化工原理总复习教材课件

1、第1章 精 馏1 双组分气-液平衡、相律、拉乌尔定律、泡点、露点方程、挥发度、相对挥发度、平衡线方程、理想体系t-x、t-y、t-x-y、x-y 图、非理想体系t-x-y、t-x、t-y、x-y图2 平衡蒸馏与简单蒸馏、平衡蒸馏：方式，流程;物料衡算能量衡算;气-液平衡关系、简单蒸馏：方式、流程、特点;过程计算及讨论第1章 精 馏1 双组分气-液平衡3 精馏原理与流程、一次汽化与冷凝、多次部分汽化与多次部分冷凝、多次部分汽化与部分冷凝分离方式的存在问题讨论、精馏的必要条件、精馏塔结构与各塔段作用、精馏操作的一般流程3 精馏原理与流程、一次汽化与冷凝4 双组分连续精馏计算、理论板概念、意义、恒摩

2、尔流假定及前提、全塔物料衡算及操作线方程全塔物料衡算方程操作线方程：精馏段方程及提馏段方程进料热状况：原料入塔状况板物、热衡算值参数意义及讨论理论板数的求解：逐板计算法再沸器和分凝器的理论板问题4 双组分连续精馏计算、理论板概念、意义、特殊情况下理论板数的求法直接蒸汽加热;侧线抽出塔侧线输入塔塔顶冷回流操作;提馏塔操作（汽提、回收塔）、回流比的影响及确定方法最大回流比与最小理论板数-芬斯克方程最小回流比-挟点与恒浓区最小回流比计算：解析法;图解法实际回流比确定原则：经济技术性（利弊分析） 、特殊情况下理论板数的求法直接蒸汽加热;侧线抽出塔、操作型问题计算回流比对xW,xD影响进料浓度xf对xw

3、,xd的影响灵敏板概念及作用，确定方法、简捷法求理论板-吉利兰图应用、板效率概念：全塔效率，默弗里板效率，点效率联系与区别、连续精馏过程的热量衡算：冷凝器;再沸器节能措施与进料热状态的关系、操作型问题计算回流比对xW,xD影响5 间歇精馏、恒回流比时间歇精馏的计算内容、恒馏出液组成时间歇精馏的计算内容6 特殊精馏、问题的提出、分离原理、应用场所、恒沸精馏：挟带剂及要求、萃取精馏：萃取剂的确定、恒沸精馏与带取精馏的比较5 间歇精馏化工原理总复习教材课件第2章吸收1 吸收概述及气液相平衡1、 概论 吸收操作中术语、名词吸收操作方式分类 吸收与精馏的区别、联系 、气体溶解度与亨利定律 气体溶解度定义

4、、单位亨利定律：亨利常数与压强、温度的关系、几个亨利常数之间的关系 气、液相浓度的表示方法第2章吸收1 吸收概述及气液相平衡2 吸收传质机理与传质速率、吸收过程气-液两相间的传质传质步骤;传质阻力;传质机理：分子扩散、对流传质.、分子扩散与费克定律费克定律：）定律、符号与意义）在封闭系统中的应用）在非封闭系统中的应用、气相中稳定分子扩散等分子反向扩散单向扩散与主体流动气相传质速率方程2 吸收传质机理与传质速率、液相中的稳定分子扩散与气相中扩散的相同点与不同点;扩散系数、对流传质与对流传理论涡流扩散传质对流传质与涡流扩散的联系与区别对流传质理论）双膜理论）溶质渗透理论）表面更新理论、液相中的稳定

5、分子扩散与气相中扩散的相同点与不同点;、吸收速率方程 以气膜侧表示法; 以液膜侧表示法界面浓度确定方法; 总传质吸收系数与总传质速率方程的表示法吸收系数之间的关系吸收阻力讨论、吸收速率方程 以气膜侧表示法; 以液膜侧表示法3 吸收塔的设计计算、吸收塔的物料衡算与操作线方程 物料衡算：全塔衡算，任意塔段衡算与操作线方程 吸收剂用量的决定：最小液-气比 实际液-气比确定的原则：经济性与技术性综合考虑 关于并流吸收：操作线方程 过程特点、填料吸收塔高度计算方法之一填料塔高度计算公式传质单元数与传质单元高度传质单元数的求取）图解积分法 ）解析法：解吸因子法、对数平均浓度法）直接图解梯级法（Baker法

