化工原理下册复习提纲

1、第六章第六章 精馏精馏一、双组分气液相平衡关系一、双组分气液相平衡关系 二、精镏：物料衡算二、精镏：物料衡算 三、四线及最小回流比三、四线及最小回流比 四、理论板数四、理论板数N NT T及板效率及板效率 五、其他蒸馏方式五、其他蒸馏方式 化工原理下册复习化工原理下册复习一、双组分气液相平衡关系一、双组分气液相平衡关系 （1 1）理想物系含义：）理想物系含义：（2 2）拉乌尔定律：）拉乌尔定律：00BBAABApPxpPx；（3 3）相图含义）相图含义泡泡（4）相对挥发度）相对挥发度 BABABBAABBAABBAABAxxyyxyxyxyPxyPxpxpvvxxy) 1(1相平衡方程的大小可

2、作为用蒸馏分离某一物系的难易程度标志。的大小可作为用蒸馏分离某一物系的难易程度标志。 愈大则同一愈大则同一 液相组成液相组成x x对应的对应的y y值愈大，值愈大，=1=1时，时，y=xy=x，则汽液两相组成相同即，则汽液两相组成相同即y yA A=x=xA A，y yB B=x=xB B， 这时用一般精馏方法无法分离。这时用一般精馏方法无法分离。 分离，两相区扩大，有利于,P平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏1 1、平衡蒸馏与简单蒸馏的根本区别：前者为连续定态，、平衡蒸馏与简单蒸馏的根本区别：前者为连续定态， 后者为间歇非定态后者为间歇非定态 平衡蒸馏、简单蒸馏的依据均为利用两组分挥发度平

3、衡蒸馏、简单蒸馏的依据均为利用两组分挥发度差异实现分离。因为二者均无回流，因而均不能实现有差异实现分离。因为二者均无回流，因而均不能实现有质有量有工程价值的高纯度分离。质有量有工程价值的高纯度分离。 2 2、平衡蒸馏、简单蒸馏的相同点、平衡蒸馏、简单蒸馏的相同点212,xxyyWWFW则平衡蒸馏分离效果不及简单蒸馏若冷凝率相等若冷凝率相等二、精镏：物料衡算二、精镏：物料衡算- -杠杆定律杠杆定律 总物料 F=D+W轻组分 Fxf=DxD+Wxw杠杆定律杠杆定律塔顶物料衡算得精镏线方程；塔顶物料衡算得精镏线方程；塔底物料衡算得提馏线方程。塔底物料衡算得提馏线方程。多次部分气化，部分冷凝多次部分气

4、化，部分冷凝1111nnDnDLDRyxxxxVVRR1(1)(1)(1)(1) (1)nnwnwnwnwLWRDqFFDyxxxxRDq FRDq FVVVWWWWxxxxVVVV11qxxqqyfqqxxy) 1(1三、四线及最小回流比三、四线及最小回流比 其中：其中： )1 ()1 (FqVVFqVVqFLL热状态参数q() fpSfIirCttqIir01LLqqF当时，可视为液相分率1DemDemmDeeexyRxyRRxxyx，最小回流比最小回流比五种进料热状态五种进料热状态11qxxqqyFqq q 线方程四、理论板数四、理论板数NT及板效率及板效率 min1log ()()1(

5、logwDDwxxxxN包括釜）1 1、逐板计算法、逐板计算法第一块板：第一块板：y1=xD2 2、图解法、图解法： 用于实际中用于实际中3 3、fenskefenske方程方程：计算全回流计算全回流NminNT计算计算最宜的进料位置最宜的进料位置 、回流比及进料热状况的选择、回流比及进料热状况的选择（1 1）单板效率）单板效率1111*nnnnmvnnnnyyxxEyyxx相邻塔板实际增浓度默弗里板效率相邻塔板理论增浓度（2 2）总板效率）总板效率100TNEN实3DfDxDFxF（ ）回收；采出率：率：WDWFxxxxFD馏出液采出率五、其他蒸馏方式五、其他蒸馏方式 1 1、直接蒸汽加热、

6、直接蒸汽加热 ：精线相同，提线不同特征： SV WL 1nnwWWyxxSSF, xFD, xDW, xW加热蒸气SVLVL讨论讨论： 直接蒸汽加热与间接蒸汽加热比较直接蒸汽加热与间接蒸汽加热比较 2 2、多股加料、多股加料12W, xWF1, q1, xF1D, xD3F2, q2, xF2巧取控制体，根据物料衡算得操作线方程，判断点、斜率的变化。根据斜率得Rmin minm1m2RRR取、的较大值3 3、侧线出料、侧线出料q123yDxD1.001.0 xy饱和蒸汽侧线出料xWzF饱和液体侧线出料q123xD1.001.0 xyxDxWzF物料衡算判断各段操作线斜率变化及挟点物料衡算判断各

