【化工原理 课件】传质与分离工程复习

1、1,基本概念,气液相平衡,道尔顿（Dalton）分压定律 拉乌尔(Raoult)定律,挥发度 v,相对挥发度,了解挥发度、相对挥发度的定义,精 馏,2,简单蒸馏和平衡蒸馏,了解两种蒸馏的特点、物料衡算式等,气液相平衡方程,3,精馏的流程,思考：由塔顶到塔釜，板间气液相浓度如何变化？温度、塔内压强如何变化？,精馏原理,利用各组分挥发能力的差异，通过气液相的回流，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到分离，称该过程为精馏。,4,恒沸精馏和萃取精馏,掌握恒沸精馏与萃取精馏主要针对什么物系？,加入第三组分主要目的是什

2、么？,5,两组分连续精馏的计算,6,精馏塔物料衡算方程,7,进料热状况对操作线的影响,1.进料热状况 5种进料热状态 2.进料热状况参数,8,q线方程（进料方程） 当q为定值，改变塔操作回流比时，两操作线交点轨迹即q线。,q值减小，NT如何变化？,9,回流比的影响,R增大时，精馏段操作线斜率R/(R+1)增大，操作线远离平衡线， 传质推动力增大，NT减少。 R的增加,塔内气、液两相流量增加，从而引起再沸器热负荷提高。从而使精馏过程能耗增加，塔径增加。 R，全回流，NT最小。 Rmin（最小回流比）， NT=,10,Rmin的求法,图解法 （xe,ye)由平衡线和进料方程求得。 解析法 联立求解

3、三方程,11,实际塔板数和塔板效率,全塔效率 ET=NT/NP 单板效率，默弗里（Murphree）效率,精馏塔中第n-1, n, n+1块实际板板效率小于1。与Yn相平衡的液相浓度Xn*，则Xn* Xn。与X n+1相平衡的汽相浓度Y* n+1，则Y* n+1 Yn+1。,【思考】,12,精馏过程的节能措施 1. 回流比优化 思考：回流比提高，精馏的总费用如何变化？ 2. 适宜进料位置 思考：精馏塔在一定条件下操作,试问将加料口向上移动两块塔板,此时塔顶和塔底产品组成将有何变化?为什么? 3. 进料热状况 4. 降低热损失 5. 利用余热,13,思考题参考答案,由塔顶到塔釜，气液相浓度逐渐降

4、低，温度，压强升高 小于；大于 回流比增大，则设备费先下降后上升，操作费用提高，总费用先下降后提高。 当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，其它条件不变时，分离能力下降，XD，易挥发组分收率降低，XW。,14,第二章 吸 收,基本概念,吸收基本原理 各组分在溶剂中溶解度的差异 吸收过程中气液相平衡（用溶解度表示） 了解影响气体溶解度的因素 溶质的性质、分压、总压、温度等 吸收过程的气液相平衡方程 亨利定律,15,掌握亨利定律的三种表达形式 掌握几个系数E、H、m之间的转换关系，影响因素 相平衡在吸收中的应用 判断过程的方向、推动力和过程的极限,16,吸收过程的传质机理 等分子

5、反向扩散、单向扩散、涡流扩散及速率方程 吸收过程传质模型及传质速率表达 掌握有效膜模型要点，总传质速率方程 掌握总传质系数与膜传质系数的关系,17,总传质系数与膜传质系数的关系,18,气膜阻力控制、液膜阻力控制 思考：易溶性、难溶性气体分别受什么阻力控制，强化手段有哪些？ 当系统为气膜控制时，提高吸收剂用量时，Kya值有何变化？系统为液膜控制时，Kya值有何变化？ 吸收过程的强化措施 提高传质系数、推动力、传质面积，具体措施？,19,操作线方程（物料恒算） 最小液气比的计算,吸收塔的计算,溶剂用量的确定,重点是出塔浓度、溶剂用量、填料层高度的计算,20,传质单元高度的确定,填料层高度的计算,2

6、1,传质单元数的确定,（1）平均推动力法：,（确定塔顶、塔底的推动力）,22,（2）脱吸因数法：,在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变，而入口液体量增加，则此塔的液相传质单元数NOL将 ，气体出口浓度 。,23,常压填料逆流吸收塔，用清水吸收混合气中的氨，混合气入塔流量V为84kmol/h，入塔气体浓度y1为8，吸收率不低于98。在操作条件下的平衡关系为y=1.5x，总传质系数Ky=0.45kmol/m2.h.y。 （1）若吸收剂用量为最小用量的1.2倍，求溶液出塔浓度x1。 （2）若塔径为1.2m，填料有效比表面积为200m2/m3，求所需填料层高度。 （3）若V，y1, 及x1不

7、变，而吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时，填料层高度有何变化？定量计算分析。（Ky可视为不变，以上浓度均为mol%）,24,解：由已知条件：y2=0.02y1, x2=0 由全塔物料恒算： L（x1-x2）=V（y1-y2） 所以：x1=0.044 （2）,25,26,（3）HOG不变，只需计算NOG,27,某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分A。已知塔层高度为8m。操作中测得进塔混合气组成为0.06(组分A的摩尔分率,以下同)，出塔尾气中组成为0.008，出塔水溶液组成为0.02。操作条件下的平衡关系为y=2.5x。试求：（1）该塔的气相总传质单元高度；（2）该厂为降低最终的尾