6、）3 吸收塔的设计计算、吸收塔的物料衡算与操作线方程、板式或填料式吸收塔高度计算方法之二理论板与等板高度 理论板的求取：图解梯级法、解析法（克莱姆塞法）4 吸收系数、影响吸收传质系数的因素、吸收系数与传热系数的类比性、吸收系数的侧定：经验公式及关联法，因次分析手段、板式或填料式吸收塔高度计算方法之二5 解吸及其他条件下的吸收、解吸：解吸原理、方法、操作条件解吸计算、高浓度吸收：计算原则及总传质系数KYa与Y的关系、非等温吸收：原因及解决方法对平衡线的影响5 解吸及其他条件下的吸收、解吸：解吸原理、方法、操化工原理总复习教材课件第3章塔设备1 板式塔、板式塔主要特点、塔板类型与结构塔板类型错流塔

7、板的几种基本型式）泡罩板：结构、特点;）筛板：结构、特点）浮阀板：结构、特点;）喷射板：结构、特点、板式塔的流体力学特性塔板压降：干板压降、对传质的影响液泛：现象，发生场合，利弊分析雾沫挟带：现象，利弊分析漏液：发生场所，影响液面落差：产生原因，影响操作弹性图：操作点及弹性比第3章塔设备1 板式塔2 填料塔、基本结构与特点 、填料：性能参数：比表面、空隙率、填料因子等 类型及结构：拉西环、鲍尔环、鞍形环、丝网填料等 、填料塔的流体力学性能 气、液相在塔中的分布情况 气体在填料层中的压降损失、载点、泛点及泛点气速; 液体在填料上的润湿作用 、填料塔的设计计算 计算内容：塔径、塔高、压降 等板高度

8、法默奇公式 工业经验数据 2 填料塔、基本结构与特点 第十一章液-液萃取概述 萃取原理;基本术语 ;一般流程 ;杠杆规则 1 三元体系液-液平衡相图及萃取操作原理、三元体系相图表示法：图形，浓度方向、相平衡关系在相图中的表示：几种互溶状态：完全互溶、部分互溶平衡线（溶解曲线）和辅助（连结）线的求法-实验法;分配系数及分配曲线温度对溶解曲线的影响;杠杆规则第十一章液-液萃取概述 萃取原理;基本术语 ;、萃取过程的相图表示：）混合组成及量）萃取、萃余相量 ) 适宜的萃取（溶剂）用量）以脱溶剂基表示的萃取、萃余相量）萃取操作的极限浓度、萃取剂的选择原则：选择性，互溶度，萃取剂的回收难易性、物系影响。

9、、萃取过程的相图表示：）混合组成及量2 萃取过程计算、单级萃取 物料衡算 杠杆规则、多级错流萃取 流程 计算-座标图解法：三角等边（等腰）座标图解及讨论直角座标图解及讨论解析法计算及讨论、多级逆流萃取流程及特点 计算）S-B部分互溶计算：三角座标图解法及讨论 直角座标图解法及讨论 ）S-B完全不互溶：分配曲线为非直线时的图解计算 分配曲线为直线时的图解和解析计算 ）关于萃取剂用量讨论2 萃取过程计算、单级萃取 物料衡算 干 燥 、湿空气性质湿度：定义及计算公式相对湿度湿空气的比容湿空气的比热湿空气的焓干、湿球湿度绝热饱和(冷却）湿度露点干球、湿球、绝热饱和湿度、露点之间的关系干 燥 、湿空气性

