课程编号：0101102化工原理ⅡPrinciples of Chemical Engineering总学时：48总学分：3课程性质：技术基础课开设学期及周学时分配：第5学期，每周3学时适用专业及层次：化学工程与工艺、生物工程、轻化工程、药物制剂专业本科相关课程：高等数学、物理化学、分离工程、传递过程原理等教材：夏清、陈常贵编著，化工原理（下册），天津大学出版社，2005年推荐参考书：[1]蒋维钧, 雷良恒, 刘茂林编著,化工原理，清华大学出版社, 1993[2] 谭天恩、丁惠华等编著，化工原理，化学工业出版社，2000年[3] 赵汝溥、管国锋编著，化工原理，化学工业出版社，1999年[4] 陈敏恒、丛德滋等编著，化工原理，化学工业出版社，2001年[5]贾绍义, 柴诚敬编著，化工传质与分离过程，化学工业出版社，2001[6] J. C. Smith.，Unit Operations of Chemical Engineering, 6th ed. W. L. McCabe,New York: McGraw. Hill Inc., 2001一、课程目的及要求本门课程的目的是为学生今后学习相关的专业课程打好工程技术理论基础，并使他们受到必要的基本工程技能工程训练。

本门课程的任务是使学生初步掌握化工过程的基本原理，以三种传递原理为主线，以物料衡算、能量衡算、平衡关系、传递速率等基本概念为理论依据，使学生掌握典型单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点，进行典型单元操作设备的设计、操作及选型的计算，并进行基本实验技能和设计能力的训练，以增强学生解决工程实际问题的能力。

本门课程的要求是，通过该课程的学习，培养学生工程技术观点及独立分析和解决实际工程问题的能力。

二、课程内容及学时分配第一章蒸馏（16学时）第一节两组份理想物系的气液平衡（2学时）相律和拉乌尔定律、理想溶液相图、相对挥发度、非理想溶液相图。

第二节蒸馏方式简介（2学时）简单蒸馏、平衡蒸馏、精镏。

第三节精馏原理和流程（2学时）第四节两组分连续精馏的计算（8学时）基本概念：理论板、恒摩尔流假定；物料衡算与操作线方程；进料热状况及进料方程；理论板数的确定（含特殊情况）；回流比的选择及影响；塔板效率的计算；塔高和塔径的计算；热量衡算。

第五节特殊精馏（2学时）间歇精馏、特殊精馏第二章吸收（12学时）第一节气体吸收的相平衡关系（2学时）气体的溶解度、亨利定律。

第二节传质机理及吸收速率方程（2学时）费克定律、一维定态分子扩散、扩散系数、双膜模型、吸收速率方程式。

第三节吸收塔的计算（6学时）物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算、理论板数计算。

第四节吸收系数、脱吸及其他条件下的吸收（2学时）脱吸、非等温吸收、多组分吸收、化学吸收。

第三章蒸馏和吸收塔设备( 4学时)第一节板式塔(2学时)塔板类型简介、板式塔流体力学性能、板式塔工艺设计简介。

第二节填料塔(2学时)填料类型简介、填料塔流体力学性能、填料塔工艺设计简介、填料塔附件。

配合观看塔设备教学课件及教学录像片第四章液-液萃取( 4学时)第一节三元体系的液-液相平衡(2学时)三角形液-液平衡相图介绍及组成表达方法、液-液相平衡关系、杠杆规则第二节萃取过程计算及典型萃取设备简介(2学时)单级萃取过程计算、典型萃取设备简介第五章干燥（10学时）第一节湿空气性质及湿焓图（2学时）湿空气性质：湿度、相对湿度、比热、焓、比容、干球温度、湿球温度、绝热饱和温度、露点温度；湿空气的湿焓图构成及使用方法第二节干燥过程的物料衡算和热量衡算（4学时）湿物料性质的表示方法、干燥系统的物料衡算及热量衡算、空气通过干燥器的状态变化。

第三节干燥速率和干燥时间的计算（2学时）湿物料中水分性质、干燥速率曲线、干燥时间计算。

第四节典型干燥器简介（2学时）第六章其它分离过程（可采用讲座形式）（2学时）第一节膜分离技术第二节吸附及结晶三、教学重点与难点第一章蒸馏本章重点：（1）两组分理想物系的气液相平衡关系，包括：拉乌尔定律、相图的组成及使用方法（包括温度组成图及汽液相平衡图）、挥发度及相对挥发度；（2）双组分连续精馏的工艺计算，包括：物料衡算与操作线方程、进料热状态的影响、理论板数的确定（含特殊情况）、回流比的讨论。

本章难点：两组分连续精馏工艺计算所涉及的公式较多，学习时不容易记忆，应注意其推导过程，熟练地掌握物料衡算、进料热状况的影响、最小回流比及回流比的讨论、塔板效率等诸多内容之间的联系。

第二章吸收本章重点：（1）气体溶解度和亨利定律、吸收速率方程（2）吸收塔的工艺计算包括：物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算。

本章难点：学习中应注意把握亨利定律不同表达形式之间的联系；应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系，体会讲述传质机理和吸收过程机理的目的和意义。

