化工分离工程知识点

1.什么叫相平衡？相平衡常数的定义是什么？

由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。Ki=yi/xi

2.简述分离过程的特征？什么是分离因子，叙述分离因子的特征和用途。 答：分离过程的特征：分离某种混合物成为不同产品的过程，是个熵减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功（或输入能量）方能进行。 分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度。定义式：i j ij

i j

y y x x α=

3.请推导活度系数法计算汽液相平衡常数的关系式。

汽液相平衡关系：L i V i f f ˆˆ= 汽相：P y f i V i V i φˆˆ= 液相：OL i

i i L i f x f γ=ˆ 相平衡常数：P f x y K V i

OL

i i i i i φγˆ==

4.请写出活度系数法计算汽液相平衡常数的关系式，并指出关系式中各个物理量的含义

5.什么是设计变量，如何通过各单元设计变量确定装置的设计变量。

在设计时所需要指定的独立变量的数目，即设计变量。

)2(+-+∑-∑=∴C n N N N N r e

c e v u i

① 在装置中某一单元以串联的形式被重复使用，则用r N 以区别于一个这种单元于其他种单元的联结情况，每一个重复单元增加一个变量。 ② 各个单元是依靠单元之间的物流而联结成一个装置，因此必须从总变量中减去那些多余的相互关联的物流变量数，或者是每一单元间物流附加（C+2）个等式。

6. 什么叫清晰分割法，什么叫非清晰分割法？什么是分配组分与非分配组分？非关键组分是否就一定是非分配组分？

答：清晰分割法指的是多组分精馏中馏出液中除了重关键组分(HK)之外，没有其它重组分；釜液中除了轻关键组分(LK)之外，没有其它轻组分。非清晰分割表明各组分在顶釜均可能存在。

在顶釜同时出现的组分为分配组分；只在顶或釜出现的组分为非分配组分。 一般情况下，LK 、HK 和中间组分为分配组分；非关键组分可以是分配组分，也可以是非分配组分，所以非关键组分不一定是非分配组分。

7.叙述用简捷法作普通精馏过程理论板数的步骤。 简捷法计算理论板数步骤

① 根据工艺条件及工艺要求，找出一对关键组分。 ② 由清晰分割估算塔顶、塔釜产物的量及组成。

③ 根据塔顶塔釜组成计算相应的温度、求出平均相对挥发度。 ④ 用Fenske 公式计算m N 。

⑤ 用Underwood 法计算m R ，并选适宜的操作回流比R 。 ⑥ 确定适宜的进料位置。

根据m m N R R ,,，用Gilliland 图求理论板数N 。

8.萃取精馏中，萃取剂在何处加入？为何？

答：在萃取精馏塔顶下几块理论板、进料板以上几块理论板处加入，在进料板以上几块板加入可以使全塔范围内保持较高的溶剂浓度，在塔顶下保留几块理论板是为了防止萃取剂从萃取精馏塔顶带出，起到回收溶剂的作用。

9.简述萃取精馏过程中塔内流率分布特点。

答：萃取精馏塔内由于大量溶剂的存在，影响塔内汽液流率分布。大量溶剂温升导致塔内汽相流率越往上走愈小，液相流率越往下流越大。对于溶剂而言，各板下流的溶剂液相流率大于其进料流率，且溶剂挥发性越大，两者差值越大。

10.萃取精馏和共沸精馏的相同点和不同点是什么？

答：相同点：都是加入溶剂改变原溶液的相对挥发度，使其可以用精馏方法分离。

不同点：1)可供选择的共沸剂数目远不及萃取剂多，且萃取剂用量不像共沸剂受限制；

2)共沸剂从塔顶蒸出，萃取剂从塔底出，因此消耗能量多；

3)共沸精馏受组成限制，操作条件比较苛刻，萃取精馏可在较大范围变化，操作比较容易，流程较简单，只用于连续操作；

4)同样压力下共沸精馏温度低，适于热敏性物料。

11.吸收的有利条件是什么？

低温、高压、高的气相浓度、低的液相浓度、高的用量、低的气相量。 试分板吸收因子对吸收过程的影响

吸收因子A=L/（VKi ），吸收因子越大对吸收有利，所需的理论板数越少，反之亦然。

12.

13. 逐级计算法的起点如何确定？适宜的进料板位置如何确定？ 计算起点的确定

对于只有轻非关键组分的物系，馏出液的组成可以准确估计，计算应该从塔顶开始。

对于只有重非关键组分的物系，塔釜液的浓度可以准确估计，计算应该从塔底开始。

如果进料中既有轻非关键组分，又有重非关键组分，则无论是馏出液或釜液的组成都不容易准确估计。可以分别从两端开始往进料级计算 适宜进料位置确定方法之二：

适宜进料位置的近似确定方法是以轻，重关键组分的浓度之比作为精馏效果的准则，当逐级从上向下计算时，要求轻、重关键组分汽相浓度比值降低越快越

好，如果满足：S

j HK j LK R j Hk j LK y y y y ⎪⎪⎭⎫

⎝⎛>⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++1,1,1,1,则第j 级为进料级 从下往上计算时，要求轻、重关键组分液相浓度比值增加越快越好，如果满足：

S

j HK j LK R j Hk j LK S

j HK j LK R j Hk j LK x x x x x x x x ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫

⎝⎛<⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++1,1,1,1,,,,,则第j 级为进料级

14.影响气液传质设备的生产能力的因素有哪些？ 液泛 雾沫夹带 压力降 停留时间

15.实际板和理论板的差异表现在那些地方，这些差异的影响应用什么方法来处理？

实际板和理论板的差异

1）理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡；

2）理论板上相互接触的汽液两相完全混合，板上液相浓度均一，等于离开该板溢流液的浓度；

3）实际板上汽液两相存在不均匀流动，停留时间有明显差异； 4）实际板存在雾沫夹带、漏液和液相夹带泡沫现象。 为考虑上述各种差异的影响，引进了几种效率 1）全塔效率，又称为总板效率 2）Murphree 板效率，又称干板效率 3）点效率

4）理论板当量高度（HETP ）

5）传质单元高度

16.目前常用的效率有哪几种？影响效率的因素有哪些？ 全塔效率 默弗里板效率 点效率 填料塔的等板高度

影响因素：传质速率 流型和混合效应 雾沫夹带 物性的影响

17.精馏过程的不可逆性表现在那些方面，节省精馏过程能耗有哪些措施。 精馏过程的不可逆性

1）流体流动，在流体流动时有压力降，当塔板数较多时，压力降也要加大，同时塔顶釜的温差也会加大，亦即净W 增大

2）传热

（1）一定温度梯度的热量传递

塔再沸器和冷凝器中介质存在温差，因温差传热过程而引起的有效能损失为

)(

0L

H L

H T T T T QT D -= （2）不同温度物流的直接混合，塔内上升蒸汽与下流液体直接接触产生热交换时的温差，是使精馏过程热力学下降的重要因素 3）传质

通过一定浓度梯度的质量传递或不同化学位物流的直接混合。即上升蒸汽与下流液体进行传质过程时，两相浓度与平衡浓度的差别。 节省精馏过程能耗的一些措施：