7、段操作线斜率变化及挟点4 4、回收塔、回收塔/ /提馏塔提馏塔F, xFD, xDW, xWQ特点：F充当回流液1,qFLVD泡点进料时，1nnWFWyxxDD5 5、间歇精馏、间歇精馏恒定操作能耗。恒定操作能耗相同，若RxxxxxNDwDDfT,第七章第七章 吸收吸收一、吸收过程一、吸收过程二、气液相平衡二、气液相平衡 三、扩散和相际传质三、扩散和相际传质 四、对流传质理论四、对流传质理论 五、吸收塔的物料衡算五、吸收塔的物料衡算 操作线方程操作线方程 六、传质单元数和传质单元高度六、传质单元数和传质单元高度 一、吸收过程一、吸收过程 目的：目的：分离气体依据：依据：混合气体中各组分在某溶剂

8、中溶解度的差异较大溶解度、较好选择性、溶剂易于再生较大溶解度、较好选择性、溶剂易于再生2、溶剂选择：溶剂选择：3 3、吸收操作的经济性、吸收操作的经济性 吸收操作费用能量消耗气液两相运行的动力消耗溶剂损失溶剂的挥发和变质溶剂再生费用是吸收操作经济性的体现 1 1、二二 气液相平衡气液相平衡 1 1、溶解度曲线、溶解度曲线吸收剂、温度T、p 一定时，不同物质的溶解度不同。 温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。对于同一种气体，温度T一定时，分压pA越大，溶解度越大。加压和降温对吸收操作有利加压和降温对吸收操作有利，而减压和升温则

9、有利于解吸操作而减压和升温则有利于解吸操作 2 2、亨利定律、亨利定律 相平衡关系数学描述相平衡关系数学描述 （1 1）三种表达形式）三种表达形式 HCpmxyExpeee（1）（2）（3） E、m、H的数值越小，溶质的溶解度越大m除与温度有关外，还与总压有关E = f（t）H = f（t）PEm ssMHEE 、H H 、m t 3 3、相平衡与吸收过程关系相平衡与吸收过程关系（1）、判断过程进行方向）、判断过程进行方向（2）、）、指明过程的极限指明过程的极限 （3）、）、计算过程推动力计算过程推动力 三三 扩散和相际传质扩散和相际传质 （1）费克定律）费克定律:AAABdCJDdZ 费克定

10、律（2）等分子反向扩散等分子反向扩散JA = -JB 或或 JA + JB = 0（3）净物流）净物流N主体流动主体流动NM与的关系与的关系N = JA + JB + NMMAMAACCNJN(包含扩散流包含扩散流JA和主体流动携带的和主体流动携带的A的量的量)N = NA + NBN = NM 物质传递的两种形式：物质传递的两种形式：1.分子扩散；分子扩散；2.对流传质对流传质注意几个物流注意几个物流之间的关系。之间的关系。（4）单向扩散单向扩散 漂流因子漂流因子 1212()()MAAAAABMBMCDDPNCCppCRTP（1） BMBMMPPCC或称为漂流因子，反映了主体流动使A的传递

11、速率NA较等分子反向扩散速率JA增大的倍数，其值1；若1，表明无主体流动，为等分子反向扩散。（5）扩散系数扩散系数 P升高升高 D下降（气体稠密）下降（气体稠密） T升高升高 D升高（动能大）升高（动能大） 升高升高 D下降（液体稠密）下降（液体稠密） T升高，升高，D升高（分子间距大）升高（分子间距大） 气体气体 液体液体 四、四、对流传质理论对流传质理论 1 1、有效膜理论、有效膜理论双膜论 （1）在界面两侧存在气膜G及液膜L， 传质阻力集中于两静止膜层内，膜中 传质是定态的分子扩散 （2）界面上无阻力，达到相平衡。 （3）总阻力 = 气相阻力 + 液相阻力 2 2、传质阻力控制、传质阻力

12、控制 11111yyxxxymKkkKkmk；或传质系数小的阻力大，为控制过程。 总传质阻力 = 气相阻力 + 液相阻力（1）气相阻力控制（又称气膜控制）易溶气体易溶气体（2）液相阻力控制（又称液膜控制）难溶气体难溶气体GyPKK 五、五、吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算 操作线方程操作线方程1、操作线操作线 塔顶塔底2211)()(yxxGLyyxxGLymyxxxyyGLGLGLee112121minmin)(）（2、最小液气比最小液气比 六、六、传质单元数和传质单元高度传质单元数和传质单元高度 OGOGHHNNOG与设备无关，只与浓度有关HOG与设备操作因素有关 aKGHyOG(1)(1