10、质干燥过程的物、热衡算-干燥静力学、物料水份量表示法：湿、干基含水量 、物料衡算 新鲜干空气用量干燥产品流量、热量衡算 连续干燥系统的预热器及干燥器热量计算干燥系统热效率 干燥过程的物、热衡算-干燥静力学 干燥过程的平衡关系及干燥速率计算-干燥动力学、湿物料中水份存在形式）分类原则 ）平衡水份与自由水份 ）结合水份与非结合水份）四者之间互相关系、干燥时间计算 恒定干燥）干燥实验及曲线：X, Xt ）干燥速率曲线 等速干燥、降速干燥，临界含水量 ）干燥时间 变动干燥）与恒定干燥过程的比较 干燥过程的平衡关系及干燥速率计算-干燥动力学习题讲解1.连续精馏塔的加料状态有 等 种，如果某连续精馏塔再沸

11、器的汽化量为40Kmol/h，加料量为50Kmol/h，塔顶回流比为2，馏出液的产量为30Kmol/h，则该塔的加料状态应为 。2.在相同条件下将筛板塔、泡罩塔、浮阀塔进行相比，操作弹性最大的是 ，单板压降最大的是 ，造价最低的是 。3.精馏塔设计时，若F，xf，xw，xD，V等条件均不变，将进料热状态从q1变为q1，设计所需理论板数将 。习题讲解1.连续精馏塔的加料状态有 某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为 0.4 。 当分离要求和回流比一定时， 进料的值最小，此时分离所需的理论板数 。某二元理想溶液中轻组分组成

12、为0.4（摩尔分数），经平衡蒸馏后，闪蒸罐顶的气体量与罐底的液体量的比率为（摩尔），相对挥发度为2.5，闪蒸后气相中易挥发组成为 _, 液相中易挥发组成为 _. 0 .688；0.312 某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.667x+0.32,且塔顶产品量为100kmol/h，则馏出液组成xD=_ ,塔顶上升蒸气量V=_ 。某精馏塔设计时，若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持xF，D，xD不变，则将 ，xw将 ，提馏段操作线斜率将 ，理论板数将 。 增加，减小，不变，增加 某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方

13、程为y=0.667x+0 是3种气体在吸收过程中的脱吸因数，已知 ，且吸收过程的操作条件相同，试将3种气体按溶解度大小排序如下_。当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将_，其结果是使出塔吸收液的浓度_，而吸收推动力相应_。 双组分气体（A、B）进行稳定分子扩散，JA,NA 及分别表示在传质方向上某截面处溶质A的分子扩散速率与传质速率，当系统的漂流因数大于1时，JA_JB ；NA_ NB 是3种气体在吸收过程中的脱吸因数，习题讲解1.在板式精馏塔内分离某二元理想溶液。原料液流量为100kmol/h，饱和蒸气进料，进料组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率）。塔顶馏出液量和

14、塔釜液量相同。塔顶为全凝器。塔釜用间接蒸汽加热。精馏段操作线方程为：y=0.8x+0.18试求：1.塔顶和塔底产品的组成；2.提馏段操作线方程式；3.若平均相对挥发度为3，塔顶第一层塔板的液相默弗里板效率为0.6，求离开塔顶第二层塔板的蒸气组成。习题讲解1.在板式精馏塔内分离某二元理想溶液。原料液流量为14、解：1）物料衡算：4、解：1）物料衡算：化工原理总复习教材课件化工原理总复习教材课件分离苯和甲苯混合液，塔顶为全凝器，塔釜间歇蒸汽加热。苯对甲苯的平均相对挥发度为2.47。已知为饱和蒸汽进料，进料流量为150Kmol/h，进料组成为0.4（摩尔系数），操作回流比为4，馏出液中苯的回收率为0

15、.97，塔釜采出液组成0.02。试求：(1)塔顶馏出液的组成； (2)精馏段及提馏段操作线方程。（3）回流比与最小回流比的比值。分离苯和甲苯混合液，塔顶为全凝器，塔釜间歇蒸汽加热。苯对甲苯解：(1)由题意可知：DxD/FxF=0.97, 则WxW/FxF=0.03(2) 操作线方程 解：(1)由题意可知：DxD/FxF=0.97, 则WxWq=0 L=L+qF=RD =460=240kmol/h(3)因饱和蒸汽进料，则q=0, yq=xF=0.4 , q=0 L=L+qF=RD =460=240kmo思考题： 某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：精馏段 提馏段 若进料时，原料为气

