化工原理1

6.1温度对吸收过程的影响。

答:对于一定的物系，在一定的总压下，一般的规律是温度越高平衡曲线越陡，即溶解度越小,故
升高温度对吸收过程不利。

采用溶解度大、选择性好的吸收剂，提高操作压强和降低操作温度对吸收不利。

6.2如何理解传质单元高度和体积传质系数 答：传质单元高度是指完成一个传质单元的分离任务所需的填料层高度，是吸收
设备效能高低的反映，传质单元高度与设备结构，汽液流动情况和物系物性有关。

传质单元高度越小，所需的填料层高度也越
低，传质效果好：单位体积填料层内气液两相有效接触面积与传质系数的乘积，称为体积传质系数，体积传质系数的值可由实
验测定，对于低浓度气体吸收，在全塔中亦可视为常数。

体积总传质系数值的大小反映总传质阻力、填料性能及操作时填料润
湿情况等。

6.3简要说明双膜理论的要点 答：1 在气液两流体相接触处,有一稳定的分界面,叫相界面。

在相界面两侧附近各有一层稳定
的气膜和液膜。

这两层薄膜可以认为是由气液两流体的滞流层组成,即虚拟的层流膜层,吸收质以分子扩散方式通过这两个膜层。

2 全部浓度变化集中在这两个膜层内。

3 在相界面处,气液浓度达成平衡,即界面上没有阻力。

通过以上假设,就把整个吸收过程简
化为,吸收质经过双膜层的过程,吸收阻力就是双膜的阻力。

故该理论又称为双膜阻力理论。

6.4溶质在吸收剂中的溶解度对吸收过程费用的影响 答：溶质在吸收剂中的溶解度越大，处理一定量的混合气体所需的吸
收剂数量较少，吸收后气体中溶质的极限残余浓度也可降低；就传质速率而言，溶解度大，溶质的平衡分压低，过程的传质推
动力就大，传质速率快，所需的设备尺寸就小，费用就较低。

6.5提高混合气体中溶质的吸收率可采取哪些手段？ 答： 1.减少传质面积；2.减少吸收剂用量；3.提高出塔液体的浓度；4.
降低出塔气体的浓度。

7.1为什么精馏塔必须有回流？ 答：精馏过程的回流包括塔顶的液相回流及塔釜的气相回流，作用是保证每块塔板上都有
足够数量和一定组成的下降液流和上升气流。

回流既是构成气液两相传质的必要条件，又是维持精馏操作连续稳定的必要条件。

7.2精馏塔塔顶若取消液相回流或塔底取消气相回流，会产生什么结果？ 答：精馏过程的回流包括塔顶的液相回流和塔底的
气相回流，两部分缺一不可。

由于相平衡条件有利于分离（即y ＞x ），使必需的回流液数量小于塔顶冷凝液的总量，只需部分回
流而无需全部回流。

所以，由塔顶上升蒸气经冷凝器冷凝后，一部分回流入塔，另一部分作为产品馏出。

同样，塔釜加热器（或
再沸器）将釜中液体加热，部分汽化了的物料返回塔内实现气相回流，另一部分液体作为塔底产品。

若塔顶取消液相回流，进料口以上的上升蒸气没有与液相接触，即进料口以上的塔板不起分离作用；若塔底取消气相回流，进
料口以下的下降液体没有与蒸气接触，即进料口以下的塔板不起分离作用。

7.3在图解理论塔板数的y-x 图上，精馏段的梯级和提馏段的梯级有什么不同？ 答：答：在y-x 图上，一个梯级代表一层
理论塔板（参见教材图7-27）。

在恒摩尔流率假定条件下对精馏段的第n 板和提馏段的第m 板塔板分别进行质量衡算得：
精 提馏段 精馏段的液相流量小于气相流量，即上升蒸气中有部分作为塔顶产品送出，故梯级较矮，水平线段的长度大于垂直线段的长度；
提馏段的液相流量大于气相流量，即下降液体中有部分作为塔底产品送出，故梯级较高，水平段的长度小于垂直线段的长度。

从操作线斜率来看，精馏段操作的斜率小于1，提馏段操作线的斜率大于1。

7.4简要说明回流比R 和回流液的热状况对精馏塔操作的影响。

答：⑴回流比R 增大使精馏段和提馏段的操作线都远离
平衡线，传质推动力增大。

对于设计型问题，回流比R 增大使完成一定分离任务所需的理论板数N 减少。

对于操作型问题，回
流比R 增大使设备的分离效果变好， xD 增大和 xW 减小。

应当注意，用增大回流比的方法提高xD ，要受到塔板数的限制，
在全回流条件下， xD 有一极限值，实际回流比下不能超过此值；另外，增大回流比的方法提高xD 还必然受到物料衡算的制约。

⑵回流比R 增大提高分离效果的代价是能耗增加。

当D 、W 一定时，R 增大，则L=RD 增大，塔顶冷凝量V=（R+1）D 增大，
塔釜液体激化量V ’=V-（1-q)F 增大，即塔内气液负荷都增大，从而导致精馏塔的冷凝器和再沸器的热负荷增大，能耗增大。

