化工原理2 总结课件

化工过程三传一反传热传动传质化学反应传热、蒸发干燥、精馏流体输送、过滤、沉降、萃取、气体吸收、精馏、干燥热量守恒、动量守恒，质量守恒化工原理Ⅱ气体吸收ch8（传质）液体精馏Ch9(传质热）固体干燥ch14（传质热）气液传质设备ch10热质同时传递过程ch13ch8气体吸收本章重点：吸收过程的气液相平衡关系传质过程的速率低含量气体吸收吸收塔的计算命题ch8气体吸收2.传质方向和传质推动力由操作点与平衡线的位置，判断传质的方向，并求传质推动力例如：已知总压和气体的y，与液体的CA以及两相的平衡关系如PA*=HCA,判断传质方向，并确定传质推动力（以气液两相的摩尔分数差、分压差、浓度差）二传质过程的速率ch8气体吸收1.扩散和单相传质分子扩散的种类以及应用范围，等分子反向扩散单向扩散对流传质液相与界面气相与界面ch8气体吸收2.相际传质相际传质速率方程（总传质速率方程）ch8气体吸收例题：在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数kG=3.84×10-6kmol/（m2·s·kPa），液相传质系数kL=1.83×10-4m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01时(1)传质总推动力以及相应的总传质系数、传质速率；(2)分析该过程的控制因素。ch8气体吸收[例题]在一常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的SO2。气体处理量为1.20m3(标准)•s-1，进塔气体中含SO28%（体积百分数），要求SO2的吸收率为85%，在该吸收操作条件下的相平衡关系ye=26.7x，用水量为最小用量的1.5倍。试求：（1）用水量为多少？（2）若吸收率提高至90%，用水量又为多少？ch8气体吸收ch8气体吸收塔高的计算：求NOG传质单元数NOG的计算：ch8气体吸收△y1=y1-y1e△y2=y2-y2e对数平均推动力法称为吸收因数。吸收因数法ch8气体吸收【例题】用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为ye=17.8x，求:气相总传质单元数。ch8气体吸收四吸收塔的计算命题ch8气体吸收基本关系式：全塔物料衡算式：G（y1–y2）=L（x1–x2）相平衡方程式：ye

=f(x)(本章多是ye

=mx或ye=mx+b

)

吸收过程基本方程式:H=HOGNOG

H=HOLNOL

【例题】在一填料塔中，用含苯0.00015（摩尔分率，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为1600m3/h，进塔气体中含苯0.05，要求苯的吸收率为90%，操作温度为25℃，操作压强为101.3kPa，塔径D=0.6m，相平衡关系ye=26x，操作液气比为最小液气比的1.3倍，Kya=0.045kmol/(m3.s)，洗油分子量为170kg/kmol。试求：（1）吸收剂用量L（kg/h）；（2）出塔洗油中苯的含量x1

；（3）所需的填料层高度；（4）每小时回收苯的量（kg/h）；ch8气体吸收已知：H（及其他有关尺寸），气体的流量G或进出口组成（y1

、y2

或η

）、吸收液的进口组成x2

、气液两相平衡关系及流动方式，Kya或Kxa求：吸收剂用量L和吸收剂出塔组成x1。计算方法：①对数平均推动力法，要试差；②若相平衡关系符合亨利定律，吸收因数法，要试差。1.操作型命题：ch8气体吸收ch9液体精馏本章重点：双组分溶液的气液相平衡平衡蒸馏与简单蒸馏精馏过程的数学描述双组分精馏的计算命题一双组分溶液的气液相平衡ch9液体精馏理想物系理想物系理想液体理想气体t~x（或y）图每条线以及每个区的意义，由点所在位置判断其所处状态；ch9液体精馏txA(yA)t~xt~y01C(用x,y)tBtAB(用y)A(用x)液相组成x气相组成y110x-y

图BAch9液体精馏相对挥发度与相平衡方程α越大，精馏越容易二平衡蒸馏与简单蒸馏ch9液体精馏平衡蒸馏F,xFD,yDW,xW三精馏过程的数学描述ch9液体精馏总物料衡算式易挥发组分衡算式能量衡算式相平衡方程式恒摩尔流假设默弗里板效率：全塔板效率：ch9液体精馏ch9液体精馏1、冷液进料q＞12、泡点进料q=13、气液进料1＞q＞04、露点进料q=05、过热蒸气q＜0加料热状态：ch9液体精馏精馏段操作线方程(xD，xD),

斜率：R/(R+1),截距：xD/(R+1)

ch9液体精馏提馏段操作线方程(xW，xW),斜率：

/截距：-WxW/q线方程(xF，xF),

斜率：q/(q-1),截距：-xF/(q-1)

ch9液体精馏1.0exy01.0xD

bxW

cd(xqyq)eaxF

ch9液体精馏【例】氯仿和四氯化碳的混合液在连续精馏塔内分离，要求馏出液氯仿浓度为0.95(摩尔分率)，流量为50kg/h，顶为全凝器，平均相对挥发度为1.6，回流比为2。求: (1)由上向下数第一块塔板下降的液体组成; (2)第二块塔板上升蒸气组成。

