化工分离工程知识点精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-1.什么叫相平衡？相平衡常数的定义是什么？由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。
热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。
Ki=yi/xi2.简述分离过程的特征？什么是分离因子，叙述分离因子的特征和用途。
答：分离过程的特征：分离某种混合物成为不同产品的过程，是个熵减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功（或输入能量）方能进行。
分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度。
定义式：i j ij i jy y x x α=3.请推导活度系数法计算汽液相平衡常数的关系式。
汽液相平衡关系：L i V i f f ˆˆ= 汽相：P y f i V i V i φˆˆ= 液相：OL ii i L i f x f γ=ˆ 相平衡常数：P f x y K V iOLi i i i i φγˆ==4.请写出活度系数法计算汽液相平衡常数的关系式，并指出关系式中各个物理量的含义5.什么是设计变量，如何通过各单元设计变量确定装置的设计变量。
在设计时所需要指定的独立变量的数目，即设计变量。
)2(+-+∑-∑=∴C n N N N N r ec e v u i①在装置中某一单元以串联的形式被重复使用，则用r N 以区别于一个这种单元于其他种单元的联结情况，每一个重复单元增加一个变量。
②各个单元是依靠单元之间的物流而联结成一个装置，因此必须从总变量中减去那些多余的相互关联的物流变量数，或者是每一单元间物流附加（C+2）个等式。
6. 什么叫清晰分割法，什么叫非清晰分割法？什么是分配组分与非分配组分？非关键组分是否就一定是非分配组分？答：清晰分割法指的是多组分精馏中馏出液中除了重关键组分(HK)之外，没有其它重组分；釜液中除了轻关键组分(LK)之外，没有其它轻组分。
非清晰分割表明各组分在顶釜均可能存在。
在顶釜同时出现的组分为分配组分；只在顶或釜出现的组分为非分配组分。
一般情况下，LK 、HK 和中间组分为分配组分；非关键组分可以是分配组分，也可以是非分配组分，所以非关键组分不一定是非分配组分。
7.叙述用简捷法作普通精馏过程理论板数的步骤。
简捷法计算理论板数步骤①根据工艺条件及工艺要求，找出一对关键组分。
②由清晰分割估算塔顶、塔釜产物的量及组成。
③根据塔顶塔釜组成计算相应的温度、求出平均相对挥发度。
④用Fenske 公式计算m N 。
⑤用Underwood 法计算m R ，并选适宜的操作回流比R 。
⑥确定适宜的进料位置。
根据m m N R R ,,，用Gilliland 图求理论板数N 。
8.萃取精馏中，萃取剂在何处加入？为何？答：在萃取精馏塔顶下几块理论板、进料板以上几块理论板处加入，在进料板以上几块板加入可以使全塔范围内保持较高的溶剂浓度，在塔顶下保留几块理论板是为了防止萃取剂从萃取精馏塔顶带出，起到回收溶剂的作用。
9.简述萃取精馏过程中塔内流率分布特点。
答：萃取精馏塔内由于大量溶剂的存在，影响塔内汽液流率分布。
大量溶剂温升导致塔内汽相流率越往上走愈小，液相流率越往下流越大。
对于溶剂而言，各板下流的溶剂液相流率大于其进料流率，且溶剂挥发性越大，两者差值越大。
10.萃取精馏和共沸精馏的相同点和不同点是什么？答：相同点：都是加入溶剂改变原溶液的相对挥发度，使其可以用精馏方法分离。
不同点：1)可供选择的共沸剂数目远不及萃取剂多，且萃取剂用量不像共沸剂受限制；2)共沸剂从塔顶蒸出，萃取剂从塔底出，因此消耗能量多；3)共沸精馏受组成限制，操作条件比较苛刻，萃取精馏可在较大范围变化，操作比较容易，流程较简单，只用于连续操作； 4)同样压力下共沸精馏温度低，适于热敏性物料。
11.吸收的有利条件是什么？低温、高压、高的气相浓度、低的液相浓度、高的用量、低的气相量。
试分板吸收因子对吸收过程的影响吸收因子A=L/（VKi ），吸收因子越大对吸收有利，所需的理论板数越少，反之亦然。
12.13. 逐级计算法的起点如何确定？适宜的进料板位置如何确定？ 计算起点的确定对于只有轻非关键组分的物系，馏出液的组成可以准确估计，计算应该从塔顶开始。
对于只有重非关键组分的物系，塔釜液的浓度可以准确估计，计算应该从塔底开始。
如果进料中既有轻非关键组分，又有重非关键组分，则无论是馏出液或釜液的组成都不容易准确估计。
可以分别从两端开始往进料级计算 适宜进料位置确定方法之二：适宜进料位置的近似确定方法是以轻，重关键组分的浓度之比作为精馏效果的准则，当逐级从上向下计算时，要求轻、重关键组分汽相浓度比值降低越快越好，如果满足：Sj HK j LK R j Hk j LK y y y y ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++1,1,1,1,则第j 级为进料级 从下往上计算时，要求轻、重关键组分液相浓度比值增加越快越好，如果满足：Sj HK j LK R j Hk j LK Sj HK j LK R j Hk j LK x x x x x x x x ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛>⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛<⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++1,1,1,1,,,,,则第j 级为进料级14.影响气液传质设备的生产能力的因素有哪些？液泛 雾沫夹带 压力降 停留时间15.实际板和理论板的差异表现在那些地方，这些差异的影响应用什么方法来处理？实际板和理论板的差异1）理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡；2）理论板上相互接触的汽液两相完全混合，板上液相浓度均一，等于离开该板溢流液的浓度；3）实际板上汽液两相存在不均匀流动，停留时间有明显差异； 4）实际板存在雾沫夹带、漏液和液相夹带泡沫现象。
