化工原理(下)复习各章知识点及复习题

第1章蒸馏 内容小结复习题1 蒸馏概述蒸馏操作是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离目的。

轻组分：混合物中的易挥发组分；重组分：混合物中的难挥发组分例：蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。

答：均相液体混合物，挥发性差异，造成气液两相系统精馏操作压力的选择减压蒸馏：降低了液体的沸点。

应用场合：分离沸点较高的热敏性混合液，混合物沸点过高的物系（避免采用高温载热体）。

加压蒸馏：提高冷凝温度避免使用冷冻剂。

应用场合：分离常压下呈气态的物系，馏出物的冷凝温度过低的物系。

举例：脱丙烷塔操作压力提高到1 765kPa时，冷凝温度约为50℃,便可使用江河水或循环水进行冷却，石油气常压呈气态，必须采用加压蒸馏。

2 双组分溶液的气液相平衡例：当混合物在t-x-y图中的气液共存区内时，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。

答: 相等，大于，杠杆规则例：当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。

答：大于例：双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。

物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。

答：易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离，远离理想溶液的含义例：理想溶液满足拉乌尔定律，也满足亨利定律；非理想稀溶液满足亨利定律，但不满足拉乌尔定律;服从亨利定律并不说明溶液的理想性，服从拉乌尔定律才表明溶液的理想性例：精馏塔分离某二元物系，当操作压强降低时，系统的相对挥发度 ( )，溶液的泡点( )，塔顶蒸汽冷凝温度( )。

答：增大，减小，减小3 平衡蒸馏与简单蒸馏4 精馏例：精馏塔的作用是。

答：提供气液接触进行传热和传质的场所。

例：在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为_____，其作用是。

答：精馏段提浓上升蒸汽中易挥发组分提馏段提浓下降液体中难挥发组分例：离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相 相等，____互成平衡。

答: 平衡 温度 组成例：精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1） 和（2） 。

答: 塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶加料热状态参数q 的计算例：已知汽液混合物进料中，汽相与液相的摩尔数之比为3:2，易挥发组分的摩尔分数为0.3，则q =______。

答：0.4(q=2/(3+2)=0.4)例：精馏塔有 进料热状况，其中以 进料q 值最大，进料温度____泡点温度。

答:五种 冷液体 小于对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的L 与L , V 与V 的关系为（1）冷液进料：x q ＞x F ，y q ＞x F ，q>1,L ＞L+F, V ＜V ；（2）饱和液体进料：x q ＝x F ，y q ＞x F ； q ＝1, L ＝L+F, V=V ；（3）气液混合物进料：x q ＜x F ，y q ＞x F 0<q<1, L ＞L, V ＞V ；（4）饱和蒸汽进料：x q ＜x F ，y q ＝x F ； q=0, L =L, V=V +F ；（5）过热蒸汽进料：x q ＜x F ，y q ＜x F ； q<0, L ＜L, V ＞V +F ；操作线方程例：某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，且塔顶产品量为100kmol/h ，则馏出液组成=D x _________, 塔顶上升蒸汽量=V _________。

答：0.86， 500 kmol/h例：某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于 ，操作线方程为 。

答: ∞ 零 y n+1=x n例：在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y 1,x 1及y 2,x 2（自塔顶开始计数), 则它们的大小顺序为 。

答: y 1 ＞y 2＞x 1＞x 2例：精馏的两操作线都是直线，主要是基于 恒摩尔流假设5 双组分精馏的设计型计算例：精馏过程回流比R 的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R= 时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而R= 时，所需理论板数为∞。

答案: DL ∞ 全回流 R min例：完成某分离任务需理论板数为N T =7（包括再沸器），若E T =50%，则塔内需实际板数（不包括再沸器）为（ ）答： 12层 （7-1）/0.5=12例：在精馏操作中，若进料位置过高，会造成釜残液中易挥发组分含量增高。

例：精馏塔采用全回流时，其两操作线 与对角线重合最优加料位置精馏计算中，以下说法正确的是____________。

A.再沸器算一块理论板B.分凝器算一块理论板C.加料板算一块理论板答：A 、B6 双组分精馏的操作型计算操作条件变化对产品质量的影响例：操作间接蒸汽加热的连续精馏塔时，由于某种原因，再沸器中加热蒸汽压力下降而使提馏段上升蒸汽流量V 下降，而进料热状况q 、浓度x F 及进料量F 不变，同时回流量L 恒定，则馏出液浓度x D 及流量D 、残液浓度x W 的变化趋势为：x D _______、D _______、x W _______。

(变大,变小,不变,不确定) 答：x D 增大、D 减小、x W 增大 解： D=F-W F V L L qF L W D V L W ⎫=+⇒⎪⇒↑⇒↓⎬=-↓⎪⎭不变不变 /L V L V ⇒↑不变 减小 //()1/(1/)L D L V L L D D L ⇒=+=+↑不变 减小假设x D 减小，则x W 减小，此时塔板数将小于实际板数，假设不成立；同理，x D 不变也不成立，所以x D 增大，x W 也增大。

精馏操作时，增大回流比R ，其他操作条件不变，则精馏段液气比L/V （ ），馏出液组成x D ( )，釜残液组成x W ( )。

.答： 增加 增加 减小精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数N T （ ），提馏段下降液体流量（ ）。

