《化工原理》重要概念
第八章 气体吸收
吸收的目的和基本依据 吸收的目的是分离气体混合物,吸收的基本依据是混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 鲁棒性
主要操作费 溶剂再生费用,溶剂损失费用。 解吸方法 升温、减压、吹气。
选择吸收溶剂的主要依据 阻尼比溶解度大,选择性高,再生方便,蒸汽压低损失小。
相平衡常数及影响因素 m 、 E 、 H 均随温度上升而增大, E 、 H 与总压无关, m 反比于总压。
漂流因子 P/P Bm 表示了主体流动对传质的贡献。 ( 气、液 ) 扩散系数的影响因素 气体扩散系数与温度、压力有关;液体扩散系数与温度、粘度有关。
传质机理 分子扩散、对流传质。
气液相际物质传递步骤 气相对流,相界面溶解,液相对流。
有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别 有效膜理论获得的结果为 k ∝ D ,溶质渗透理论考虑到微元传质的非定态性,获得的结果为 k ∝ D 0.5 。
传质速率方程式 传质速率为浓度差推动力与传质系数的乘积。因工程上浓度有多种表达,推动力也就有多种形式,传质系数也有多种形式,使用时注意一一对应。 传质阻力控制 传质总阻力可分为两部分,气相阻力和液相阻力。当 mky<<kx 时,为气相阻力控制;当 mky>>kx 时,为液相阻力控制。
低浓度气体吸收特点 ①魅族e3c G 、 L 为常量, ② 等温过程, ③ 传质系数沿塔高不变。
返混 少量流体自身由下游返回至上游的现象。 最小液气比 完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。
抗坏血酸过氧化物酶NOG 的计算方法 对数平均推动力法,吸收因数法,数值积分法。
第九章 液体精馏
蒸馏的目的及基本依据 蒸馏的目的是分离液体混合物,它的基本依据 ( 原理 ) 是液体中各组分挥发度的不同。
主要操作费用 塔釜的加热和塔顶的冷却。
双组份汽液平衡自由度 自由度为 2(P 一定, t ~ x 或 y ; t 一定, P ~ x 或 y) ; P 一定后,自由度为 1 。
泡点 泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。 露点 露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。
非理想物系 汽液相平衡关系偏离拉乌尔定律的成为非理想物系。 总压对相对挥发度的影响 压力降低,相对挥发度增加。
平衡蒸馏 连续过程且一级平衡。 简单蒸馏 间歇 过程且瞬时一级平衡。
连续精馏 连续过程且多级平衡。 间歇精馏 时变过程且多级平衡。
特殊精馏 恒沸精馏、萃取精馏等加第三组分改变α。
实现精馏的必要条件 回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升,实现汽液传质、高度分离。
理论板 离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。 板效率 经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。
恒摩尔流假设及主要条件 在没有加料、出料的情况下,塔段内的汽相或液相摩尔流率各自不变。组分摩尔汽化热相近,热损失不计,显热差不计。
加料热状态参数 q 值的含义及取值范围 一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比,表明加料热状态。取值范围: q<0 过热蒸汽, q=0 饱和蒸汽, 0<q<1 汽液混和物, q=1 饱和液体, q>1 冷液。
建立操作线的依据 塔段物料衡算。
第十章 气液传质设备
板式塔的设计意图 ①气液两相在塔板上充分接触,②总体上气液逆流,提供最大推动力。
对传质过程最有利的理想流动条件 总体两相逆流,每块板上均匀错流。
三种气液接触状态 鼓泡状态:气量低,气泡数量少,液层清晰。泡沫状态:气量较大,液体大部分以液膜形式存在于气泡之间,但仍为连续相。喷射状态:气量很大,液体以液滴形式存在,气相为连续相。
转相点 由泡沫状态转为喷射状态的临界点。
板式塔内主要的非理想流动 液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。
板式塔的不正常操作现象 夹带液泛、溢流液泛、漏液。
筛板塔负荷性能图 将筛板塔的可操作范围在汽、液流量图上表示出来。
湿板效率 考虑了液沫夹带影响的塔板效率。 全塔效率 全塔的理论板数与实际板数之比。
操作弹性 上、下操作极限的气体流量之比。 常用塔板类型 筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板、舌形塔板、网孔塔板等。
填料的主要特性参数 ①比表面积a,②空隙率ε,③填料的几何形状。 常用填料类型 拉西环,鲍尔环,弧鞍形填料,矩鞍形填料,阶梯形填料,网体填料等。
载点 填料塔内随着气速逐渐由小到大,气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的操作状态为载点。