为考虑上述各种差异的影响，引进了几种效率 1）全塔效率，又称为总板效率 2）Murphree 板效率，又称干板效率 3）点效率4）理论板当量高度（HETP ）5）传质单元高度16.目前常用的效率有哪几种？影响效率的因素有哪些？ 全塔效率 默弗里板效率 点效率 填料塔的等板高度影响因素：传质速率 流型和混合效应 雾沫夹带 物性的影响17.精馏过程的不可逆性表现在那些方面，节省精馏过程能耗有哪些措施。
精馏过程的不可逆性1）流体流动，在流体流动时有压力降，当塔板数较多时，压力降也要加大，同时塔顶釜的温差也会加大，亦即净W 增大2）传热（1）一定温度梯度的热量传递塔再沸器和冷凝器中介质存在温差，因温差传热过程而引起的有效能损失为)(0LH LH T T T T QT D -= （2）不同温度物流的直接混合，塔内上升蒸汽与下流液体直接接触产生热交换时的温差，是使精馏过程热力学下降的重要因素 3）传质通过一定浓度梯度的质量传递或不同化学位物流的直接混合。
即上升蒸汽与下流液体进行传质过程时，两相浓度与平衡浓度的差别。
节省精馏过程能耗的一些措施：1）有效能的充分回收及利用；2）减少过程的净耗功；3）减少质量传递中的浓度梯度（y ）；4）多效精馏；5）热泵精馏设计一个脱乙烷塔，从含有6个轻烃的混合物中回收乙烷，进料组成、各组分的相对挥发度和对产物的分离要求见设计条件表。
试求所需最少理论板数及全回流条件下馏出液和釜液的组成。
脱乙烷塔设计条件馏出液中C3H6浓度 ≤ % 釜液中C2H6浓度 ≤ %解：根据题意，组分2（乙烷）是轻关键组分，组分3（丙烯）是重关键组分，而组分1（甲烷）是轻组分，组分4（丙烷）、组分5（异丁烷）和组分6（正丁烷）是重组分。
要用芬斯克公式求解最少理论板数需要知道馏出液和釜液中轻、重关键组分的浓度，即必须先由物料衡算求出D x ,2及W x ,3。
取100摩尔进料为基准。
假定为清晰分割，即0,4≈D x ，0,5≈D x ，0,6≈D x ，0,1≈W x ，则根据物料衡算关系列出下表：编号 组分 进料，f i馏出液，d i釜液，w i 1 CH 4 － 2 C 2H 6（LK ） 3 C 3H 6（HK ） 4 C 3H 8 － 5 i-C 4H 10 － 6n-C 4H 10－用式（3-11）计算最少理论板数：79.6091.2lg 05.1495.011.389.31lg =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=m N为核实清晰分割的假设是否合理，计算塔釜液重CH 4的摩尔数和浓度： 000096.0356.705.1495.01579.6=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=i w61,1105.1/-⨯==W w x W （摩尔分率） 同理可计算出组分4，5，6在馏出液中的摩尔数和浓度： 6448.04=d ，0067.05=d ，0022.06=d 017.0,4=D x ，4,51077.1-⨯=D x ，5,6108.5-⨯=D x 可见，CH 4、i-C 4H 10和n －C 4H 10按清晰分割是合理的。
C 3H 8按清晰分割略有误差应再行试差。
其方法为将d 4的第一次计算值作为初值重新做物料衡算列表求解如下：编号 组分 进料，f i馏出液，d i釜液，w i 1 CH 4 － 2 C 2H 6（LK ） － 3 C 3H 6（HK ） 15－ 4 C 3H 8 5 i-C 4H 10 － 6 n-C 4H 10 －DW解D 和W 完成物料衡算如下： 编号 组分 进料，f i馏出液，d i釜液，w i 1 CH 4 － 2 C 2H 6（LK ） 3C 3H 6（HK ）4 C 3H 8 * *5 i-C 4H 10 －6 n-C 4H 10 －*需核实的数据 再用式（3-11）求N m ：805.6091.2lg 0366.149634.00733.39267.31lg =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=m N校核d 4：653.0901.00366.149634.01901.00366.149634.020805.6805.64=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=d 由于d 4的初值和校核值基本相同，故物料分配合理。
1.某原料气组成如下：组分CH 4C 2H 6 C 3H 8 i-C 4H 10 n-C 4H 10 i-C 5H 12n-C 5H 12 n-C 6H 14y 0(摩尔分率)先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收，平均吸收温度为38℃，压力为，如果要求将i-C 4H 10回收90%。
试求： (1) 为完成此吸收任务所需的最小液气比。
(2) 操作液气比为组小液气比的倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。
(3) 各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。
(4)求塔底的吸收液量解：由题意知，i-C 4H 10为关键组分由P=，t 平=38℃ 查得K 关= (P-T-K 图)(1)在最小液气比下 N=∞，A 关=中关=关关）（A K V L ⋅=min = ⨯=(2)min 1.1）（V L V L ==⨯99.056.05544.0===关关关V K L A 所以 理论板数为48.9199.0log 9.019.099.0log 1log 1log =---=---=）（）（A A N ϕϕ(3)它组分吸收率公式 i iVK LA =，111--=++N i N i i A A A ϕ以CH4为例：i A =032.04.175544.0==i VK Liφ=32.01032.099.0032.0148.9148.9=--++V1(CH4)=(1-iφ)VN+1=⨯=923.05.7605.7411144===V V y CH CH ）（）（（3） 塔内气体平均流率：10.902190.80100=+=v Kmol/h塔内液体平均流率：L=905.9281.19000+=++L L L ）（由v l =∴0L =h。