答：减小 增加7 间歇精馏、恒沸精馏与萃取精馏间歇精馏间歇精馏往往采用填料塔间歇精馏为一非定态过程间歇精馏时全塔均为精馏段为保持间歇精馏时馏出液组成恒定，其回流比应不断增大为保持间歇精馏时回流比成恒定，其馏出液组将不断减小计算题1.某连续精馏塔进料液中含易挥发组分55%(摩尔百分数，下同)（与此相平衡的汽相组成为75% ），要求塔顶产品含易挥发组分95%，饱和液体进料。

试求：(1)求最小回流比。

(2)若加料板上液体组成与进料组成相同，回流比为最小回流比的1.5倍时，求进料板上一板流下的液体组成。

***答案*** Rmin=（x D－y e）/（y e－x e）＝(0.95-0.75)/(0.75-0.55)=1，x F＝x F，y F=[R/(R+1)]x F-1＋x D/(R+1) ， 0.75=[1.5/(1.5+1)] x F-1＋0.95/(1.5+1)， x F-1＝0.62 2. 用连续精馏塔每小时处理100 kmol含苯40%和甲苯60%的混合物，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯 1%（组成均以kmol%计）。

试求：(1)馏出液和残液各多少kmol.h -1。

(2)饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol，问回流比为多少？***答案*** ①F=D+W Fx F＝Dx D＋Wx W W=56.2kmol.h -1 D=43.8kmol.h -1②∵q=1 V'=V ∴L=V-D=132-43.8=88.2 R=L/D=88.2/43.6=2.023. 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol.h-1，加料组成为50%,塔顶产品组成x D＝95％，产量 D＝50kmol.h-1，回流比R=2Rmin，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。

相对挥发度α＝3。

求：(1).Rmin(最小回流比) (2).精馏段和提馏段上升蒸汽量。

（3）.列出该情况下的精馏段操作线方程。

4.在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。

已知原料液组成为0.6(摩尔分数，下同)，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02，泡点进料，物系的平均相对挥发度为3。

试求：(1) 每获得1 kmol/h馏出液时的原料液用量F；（W＝0.52 kmol/h，F＝1.52 kmol/h。

）(2) 若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？（3.99）(3) 假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，求上升到加料板上的气相组成。

（0.721）5. 在一双组分连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程为271.0715.0+=x y ；q 线方程为91.081.2-=x y ，求：(1) 回流比及进料热状况参数；（q ＝1.55） (2) 馏出液及原料液组成； （0.951D x =，0.501F x =）(3) 若回流比为3，测得从精馏段第二层塔板下降液体的组成为0.82(摩尔分数，下同)，从第三层塔板上升的蒸汽组成为0.86，则此时的馏出液组成又为多少？（98.0'=D x ）化工原理吸收复习基本原理与概念在总压P 、温度T 一定时的气液平衡关系： 全塔物料衡算；V B (Y 1-Y 2)=Ls(X 1-X 2)P A *=f （C A ） （由实验确定） 塔顶与塔任一截面间的物料衡算:P A *=Ex A 适合低浓度气体 V(y 1-y 2)=L(x 1-x 2)P A *=C A /H稀溶液*1 y A *=mX A 吸收操作线方程:（亨利定律） Y A *=mX X m mX =-+)1(1 y )22(x V L y x V L -+=N A =k G (P-P i )=k L (C i -C) K y a(y-y*)Sdh=GSdx=LSdx 推出填料高度的公式N A =K G (P-P*)=K L (C*-C) 吸 η=112211y V y V y V -=进塔气体中的溶质量被吸收的溶质量 N A =k y (y-y*)=K x (x*-x) 收 低浓度气体η=121y y y -N A =K y (y-y*)=K x (x*-x) 率η定义：气体吸收操作中液体流率与气体流率之比。

L/V 即操作线斜率，它可影响吸收质量和本。

一个技术指标，亦是一个经济指标。

液气比L/V min ))(2.1~1.1()_______(2*121min )(V L V L x x y y V L =--=操dZA dC AB D A J -=)(Ai P A P Bm P P G RTZ D C A C N A J A N -=+= )()(A C Ai C L k A C Ai C m C C L Z L D A N -=-=提高吸收率的两种途径：增加液气比用新型填料如环鞍型，Mellapak 填料改变操作条件如改变V 、L 流率或温度、压力对数平均推动力：)21ln(21Y Y Y Y m Y ∇-∇∇-∇=∇ 当ΔY 1/ΔY 2小于2时，可用算术平均推动力：221Y Y m Y ∇+∇=∇计算填料层高度Z 的两种方法：N OG -气相总传质单元数；H OG -气相总传质单元高度1、 平均推动法（适合平衡线、操作线为直线）Z= H OG *N OG =m X X X a X K L m Y Y Y a Y K V ∇-⋅⋅=∇-⋅⋅21212、吸收因数法（适合平衡线为过原点的直线，操作线为直线）：N OG 查图 ；H OG =V/K Y a3、图解积分法：N OG =⎰*-12Y Y Y Y dY （图解积分），H OG =a Y K V⋅, Z=N OG ×H OG4、近似图解法：根据传质单元数的定义，由图解法求N OG理论板数×H 等板高度，Z=N 理/η板×板间距习题讲解【例7-1】 操作中的吸收塔，当生产任务一定，若吸收剂用量小于最小用量，则吸收效果____ __ __。