8、气排放浓度，准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔。若两塔串联操作，气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降到0.005，求新加塔的填料层高度。,28,解:（1）由已知条件：y1=0.06；y2=0.008；x1=0.02；x2=0,29,（2）气液流量、初始组成和塔径均不变，可认为HOG不变。只需计算NOG。 出塔液相浓度x1可由物料恒算求得，y2 =0.005： L（x1-x2）=V（y1-y2） x1=（V/L）（ y1-y2 ）+x2= 0.055（V/L） 而L（x1-x2）=V（y1-y2） 推出： V/L=0.02/0.052=0.385 x1=0.0212,30,有一吸收

9、塔，填料层高度为3m，在常压、20用清水来吸收氨和空气混合气体中的氨。吸收率为99%，进口气体中含氨6%（体积%），进口气体速率为580，进口清水速率为770，假设在等温条件下逆流吸收操作，平衡关系，且与气体质量流速的0.8次方成正比，分别计算改变下列操作条件后，达到相同分离程度所需填料层高度。 （1） 将操作压强增加一倍（P=202.6kPa），其他条件不变。 （2） 将进口清水量增加一倍，其他条件不变。 （3）将进口气体流量增加一倍，其他条件不变。,31,首先通过已知Z=3m，以及未改变条件时的数据，和Z的计算公式，求出KG，然后通过改变条件，对Z计算式各种参数的影响，分别计算新的Z。 从

10、上式看出： （1） 总压P对m有影响，对Z有影响。 （2） 液体流量L，对Z有明显影响。 （3）气体流量V，对Z有影响。,解题思路,32,解题过程：一、求现有条件下的 KG,33,二分别计算： (1) P=2026kPa, 由于亨利定律E与P无关 E=mP=mP,34,35,此题复习了以下几点内容： 1、总压对相平衡常数的影响，P增加，m减小，平衡线远离操作线，推动力增大，Z减小，由3m减少至1.184m 2、液体流量增大，斜率增大，推动力增大，Z减小 3、气体流量增大，斜率L/V减小，推动力减少，NOG增大 气体流量增大，总传质系数KGa也增大20.8, HOG增大 20.2,36,塔设备,

11、塔板的零部件 填料的类别 塔板上气液相流程 溢流堰、降液管的作用 塔板上不正常的操作现象以及影响 塔板负荷性能图以及意义,37,干燥过程的分类及特点 湿空气性质 湿度、焓、湿比热、湿比容的定义和计算； 干球温度、湿球温度、露点温度和绝热饱和温度的定义 以及之间的关系。,第四章 干 燥,干燥的基本原理,38,I-H图的使用 I-H图中各条线的含义； 确定空气的状态参数、状态点、状态变化过程。 物料中的水分 湿基含水量、干基含水量的表达式； 平衡水分和自由水分之间的关系； 结合水分和非结合水分之间的关系 恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速度曲线 了解恒速段、降速段的特点；临界含水量的影响因素,思考：

12、如何提高干燥速率？（恒速段、降速段）,39,提高热效率的途径 降低空气出口的温度；余热利用；减少各种热损失等。,40,基本干燥过程计算,干燥过程的物料衡算 干燥产品量G2；水分蒸发量W；新鲜空气的消耗量 热量衡算 预热器的热量恒算Qp： QpL（I1I0） 干燥器的热量恒算QD：,重点是绝热干燥过程的热量恒算： I1=I2,41,干燥时间的计算 恒速段干燥时间的计算；降速段干燥时间的计算,42,有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000kgh-1（以干燥产品计）物料水分由12%降为3%（均为湿基）物料温度则由15至28，绝干物料的比热为1.3KJkg-1绝干料，空气的初温为25，湿度为0.

13、01kgkg-1绝干空气，经预热器后升温至70，干燥器出口废气为45，设空气在干燥器进出口处焓值相等，干燥系统热损失可忽略不计，试求： 在H-I图上（或t-H图上）示意画出湿空气在整个过程中所经历的状态点； 空气用量（m3h-1）（初始状态下）； 为保持干燥器进出口空气的焓值不变，是否需要另外向干燥器补充或移走热量？其值为多少？,43,qmG2=1000, w1=12%, w2=3%, 1=15, 2=28, Cs=1.3, t0=25, H0=0.01, t1=70, t2=45, I1=I2 qmGc=1000(1-0.03)=970, x1=12/88=0.136, x2=3/97=0.0309 qmw=970(0.136-0.0309)=97.5 I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.880.01)70+24900.0196.9 I2=(1.01+1.88H2)45+2490H2=45.5+2574.6H2=96.9 H2=(96.9-45.5)/2574.6=0.02 qmL=9750(1+0.01)=9343,解：,44,qmLI1+QD+qmGcI1=qmLI2+qmGcI2 qmL(I1-I