的浓度。
28.在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用或方法进行物料预分布。
29.通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的，为表示塔实际传质效率的大小，则用加以考虑。
分离第25、26讲
结晶的步骤
过饱和溶液的形成 晶核的形成 晶体生长 其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前
提；过饱和度是结晶的推动力。
溶液的过饱和，超溶解度曲线及介稳区：
稳定区和亚稳定区
在温度-溶解度关系图中，AB曲线下方为稳定
区，在该区域任意一点溶液均是稳定的；
而在AB曲线和CD曲线之间的区域为亚稳定区，
ln[
c(r c*
)
]
2M 力学
结晶过程的实质 结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出，
形成新相的过程。 这一过程不仅包括溶质分子凝聚成固体，
还包括这些分子有规律地排列在一定晶格 中，这一过程与表面分子化学键力变化有 关； 因此，结晶过程是一个表面化学反应过程。
晶体的粒度
晶体颗粒的大小。 可以用一特征长度来衡量。 例如：立方体晶体，粒度可取边长来衡量。
球形晶体，粒度可取直径来衡量。
Vc =kv (L)3 Ac ka (L)2
8.1.2结晶过程：
溶质从溶液中结晶的推动力是一种浓度差，称为 溶液的过饱和度。
结晶过程经历两个步骤：成核→晶体生长。
此刻如不采取一定的手段（如加入晶核），溶 液可长时间保持稳定； 加入晶核后，溶质在晶核周围聚集、排列，溶 质浓度降低，并降至AB线；
不稳定区
在CD曲线的上半部的区域称为不稳定区， 在该区域任意一点溶液均能自发形成结晶， 溶液中溶质浓度迅速降低至AB线（饱和）；
晶体生长速度快，晶体尚未长大，溶质浓度 便降至饱和溶解度，此时已形成大量的细小 结晶，晶体质量差；
第八章 结晶
Crystallization
定义：
结晶是从汽相（蒸汽）或液相（溶液 或熔融物）中析出形状一定、分子 （或原子、离子）有规则排列的晶体 的现象。
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3
1.1 绪论
分离媒介分为能量媒介（ESA）和物质媒介（MSA）。 速率分离过程——借助某种推动力（如浓度差、压力 差、温度差、电位差等）的作用，某些情况下在选择性透 过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异而实现混合物
的分离操作。
4
1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件 相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保
7、共沸物的特征和共沸组成的计算 （1）共沸物的特征：
12 1P1s 2P2s 1
a 共沸点对应共沸组成x=y; b 过了共沸点，轻、重组分互换； c 原料组成在共沸点一侧，可得一纯组分和一共沸物。
33
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
（2）共沸组成的计算（简单过程）
P P P
fˆi fˆi fˆi
6
1.2 单级平衡过程
2、活度系数法表示Ki的简化形式
（1）汽相为理想气体，液相为理想溶液
Ki
yi xi
Pi S P
g-l平衡关系：
yi
Ki xi
Pi S P
xi
（2）汽相为理想气体，液相为非理想溶液
3 8 3 11
3 15 26
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
组分分配：将Fenske方程变形可得各组分流量分配。
d w
i
d w HK
i , HK
Nm （3-12）
wi 1
fi d
w
1
i
fi d
按Newton迭代式导出式： t(K 1) t(K )
f tK
11
1.2 单级平衡过程
Ⅱ泡点压力的计算
c
理想物系： P泡 PiS xi i 1
汽相为理想气体，液相为非理想溶液
c
P泡 PiS xi iL i 1
12
1.2 单级平衡过程
（3）平衡常数与组成无关的露点温度计算
综合两种试算结果，只有TB<T< TD成立， 才能构成闪蒸问题。
16
1.2 单级平衡过程
闪蒸过程计算的基本关系：
物料平衡关系： Fzi Lxi Vyi
（2-63）
F LV
（2-64）
汽液相平衡关系： yi Ki xi
（2-44）
Ki Ki (T , P, x, y)
热平衡关系： FH F Q LH L VHV
w HK
i,HK
Nm
di fi wi
27
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
4、实际回流比、理论板数和适宜进料位置的确定 由吉利兰图或由耳波和马多克斯关联图求N
求理论板数的查图方法、步骤、使用条件及注意 的问题。
适宜进料位置的确定方法。 5、简捷法（FUG）设计精馏塔的步骤
（1）根据工艺条件和经验数据确定对关键组分的分离要求；
化工分离过程
Chemical Separation Processes
总复习
习题课大纲
▪ 1 重要知识点回顾
1.1 绪论
1.2 单级平衡过程
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
1.4 多组分多级分离的严格计算
1.5 分离设备的处理能力和效率
1.6 分离过程的节能