(3)精馏段各板上升蒸气量及下降的液体量;ch9液体精馏ch9液体精馏四双组分精馏的计算命题理论塔板数的计算方法：逐板计算法图解法吉利兰图：加料板（xn<xF）处操作线的转化设计型：已知分离要求，求N?影响理论塔板数N的因素：加料位置

R：越大，N越小q:越大，N越小ch9液体精馏ch9液体精馏全回流特点：塔顶上升蒸汽经冷凝后，全回流至塔内。特点：（1）D=0，F=W（2）R=L/D=∞全回流和最少理论塔板数精馏段操作线：提馏段操作线：对角线xWxDch9液体精馏最小回流比结论：R，达到指定分离程度所需理论板数将增多。RL/V精馏段斜率减小L/V↑提馏段斜率增大ch9液体精馏例题：用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为300kmol/h，露点进料，进料浓度为0.5，塔顶馏出液浓度为0.95，釜液浓度为0.1(均为易挥发组分的摩尔分率)。操作条件下相对挥发度为2.5，塔顶采用全凝器，泡点回流。塔釜用间接蒸汽加热。且知塔釜气化量为最小塔釜气化量的1.5倍。试求：①塔釜的气化量；②离开第二层理论板的液体浓度。例题：有苯和甲苯混合物，含苯0.60，流量为500kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯93%以上（以上均为摩尔分率），苯回收率不低于92%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.8倍。已知相对挥发度α=2.5，试求：（1）塔顶产品量D；（2）塔底残液量W及组成xw；（3）最小回流比；（4）精馏段操作线方程及提馏段操作线方程ch9液体精馏ch9液体精馏操作型：已知N，求精馏结果?先设定某一xw值，可按物料衡算式求出:重新设定xw值xw正确ch9液体精馏1.xF

,其它不变，D,W不变

xD,xW2.加料板位置上移

xD

,xW

3.RxD,xW

4.q,R不变，D不变xD

,xW

ch10气液传质设备气液传质设备的种类液沫夹带和气泡夹带的概念以及发生原因；液泛的种类、液泛的判断漏液的原因以及改善措施正系统宜采用泡沫接触状态；负系统宜采用喷射接触状态。塔板负荷性能图操作弹性ch13热、质同时传递的过程一热质同时传递过程过程的方向：

传热（显热）：高温位—>低温位，t和θ

传质：高分压相—>低分压相，P水汽和PS过程的速率：

传热：

传质：对于空气-水蒸气系统：可由水温查附图得到q=α(θ–t)NA＝kH（Hs－H）

过程的极限： 热气体的直接水冷：在塔顶热、质同时平衡；

热水的直接空气冷却：在塔底热质无法同时平衡----极限温度

1.湿球温度：

已知t,H,求tw:试差法2.绝热饱和温度ch13热、质同时传递的过程二过程的计算ch13热、质同时传递的过程数学描述：

物料衡算：

全塔

热量衡算：

V(H2-H1)=L2-L1V(I2-I1)=L2cp1θ2-L1cp1θ1微分式对空气—水系统：已知

θ2,θ1,t,Ｈ；

求H

逐段计算法ch13热、质同时传递的过程以焓差为推动力的近似求解ch13热、质同时传递的过程ch13热、质同时传递的过程NOG的近似求解ch14固体干燥干燥静力学基本概念干燥动力学计算一干燥静力学ch14固体干燥湿空气的状态参数湿度（H,

）：概念、计算、单位温度:td,tw,tas定义及影响因素热晗:IH定义、单位、影响因素比热容:cpH定义、单位、影响因素比体积:vH各参数之间的关系如何？P水汽,PS,H,,t,I,PS,IS,HS---tH---P水汽,P---P水汽,tI---t,H相互的影响例：在一定湿度下，气温对相对湿度和热焓的影响ch14固体干燥湿焓（I-H）图及其应用ch14固体干燥确定湿空气的状态参数湿空气状态的变化过程（在湿焓图上标示）间接加热间接冷却绝热增湿ch14固体干燥湿物料的参数含水量w、

X，

换算关系：

湿份的传递方向(干燥或吸湿)和限度(干燥程度)的判断。区分结合水、非结合水；平衡含水量、自由含水量、临界含水量干燥的几个阶段以及参数（如物料温度、空气温度，焓、湿度，相对湿度等的变化）ch14固体干燥二干燥动力学物料在定态条件下的干燥速率间歇干燥过程的计算：干燥时间ch14固体干燥ch14固体干燥物料衡算连续干燥过程的计算ch14固体干燥热量衡算理想干燥过程（等焓干燥过程）热效率湿空气的焓IH：I=(1.01+1.88H)t+2500Hch14固体干燥例：某干燥器每天处理盐类结晶21t