在实际操作中，R 增大首先受到冷凝器和再沸器能力的限制；另外塔内气液负荷超过设计允许值会出现过量雾沫夹带和液泛等
现象，导致板效率下降，甚至不能操作。

因此不能一味以提高回流比来增大原料液的分离程度。

还是以经济核算为依据，合理地选择回流比，使操作费用和设备折
旧费的总和达到最小。

另外，对于操作型问题，回流比R 变化常常会使最佳进料位置发生变化。

⑶回流液的热状况：回流液的温度变化会引起塔内实际回流量的变化。

例如，从泡点回流改为低于泡点温度的冷液回流
时，上升到塔顶第一板上的蒸气有一部分被冷凝，其冷凝潜热将回流液加热到该板上的泡点温度。

这部分冷凝液成为塔内回流
液的一部分，称为内回流。

与泡点回流比较，过冷液体回流的作用类似于回流比增大一点。

梯级的水平线段长度梯级的垂直线段长度液相增浓程度气相增浓程度==--=-+n n n n x x y y V L 11梯级的水平线段长度梯级的垂直线段长度液相增浓程度气相增浓程度==-
-=-+m m m m x x y y V L 11
7.5简要说明进料状态对精馏塔操作的影响。

答：⑴进料组成：在回流比一定条件下，进料组成变化并不影响精馏段操作线的斜率，但改变了提馏段操作的斜率和进料位置。

对于设计型问题，xF值减小使完成一定分离任务所需的理论板数N增大，最佳进料位置下移。

对于操作型问题，xF值减小使设备的分离效果变差，xD和xW都减小.。

⑵进料热状况：在回流比一定条件下，进料热状况变化不影响精馏段操作线的斜率，但改变了最佳进料位置、提馏段操作线的斜率以及塔釜热负荷。

对于型问题，q值增大使完成一定分离任务所需的理论板数N减少，但同时塔釜热负荷增大。

对于操作型问题，q值增大使设备的分享效果变好，即xD增大和xW减小。

⑶工业上当进料状态（xF或q）发生变化时，应适当改变进料位置，并及时调节回流比，以保证达到规定的分离要求。

工业上的精馏塔，一般都设有几个进料位置，以适应生产中的不同进料状况，保证在精馏塔的适宜进料。

实际上q的选择也是经济核算问题。

一般而言，在热耗不变的情况下，热量应可能从塔底加入，冷量应尽可能从塔顶加入，使回流（包含塔底气相回流和塔顶液相回流）能在全塔发挥作用。

8.1简要说明单流型筛孔塔板个结构的作用、影响及设计原则（塔径、塔间距、溢流堰高度、溢流堰长度、开孔率、降液管低吸高度，可任选三个）。

答：溢流堰高度hW：直接影响塔板上液层厚度过小，相际传质面积过小；过大，塔板阻力大，效率低。

液量过小时应采用齿形堰。

降液管：液体从上层塔板流至下层塔板的通道，下端与塔板间应留出一定的空间高度以保证液体顺畅流出；为防止气体倒窜入降液管引起液流不畅，底隙高度又应小于堰高。

开孔率：板上筛孔的总面积逾筛孔所在的塔板面积之比，它与办压降直接相关。

开孔率减小，筛孔数减少，相间接触面积减小而压降升高；开孔率太大，则干板阻力小而漏液增加、操作弹性下降。

8.2板间距增大对塔板负荷性能图有什么影响？答：板间距增大，则可取较高的空气流速和较小的塔径，而不致产生严重的液沫夹带现象，也可延迟液泛的发生。

（板间距增大，液泛夹带线上移，操作弹性变大，操作范围变大，允许的气液负荷变化范围增大。

）
8.3板式塔液泛的影响因素分析。

答:造成液泛的原因主要是液量过大、板压降过大（即气量过大）或降液管堵塞。

8.4简要说明气、液流量的确定及其对气液传质设备操作的影响。

答：为了维持塔的正常操作，生产中必须将气液流量控制在一个由塔板结构条件所决定的许可范围，即是塔板的负荷性能图限定的范围。

对于一定物系，塔板负荷性能图的形状因塔板类型、塔板结构的尺寸的不同而异。

如板间距、塔径、开孔率、降液管尺寸等都可以改善塔板的负荷性能，增加操作弹性。

9.1提高干燥器热效率的主要措施有哪些？答：①回收出口废气中的热量来预热冷空气或湿物料；②减少干燥设备和管道的热量损失；③适当增加出口废气的湿度、降低其温度，可减少空气消耗量，从而减少热消耗。

9.2干燥器出口废气温度的高低对干燥过程会有哪些影响？其温度选择受什么因素的控制？
答：出口废气温度增高，其相对湿度就会减少，空气的吸水能力增高，干燥时间间减短；出口废气温度降低，其相对湿度就会变大，空气的吸水能力下降，干燥速率将变小，干燥时间延长。

通常为了安全起见，废气出口温度须比进干燥室的气体湿球温度高20-50度。

u和B u 9.3两吸湿剂物料A和B，他们具有相同的干燥面积。

若在相同的恒定干燥条件下进行干燥，他们在恒速段的干燥速率A
是否相等？为什么？答：相等。

因为恒速段物料表面充满着非结合水分，这是由于物料内部水分向表面的扩散速率大于表面水分的汽化速率，使物料表面始终被非结合水分充分润湿，物料表面的温度近似等于热空气的湿球温度，汽化的水分全部为非结合水分。

因此，恒速干燥阶段的干燥速率只取决于物料表面水分的汽化速率，即取决于物料外部的干燥条件，与物料的性质和含水量多少无关。

9.4影响临界含水量的因素分析。

答：与物料本身的结构、性质、厚度等有关，还与干燥介质状况（流速、温度、湿度等）有关。

在一定干燥条件下，物料层越厚，物料内部水分的扩散阻力愈大，Xo也愈大；干燥介质的温度或流速愈高，温度愈低，则恒速阶段干燥速率越大，进入降速阶段愈早，Ｘo也愈大。