第三章蒸馏和吸收塔设备本章重点：（1）塔设备的基本结构（2）填料塔附件、填料的主要类型及性能（3）板式塔的塔板结构及流体力学性能（4）填料塔与板式塔的比较。

本章难点：要以提高传质速率为目标，来理解各种塔板及填料结构的设计特点、评价塔设备性能的指标及各种塔设备的操作特性（包括流体力学和传质特性）。

第四章液-液萃取本章重点：（1）三角形液-液平衡相图，杠杆规则，（2）萃取计算的三角形坐标图解法本章难点：如何正确理解三角形坐标图的结构组成，及准确运用该图获得相应信息是本章学习的难点。

第五章干燥本章重点：（1）湿空气性质和湿度图（2）干燥器的物料衡算和热量衡算，（3）空气通过干燥器的状态变化，干燥速率和干燥时间的计算。

本章难点：注意如何准确地在H–I图上确定湿空气的状态点，进而查取湿空气的性质参数；干燥过程涉及热量传递和质量传递，应注意其复杂性。

四、主要教学方法本课程的理论课主要采用板书课堂教学，在讲解相应的典型单元设备的原理、操作及设计内容时，辅助以实物、模具、录象和多媒体课件。

五、典型作业练习第一章精馏一、选择与填空1. 汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度__________，但汽相组成__________液相组成。

2. 汽液两相呈平衡状态时，若汽液两相组成相同，则汽相露点温度_____ 液相泡点温度。

A. 相等；B. 大于；C. 小于；D. 不确定。

3. 所谓理论板是指___________________________________，且____________________。

4. 操作中的精馏塔，保持、、、不变，增加，则_______，______。

A. 增加；B. 不变；C. 不确定；D.减小。

5.某二元物系，相对挥发度，对、两层理论板，在全回流条件下，已知，则__________________。

6. 精馏塔中由塔顶向下的第、、层塔板，其汽相组成关系为_________。

A. ；B. ；C. ；D. 不确定。

7. 某精馏塔的精馏段操作线方程为，则该精馏塔的操作回流比为________，馏出液组成为________。

8. 操作中的精馏塔，保持、、、、不变，减小，则有_________。

A. D增加，R减小；B. D不变，R增加；C. D减小，R增加；D. D减小，R不变。

9. 在塔的精馏段测得、、< （均为摩尔分率），已知，，则第三层塔板的_________。

二、计算题1. 在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。

已知进料量为 100 kmol/h，其组成为0.55（摩尔分率，下同）；釜残液流量为45 kmol/h，其组成为0.05；进料为泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.6倍；物系的平均相对挥发度为2.0。

（1）计算塔釜重组分的收率；（2）求出提馏段操作线方程。

2. 在一连续精馏塔中分离某二元理想混合物。

已知原料液的流量为100 kmol/h，组成为0.4（易挥发组分的摩尔分率，下同），泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的 1.6倍；操作条件下平均挥发度为2.4 ；测得现场操作数据：x n-1=0.270， x n=0.230 。

若要求轻组分的回收率为97% ，塔釜残液组成为0.02 。

试求：（1）塔顶产品的流量和组成；（2）操作回流比；（3）第n块塔板的气相默弗里板效率。

3. 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知、、，平均相对挥发度，操作回流比为最小回流比的 2倍。

塔底直接蒸汽加热，每层塔板的单板效率。

试求：（1）塔顶采出率；（2）进入第一块实际板(由塔顶向下)的汽相组成。

第二章吸收一、选择与填空1. 吸收操作的原理是__________________。

2. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数将_____，相平衡常数将_____，溶解度系数将_____。

A. 增大；B. 不变；C. 减小；D. 不确定。

3. 在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为_____。

A. ；B. ；C. ；D. 。

4. 等分子反方向扩散通常发生在_______单元操作过程中；一组分通过另一停滞组分的扩散通常发生在_______单元操作过程中。

5. 双膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的模型参数分别是_____、_____和_____。

6. 增加吸收剂用量，操作线的斜率_____________，吸收推动力_____________。

7. 脱吸因数的定义式为______________，它表示___________之比。

8. 在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将_____。

A. 不变；B. 不确定；C. 减小；D. 增大。

9. 推动力（）与吸收系数_____相对应。

A. ；B. ；C. ；D. 。

二、计算题1. 在压力为101.3kPa 、温度为30℃的操作条件下，在某填料吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的NH3。

已知入塔混合气体的流量为 220 kmol/h，其中含NH3为1.2% ( 摩尔分数)。

操作条件下的平衡关系为Y =1.2X（X、Y均为摩尔比），空塔气速为1.25m/s；气相总体积吸收系数为0.06 kmol / (m3·s)；水的用量为最小用量的1. 5倍；要求NH3的回收率为95%。

试求：（1）水的用量；（2）填料塔的直径和填料层高度。

2. 已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度为4m。

用清水逆流吸收某混合气体中的可溶组分，该组分进口组成为8%，出口组成为1%（均为mol%）。

混合气流率为30kmol/h，操作液气比为2，操作条件下气液平衡关系为。

试求：（1）操作液气比为最小液气比的多少倍；（2）气相总体积吸收系数；（3）填料层高度为2m处的气相组成。