16、液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。60；40；4思考题： 某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为： 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的.倍，所得塔顶产品组成为0.95，釜液组成为0.05，料液的处理量为100kmol/h料液的平均相对挥发度为，若进料时蒸气量占一半，试求： （1）提馏段上升蒸气量； （2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下第二章 吸收1)S1、S2、S3是3种气体在吸收过程中的脱吸因数，已知 S1 S

17、2 S3，且吸收过程的操作条件相同，试将3种气体按溶解度大小排序如下_。【答案】第3种最大，第2种次之，第1种最小2)当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将_，其结果是使出塔吸收液的浓度_，而吸收推动力相应_。【答案】变小；变大；变小第二章 吸收1)S1、S2、S3是3种气体在吸收过程中的脱3)低浓度难溶气体的逆流吸收操作系统，若仅增加液体量，而不改变其他条件，则此塔的气相总传质单元数将 ， 气体出口浓度将 。【答案】增大；下降4)在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的有害成分。已知平衡关系为Y=2X，操作液气比为2，入塔气中含0.007（摩尔分数，下同

18、），出塔液相浓度为0.003， 则气相总传质单元 。若将填料塔改为板式塔，则理论板数NT= 。【答案】；3)低浓度难溶气体的逆流吸收操作系统，若仅增加液体量，而不改5）对常压下操作的低浓度吸收系统,系统总压在较小范围增加时，享利系数E将_，相平衡常数m将_，溶解度系数H将_。【答案】不变；降低；不变6)推动力（PP*）与吸收系数_相对应。7)低浓度气体吸收中,已知平衡关系y = 2 x， kxa = 0.2Kmol/m3s，kya=210-4 Kmol/m3s，则此体系属_ 控制，总传质系数近似为kya= _ Kmol/m3s. 【答案】气膜 210-45）对常压下操作的低浓度吸收系统,系统总

19、压在较小范围增加时，1.在直径为0.8m的填料吸收塔中，用水吸收分压为1330Pa的氨空气混合气体中的氨。经过吸收操作后，混合气中99.5%的氨被水吸收。已知入塔的惰性气体流量为1390Kg/h，水的用量为其最小用量的1.44倍。在操作平均温度为20，压强为101.3103Pa下，气液平衡关系为Y=0.755X；气相体积吸收总系数KY为314Kmol/（m3.h）。试求所需填料层高度Z。1.在直径为0.8m的填料吸收塔中，用水吸收分压为1330P VLmin=实际吸收剂用量度L=1.4436=51.8Kmol/h Y1=Y2=0.0133(1-0.995)=0.0000665x2=0, m=0

20、.755 VLmin=实际吸收剂用量度L=1.4436=51.8X1=Y1*=0.755 X1=0.7550.0122=0.0092 Y2*=0 X1=Y1*=0.755 X1=0.7550.0122=2.在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/标准m3，混合气体的处理量为4500标准m3/h。氨的回收率为95%，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s。气相体积吸收系数为0.06kmol/(m3h)。操作压强为101.33kPa、温度为30，在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。试求：1.用水量(kg/h)；2.塔径和塔高（m）；2.在逆流操作的填料塔

21、中，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为3、解： 1.用水量3、解： 1.用水量化工原理总复习教材课件化工原理总复习教材课件3、有一填料吸收塔，填料层高m，塔径m，处理丙酮的空气混合气，其中空气的流量为92kmol/h，入塔气浓度Y1=0.05(摩尔比，下同)，操作条件为101.33kPa，25，用清水逆流吸收，出塔水浓度X1=0.0194 ，出塔气浓度Y2=0.0026，平衡关系为Y2X，试求：（） ； （）目前情况下每小时可回收多少丙酮？（）若把填料层增加3m，每小时可回收多少丙酮？3、有一填料吸收塔，填料层高m，塔径m，处理丙酮的空气混解：（） 解：（） 化工原理总复习教材课件(2) 每小

