22/23華工考研答疑！歡迎提問

華工引路人 · 發表于 2022-1-1 14:04

821化工原理：質量傳遞基礎！

7.板式塔：
有害因素：空間上的反向流動：泡沫夾帶（增大板間距）、氣泡夾帶（增大降液管長度）；空間上的不均勻流動：氣體，液體。如何提高效率：
《1》合理選擇塔板孔徑和開口率造成適宜氣液接觸狀態；
《2》設置傾斜的進氣裝置
塔板壓降：塔板上下對應位置的壓力差（新型：泡罩塔板、浮閥塔板、篩孔塔板、舌型塔板、網型塔板、垂直塔板）

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華工引路人 · 發表于 2022-1-4 12:08

821化工原理：質量傳遞基礎！

8.填料塔：
主要特性數據：比表面積、孔隙率、添填料的幾何形狀（拉西環、鮑爾環、矩鞍型填料、階梯環添料）

9.填料塔操作范圍小，對液體負荷變化敏感；不易處理易聚合或含有固體懸浮物的物料；反應過程中需要冷卻時，填料塔復雜，有側線出料時，填料塔不如板式塔方便；板式塔設計簡便安全；填料塔小時結構簡單，造價低；易起泡物系、腐蝕性物系、熱敏性物系，填料塔更合適；填料塔壓降比板式塔小，真空操作方便。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-4 12:10

821化工原理：氣體吸收！

1.吸收是將氣體混合物與適當的液體接觸，利用個組。分在液體中溶解度的差異而使氣體中不同組分分離的操作。混合氣體中，能夠溶解于液體中的組分稱為吸收質或溶質；不能溶解的組分稱為惰性氣體；吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑；溶有溶質的溶液稱為吸收液或簡稱溶液；派出的氣體稱為吸收尾氣。（分物理吸收——煤氣脫苯，化學吸收——二氧化碳碳酸鉀）

2.吸收操作是氣體混合物的主要分離方法，化工生產。中它有以下幾種具體的應用：

①化工產品；

②分離氣體混合物；

③從氣體中回收有用組分；

④氣體凈化(原料氣的凈化和尾氣、廢氣的凈化)

⑤生化工程。一個完整地吸收分離過程一般包括吸收和解吸兩部分。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-4 12:11

821化工原理：氣體吸收

3.溶劑的選擇：
（1）溶劑應對氣體中被分離組分有較大溶解度；
（2）溶劑對其他組分的溶解度要小；
（3）溶質在溶劑中的溶解度對溫度變化敏感（4）容積蒸汽壓低，減少回收時的損失；（5）溶劑有較好的化學穩定性；
（6）溶劑有較低的粘度；
（7）溶劑價廉，無腐蝕性、無毒不易燃。吸收率η=(mA除/mA進)×100%≈[ (y1-y2)/y1]×100%，(y1，y2：進塔和出塔混合氣中A的摩爾分數)。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-4 12:13

821化工原理：氣體吸收！

4.稀溶液中亨利定律：c*A=HpA，(c*A：溶解度；H：溶解度系數；pA：氣相分壓)；p*A=ExA，(xA：液相中溶質摩爾分數；E：亨利系數)；y*=mx，(平衡常數m=E/p)；E=ρs/HMs，(ρs，Ms：純溶劑密度和相對分子質量)。

5. 費克定律：jA=-DABdcA/dz，(jA：擴散速率；DAB：組分A在組分B中的擴散系數；dcA/dz：組分A在擴散方向z上的濃度梯度)；

等分子擴散速率：NA= jA=D(pA,1-pA,2)/RTz；單向擴散：NA=D(pA,1-pA,2)p/RTz pB,m，(p/pB,m：漂流因子，pB,m= (pB,2-pB,1)/ln(pB,2/pB,1)，即對數平均值)；同理，*,1-cA,2)c/zcB,m。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-5 16:00

821化工原理：氣體吸收！
6. 吸收塔操作線方程：qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2)，(qn(V)：二元混合氣摩爾流量；qn(L)：液相摩爾流量；x，y：任意一截面液氣相摩爾流量)；

最小液氣比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)=(1.1—2.0[qn(L)/qn(V)]min；

低濃度時填料塔高度h=qn(V) [dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L[dx/(x*x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL，(K：傳質系數；S：塔截面積；a：單位體積填料有效接觸面積；NOG= [dy/(y-y*)]：氣相總傳質單元數；HOG =qn(V)/KyaS：氣相總傳質單元高度)；

相平衡線為直線時：NOG=ln[(1-S’)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S’]/(1-S’)，NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A)，(吸收因數：A=1/*))。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-5 16:02