1.7 其它分离技术和分离过程的选择
N
调整T
f(T)>0,T设偏低，提高T。
f(T)<0,T设偏高，降低T。
c
yi / Ki 1
i 1
Y
xi, T
结束
14
1.2 单级平衡过程
4、等温闪蒸
核定给定温度 下闪蒸问题是否成 立的两种方法：
F, Zi
方法一： 计算闪蒸压力下进料混合物的
泡点温度TB和露点温度TD。
若TB<T闪蒸<TD，则闪蒸问题成立。
已知共沸压力P，求：T、xi
设T
计算
P2S（ P1S
1 ） ln 2
1 2
解出 xi
i
P
已知共沸组成xi，求：P、T
由xi
计算 1（ 2
P2S P1S
）解出T
Pi S
P
已知T时形成共沸物，求：P、xi
由T
计算
P2S（ P1S
1 2
25
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
Fenske方程的几种形式
Nm
lg
xA
xA
xB D
xB
lg AB
W
Nm
lg
d
d
wA w
lg AB
B
lg
LK ,D HK ,W
Nm
1 LK ,D 1 HK ,W lgLK HK
iLiL Vi
8
1.2 单级平衡过程
3、多组分物系的泡点和露点计算
（1）泡点T、泡点P、露点T、露点P的定义
精馏塔为全凝器时回流为何温度？分凝器？ 塔底温度？
（2）泡点温度和泡点压力的计算
ⅠKi与xi无关的泡点温度的计算 Ki f (T , P)
c
泡点方程：
f T Ki xi 1 0 i 1
V , yi P,T , e
L, xi
15
1.2 单级平衡过程
方法二：假设闪点温度就是进料的泡点温度：
则： Ki zi 1 应该成立 ，如果 Ki zi 1 说明TB<T。
再假设闪蒸温度就是进料的露点温度：
则： zi / Ki 1 应该成立 ，如果 zi / Ki 1 说明TD>T。
1、有关概念
特殊精馏、萃取精馏、共沸精馏，共沸精馏 和萃取精馏的异同点，溶液的正偏差和负偏差。
2、萃取精馏过程溶剂的作用
ln S
xS A1S
A2 S
A12 1
2 x1
31
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
萃取精馏过程S作用可归纳为以下几点： （1）溶液性质的影响，最好为与1形成正偏差，与2形成
29
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
（7）由吉利兰图或耳波和马多克斯图求N并确定适宜进料 板位置；
（8）由全塔效率求操作回流比下的实际板数； （9）由热量衡算求冷凝器和再沸器的热负荷。 其中，（2）、（4）、（5）必须熟练掌握。
30
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
1.3.3 萃取精馏和共沸精馏
（2-65）
归一化方程：
xi 1
yi 1
（2-46） （2-45）
17
1.2 单级平衡过程
利用牛顿迭代法解Rachord-Rice方程迭代方程
f ( ) (Ki 1)zi 0
1 (Ki 1)
（2-71）
(k1) (k )
f ( (k) ) f ' ( (k ) )
持着物理平衡而共存的状态。从热力学上看，整 个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相 间无物质的传递。
5
1.2 单级平衡过程
1、相平衡的定义和条件
相平衡时，各相的T、P，组分在各相的化学位相 同（相平衡的条件）。
i1 i2 i3 ip
T T T
▪ 2 考试题型
▪ 3 自由交流环节
2
1.1 绪论
分离过程的分类
分离过程分为机械分离过程和传质分离过程两类。 传质分离过程用于各种均相混合物的分离，分为平
衡分离过程和速率分离过程。
平衡分离过程——借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附 剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各 组分在处于平衡两相中的不等同的分配为依据而实现分
21
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
4、求Na Na Ni N x
确定Nx
进料条件 压力级数
5、单元的设计变量数的确定
22
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
6、装置设计变量
N
u i
N
u x
N
u a
的确定
（1）按每一股单相物流有（c+2）个变量，计算进料物流所 确定的固定设计变量数；
Ki
yi xi
iL PiS
P
g-l平衡关系：
yi
Ki xi
iL PiS
P
xi
7
1.2 单级平衡过程
（3）汽相为理想溶液，液相为理想溶液
Ki
yi xi
Pi S iS Vi P
fiL fiV
iL Vi
（4）汽相为理想溶液，液相为非理想溶液
Ki
yi xi
iL PiSiS Vi P
（2）确定装置中具有不同压力的数目； （3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数； （4）将串级单元数，分配器数，侧线采出单元数以及传热单
元的数目相加，便是装置的可调设计变量数。 （****表3-1中Na=1的单元）
（5）装置的设计变量： Niu
N
u x
N
u a
23
1.3 多组分多级分离过程分析与简捷计算
1.3.2 多组分精馏过程
1、有关概念
关键组分——精馏过程由设计者指定浓度或提出 分离要求（如指定回收率）的那两个组分。