13、)对数平均推动力法对数平均推动力法 传质单元数传质单元数N NOGOG的计算的计算 mOGyyyyyyyyyyyyyyyN21212121212121)()(ln)()()()(ln)()(（2）吸收因数法）吸收因数法AmxymxyAANOG1)11 (ln11122211LmALmGAG操作线斜率平衡线斜率吸收系数；解吸系数平衡线斜率操作线斜率2221mxymxy（3 3）三因数数群关系图定性分析）三因数数群关系图定性分析22211mxymxyANOG、121yyy吸收率解题要领：解题要领： （1）三个方程 OGOGNHHmxyxxLyyG吸收速率基本方程相平衡方程物料衡算式)()(2121

14、吸收塔的调节，塔顶控制与塔底控制问题AmyxmyxAANOL2221)1 (ln11eeeemmOLxxxxxxxxxxxxN221122121ln)()(,OLOLHHN（4）解吸计算）解吸计算解吸操作线方程：)(22xGLyxGLy最大解吸操作线斜率GLyyxxLGe/)(2121min第八章第八章 液液萃取液液萃取三、完全不互溶物系萃取操作的计算三、完全不互溶物系萃取操作的计算一、液液相平衡一、液液相平衡二、部分互溶体系萃取过程的计算二、部分互溶体系萃取过程的计算 一、液液相平衡一、液液相平衡（1）三角形相图组成表示法）三角形相图组成表示法ABS0.6

15、0.8EM（2）溶解度曲线，平衡联结线）溶解度曲线，平衡联结线 两相区，临界混溶点两相区，临界混溶点P， 和点，差点，共轭相和点，差点，共轭相ABSR1E1M1ERdP利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度差异实现分离。利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度差异实现分离。 （3）部分互溶物系的相平衡；）部分互溶物系的相平衡； P点（褶点）,E和RABSPR1R2E1E2辅助线的作法及E、R点的确定（4）分配系数与选择性系数）分配系数与选择性系数ABABAByykkxx；/AAABBBkyxkyx0000000011AAAABABABABAxxyyxxyyxxyy000 1 (1)AAAxyx注

16、意：kA 只反映S对A的溶解能力，不反映A、B的分离程度 表示S对A、B组分溶解能力差别，即A、B的分离程度kA可以.1kA1kA=1kA1（5）温度对互溶度影响）温度对互溶度影响 t互溶区缩小，两相区扩大，一般而言对萃取有利互溶区缩小，两相区扩大，一般而言对萃取有利 FREMFMSMFSMRMEERMERSFE。R。FEFRREFREDDSFDFSminGGSGFFSmax二、部分互溶体系二、部分互溶体系萃取过程的计算萃取过程的计算 （1）单级萃取：）单级萃取：杠杆定理，萃取液的最大及最小浓度杠杆定理，萃取液的最大及最小浓度（2 2）多级错流）多级错流萃余分率 量原料中量萃余相中AAfAFx

17、xR111NANNfR xFxN萃余分率以最后级为标准ABSR1E1FM1多级错流萃取图解法S0E2R2M3M2E3R3（3）多级逆流萃取）多级逆流萃取 ：图解计算图解计算交替运用“平”、 “操” 关系直至 规定终所对应的NNNxxR找出E和位置ABSE1FM多级逆流萃取图解法E2E3E4R1R4R2RnR3用分配曲线求解理论级数 三、完全不互溶物系萃取操作的计算；三、完全不互溶物系萃取操作的计算；解析法 （操作线为直线） ()fBYXXZS YKX（K为分配系数） 基准基准比质量分率，以比质量分率，以B，S为惰性组分为惰性组分单级萃取单级萃取萃取因数萃取因数量萃余相中的组分量萃取相中的组分AABXYSKBSAmmmmm1多级错流萃取多级错流萃取 NFNAXX11所需理论级数为AXXNNF11loglog溶质A萃余百分数NFNABXBX111当当1、 Z=0, 溶剂中不含溶质；溶剂中不含溶质；2、K为常数，为常数， 不随组成的变化而变化；不随组成的变化而变化；3、A1为常数，为常数， 各级加入的溶剂量相等。各级加入的溶剂量相等。多级逆流多级逆流