821化工原理：氣體吸收！

7.填料塔：

液體上進下出，氣體下進上出，其中設有液體在分布器，可使其均勻分布于填料表面，塔頂可按轉除末器。填料塔是一種應用廣泛的氣液兩相接觸并進行傳熱、傳質的塔設備，可用于吸收（解吸）、精餾和萃取等分離過程。填料塔不僅結構簡單，而且具有阻力小和便于用耐腐蝕材料制造等優點，尤其適用于塔直徑較小地情形及處理有腐蝕性的物料或要求壓強較小的真空蒸餾系統，此外，對于某些液氣比較大的蒸餾或吸收操作，也宜采用填料塔。（氣液逆流流動，增加傳質推動力）

表征填料特性的主要參數有：

①比表面積；

② 空隙度；

③ 單位堆體積內的填料數目n；

④堆積密度；

⑤干填料因子及填料因子；

⑥機械強度及化學穩定性。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-5 16:07

821化工原理：蒸餾！
1.蒸餾分類：
操作方式：連續蒸餾、間歇蒸餾；
對分離的要求：簡單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特殊精餾（精餾還包括水蒸氣精餾、間歇精餾、恒沸精餾、萃取精餾、反應精餾）；
壓力：常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾；
組分：雙組分蒸餾和多組分蒸餾(精餾)，常用精餾塔。精餾，加壓提高蒸汽冷凝溫度，降壓降低沸點溫度。

2.雙組分溶液氣液相平衡：
液態泡點方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA：液態組分A的摩爾分數；p (t)：壓強關于溫度的函數)；
氣態露點方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；
平衡常數KA=yA/xA，理想溶液：KA=p°A/p，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比；
揮發度：υA=pA/xA，相對揮發度：αAB=υA/υB，最終可導出氣液平衡方程：y=αx/[1+(a-1)x]；
氣液平衡相圖：p-x圖(等溫) 、t-x(y)圖(等壓)、x-y圖。

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華工引路人 · 發表于 2022-1-6 10:53

821化工原理：蒸餾！3.平衡蒸餾：
qn(F)，xF加熱至泡點以上tF，減壓氣化，溫度達到平衡溫度te，兩相平衡qn(D)，yD和qn(W)，xW；

物料衡算：yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1)，(液化率：q=qn(W)/qn(F))；

熱量衡算：tF=te+(1-q)γ/Cp,m，(Cp,m：原液的摩爾定壓熱容；γ：原液的摩爾氣化潛熱)；平衡關系：yD=αxW/[1+(α-1)xW]。

4.簡單蒸餾：
持續加熱至釜液組成和餾出液組成達到規定時停止；關系式：ln[n(F)/n(W)]= {ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1)；

總物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易揮發組分衡算：n(F)xF =n(W)xW+n(D)xD；

推出：*)]。

*號：“華工考研院”，23華工考研院*

華工引路人 · 發表于 2022-1-6 10:54

821化工原理：蒸餾！5.精餾：
多次部分氣化部分冷凝(連續、間歇)，泡點不同采取不同的壓力操作，塔板數從上至下記；
塔頂易揮發組分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，
釜中不易揮發組分回收率：ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%；
精餾段總物料衡算：qn(V)=qn(D)+qn(L)；精餾段易揮發組分衡算：qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn；(V：各層上升蒸汽量；D：塔頂餾出液量；L：各板下降的液量；yn+1：第n+1塊板上升的蒸汽中易揮發組分的摩爾分數；xn：第n塊板下降的液體中易揮發組分的摩爾分數)，

精餾段操作線方程：yn+1=Rxn/(R+1) +xD/(R+1)，(回流比R= qn(L)/qn(D))；

提餾段總物料衡算：qn(L’)=qn(V’)+qn(W)；提餾段易揮發組分衡算：qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1 +qn(W)xW ；(W：釜液量)，提餾段操作線方程：y’m+1=qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’)；

總的物料衡算：qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’)，乘上各焓值Hx即為熱量衡算，qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F)，(精餾進料熱狀態參數q=(HV-HF)/(HV-HL)，即單位原料液變為飽和蒸汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比)；

進料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1)；理論塔板的計算逐板法和圖解法，回流比R增大理論塔板數減小，解析法：全回流理論塔板數Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am：全塔平均揮發度)；

最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq：進料時)，R實=(1.1—2.0) Rmin；

全塔效率ET為理論塔板數與實際塔板數之比；

間歇精餾：分批精餾，一次進料待釜液達到指定組成后，放出殘液，再次加料，用于分離量少而純度要求高的物料，每批精餾氣化物質的量n(V )= (R+1)n(D)，所需時間τ=n(V)/qn(V)；

特殊精餾：恒沸精餾(加第三組分，形成新的低恒沸物，增大相對揮發度) 、萃取精餾(加第三組分，增大相對揮發度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點、高粘度、熱穩定性極差的有機物)。

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