22、时可回收丙酮（3）填料层的增加实际是增加了传质单元数，提高了分离效果。(2) 每小时可回收丙酮（3）填料层的增加实际是增加了传质单每小时可回收丙酮 每小时可回收丙酮 总复习一、判断题在精馏塔内任意1块理论板，其气相露点温度大于液相的泡点温度。（ ）组分A和B的相对挥发度=1的混合溶液不能用普通精馏的方法分离。（ ）根据恒摩尔流假设，精馏塔、提馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。（ ）当分离要求和回流比一定时，进料的q值越大，所需总理论板数越多。（ ）精馏段操作线方程为y=0.65x+0.4，绝不可能。（ ）答案：1. 2. 3. 4. 5. 总复习一、判断题二、选择题1.精馏的操作线为直线，主

23、要是因为（ ）A 理论板假定；B 理想物系；C 塔顶泡点回流； D 恒摩尔流假定 2某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成XA=0.5时泡点为t1，与之相平衡的气相组成Ya=0.75时，相应的露点为t2，则（ ）.A t1=t2 B t1t2； C t1t2 D 无法判断3.操作中连续精馏塔,如果采用的回流比小于原回流比,则( ).A XD、XW均增加； B XD减少，XW增加； C XD、XW均不变；D 不能正常操作。答案：1.D 2.A 3.B二、选择题1.精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）1.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625

24、，则下层塔板的气相组成为 。答案：0.42.连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越 ，若进料气液比为4:1（摩尔）时，则进料热状况参数为 。答案：不利；0.21.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔 3.当分离要求和回流比一定时， 进料的值最小，此时分离所需的理论板数 。答案：过热蒸气；最多4.若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：所得馏出物平均浓度_；所得残液浓度_;馏出物总量_。答案：简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度；两种情况的残液浓度相同；平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量。 3.当

25、分离要求和回流比一定时， 进料5.当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 ，塔顶温度 ，塔釜温度 。 答案：减小；增加；增加6.某二元理想溶液中轻组分组成为0.4（摩尔分数），经平衡蒸馏后，闪蒸罐顶的气体量与罐底的液体量的比率为（摩尔），相对挥发度为2.5，闪蒸后气相中易挥发组成为 _, 液相中易挥发组成为 _.答案：0 .688；0.312 5.当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 例1、在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进料平均组成xf=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为0.93（以

26、上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？例1、在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物解： 解：化工原理总复习教材课件化工原理总复习教材课件化工原理总复习教材课件1. 当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将_，其结果是使出塔吸收液的浓度_，而吸收推动力相应_。答案：变小；变大；变小2.传质单元数及反映 _。则与设备的型式、设备中的操作条件有关, 表示_,是吸收

27、设备性能高低的反映。答案：分离任务的难易；完成一个传质元所需的填料层高度 1. 当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操3.难溶气体属_控制，主要传质阻力集中于_側。答案：液膜；液膜 4.生产中常见的脱吸方法有_,_和_。答案：通入惰性气体；通入水蒸气；降压 3.难溶气体属_控制，主要传质阻力集中于_选择题1.下述说法中错误的是_。理想溶液满足拉乌尔定律，也满足亨得定律；理想溶液满足拉乌尔定律，但不满足亨利定律；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答案：B选择题1.下述说法中错误的是_。2.下述说法中错误

28、的是_.A.溶解度系数H值很大，为易溶气体；B.亨利系数E值很大，为易溶气体；C. 享利系数E值很大，为难溶气体；D. 平衡常数m值很大，为难溶气体；答案：B2.下述说法中错误的是_.3.下述说法中错误的是_。板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；精馏用板式塔，吸收用填料塔；精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔；吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。答案：B3.下述说法中错误的是_。4.下述说法中正确的是_。用水吸收氨属难溶气体的吸收，为液膜阻力控制；常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制；用水吸收氧属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制；用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液阻力忽略。答案：4.下述说法中