泛点 气速增大至出现每米填料压降陡增的转折点即为泛点。 最小喷淋密度 保证填料表面润湿、保持一定的传质效果所需的液体速度。 等板高度 HETP 分离效果相当于一块理论板的填料层高度。
填料塔与板式塔的比较 填料塔操作范围小,宜处理不易聚合的清洁物料,不易中间换热,处理量较小,造价便宜,较宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料,能适应真空操作。板式塔适合于要求操作范围大,易聚合或含固体悬浮物,处理量较大,设计要求比较准确的场合。
第十一章 液液萃取
萃取的目的及原理 目的是分离液液混合物。原理是混合物各组分溶解度的不同。
溶剂的必要条件 ①与物料中的B组份不完全互溶,②对A组份具有选择性的溶解度。
临界混溶点 相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。 和点 两股流量的平均浓度在相图所对应的点。
差点 和点的流量减去一股流量后剩余的浓度在相图所对应的点。 分配曲线 相平衡的 y A ~x A 曲线。
最小溶剂比 当萃取相达到指定浓度所需理论级为无穷多时,相应的 S/F 为最小溶剂比。
选择性系数 β =(y A /y B )/(x A /x B ) 。
操作温度对萃取的影响 温度低, B 、 S 互溶度小,相平衡有利些,但粘度大等对操作不利,所以要适当选择。
第十二章 其他传质分离方法
溶液结晶操作的基本原理 溶液的过饱和。
造成过饱和度方法 冷却,蒸发浓缩。
晶习 各晶面速率生长不同, 形成不同晶体外形的习性。
溶解度曲线 结晶体与溶液达到相平衡时,溶液浓度随温度的变化曲线。
超溶解度曲线 溶液开始析出结晶的浓度大于溶解度,溶液浓度随温度的变化曲线为超溶解度曲线,超溶解度曲线在溶解度曲线之上。
七月论坛溶液结晶的两个阶段 晶核生成,晶体成长。
晶核的生成方式 初级均相成核,初级非均相成核,二次成核。
再结晶现象 小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。
过饱和度对结晶速率的影响 过饱和度 Δ C 大,有利于成核;过饱和度 Δ C 小,有利于晶体成长。
吸附现象 流体中的吸附质借助于范德华力而富集于吸附剂固体表面的现象。 物理吸附与化学吸附的区别 物理吸附靠吸附剂与吸附质之间的范德华力,吸附热较小;化学吸附靠吸附剂与吸附质之间的化学键合,吸附热较大。
吸附分离的基本原理 吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。
常用的吸附解吸循环 变温吸附,变压吸附,变浓度吸附,置换吸附。
常用吸附剂 活性炭,硅胶,活性氧化铝,活性土,沸石分子筛,吸附树脂等。
吸附等温线 在一定的温度下,吸附相平衡浓度随流体相浓度变化的曲线。
传质内扩散的四种类型 分子扩散,努森扩散,表面扩散,固体 ( 晶体 ) 扩散。
负荷曲线 固定床吸附器中,固体相浓度随距离的变化曲线称为负荷曲线。
浓度波 固定床吸附器中,流体相浓度随距离的变化曲线称为浓度波。
透过曲线 吸附器出口流体相浓度随时间的变化称为透过曲线。
第十四章 固体干燥
物料去湿的常用方法 机械去湿、吸附或抽真空去湿、供热干燥等。
对流干燥过程的特点 热质同时传递。 主要操作费用 空气预热、中间加热。
t as 与 t W 在物理含义上的差别 t as 由热量衡算导出,属于静力学问题; t W 是传热传质速率均衡的结果,属于动力学问题。
改变湿空气温度、湿度的工程措施 加热、冷却可以改变湿空气温度;喷水可以增加湿空气的湿度,也可以降低湿空气的湿度,比如喷的是冷水,使湿空气中的水分析出。
平衡蒸汽压曲线 物料平衡含水量与空气相对湿度的关系曲线。
结合水与非结合水 平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水,超出部分为非结合水。
平衡含水量 指定空气条件下,物料被干燥的极限为平衡含水量。
自由含水量 物料含水超出平衡含水量的那部分为自由含水量。
临界含水量及其影响因素 在恒定的空气条件下,干燥速率由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量 Xc 。它与物料本身性质、结构、分散程度、干燥介质( u 、 t 、 H )有关。
干燥速率对产品性质的影响 干燥速率太大会引起物料表面结壳,收缩变形,开裂等等。
连续干燥过程的特点 干燥过程可分为三个阶段,预热段、表面汽化段、升温段。
热效率 热效率 η等于汽化水分、物料升温需热 / 供热。
理想干燥过程的条件 ①预热段、升温段、热损失忽略不计;②水分都在表面汽化段除去。
提高热效率的措施 提高进口气温 t 1 ,降低出口气温 t 2 ,采用中间加热,废气再循环。
《化工原理》重要公式
第八章 气体吸收
亨利定律 ,; 相平衡
费克定律
传递速率 ;
对流传质
总传质系数
传质速率方程式
吸收过程基本方程式
对数平均推动力
吸收因数法
最小液气比表膜 物料衡算式
第九章 液体精馏
相平衡常数 相平衡方程
物料衡算
轻组分回收率
默弗里板效率 线方程
塔内气液流率
精馏段操作方程 提馏段操作方程
最小回流比 芬斯克方程
第十章 气液传质设备
全塔效率 填料塔高度
第十一章 液液萃取
分配系数 选择性系数
单级萃取 ;;