化工基础 第五章习题课

3.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，其作用 是 ；加料板以下的塔段（包括加料板） 称为 ，其作用是 。
精馏段，提浓上升蒸汽中易挥发组分， 提馏段，提浓下降液体中难挥发组分
习 题
4.已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为 E1=3.6155×102Pa，E2=1.1363×103Pa，E3=6.7145×102Pa，则 ( ) A t 1＜ t2 B t3 ＞ t2 C t 3＜ t1 D t 1＞ t2 5.享利定律是一个稀溶液定律，其享利系数E值愈小，表明该气体的 溶解度（ ）。 A. 愈大； B. 不变； C. 愈小； 6.根据双膜理论，吸收过程主要是 通过气膜和液膜的扩散过程。 a.吸收剂 b.吸收质 c.吸收液 7.传质的基本方式有：__________和_________。
传质过程与塔设备
习题课
1．概述 传质过程与塔设备简介 2．气体的吸收 1）亨利定律
2）吸收速率（双膜理论）
3）填料吸收塔的计算 3．液体的精馏 1）气液相平衡 2）连续精馏分析 3）物料衡算
重点：
本章主要学习传质过程基本规律，包括气体 的吸收和液体的精馏。 气体的吸收 1．熟练掌握吸收相平衡基本规律； 2．掌握吸收双膜理论，吸收速率方程； 3．掌握填料吸收塔的有关计算； 4．了解主要吸收设备的性能。
小结
相平衡方程-—亨利定律的三种表达方式:
1. 用吸收质在溶液中的摩尔分数 x 表示:
p Ex
*
E --- 亨利系数, Pa; 其值随温度的升高而升高.
2. 用吸收质在溶液中的物质的量浓度C (kmol•m-3)表示:
c Hp *
*
1 p c H
*
H--- 溶解度系数,单位 kmol•m-3•Pa-1 ,其值随温度升高而降低.
N KG ( p p )
*
1 1 1 KG HkL kG
总吸收阻力 液相总吸收速率 液膜吸收阻力 气膜吸收阻力
N K L (c c )
*
1 1 1 KG Hk L k G
1 H 1 K L kG k L
K G HK L
1 H 1 K L kG k L
10.苯－甲苯理想溶液在总压为101.3kpa下，饱和蒸 0 p 甲苯 46kpa 气压和温度的关系如下：在85℃时，
p0苯 116.9kpa, 在105℃时， p 0甲苯 86kpa
p 0 苯 204.2kpa
求： （1）在85℃和105℃时该溶液的相对挥发度及平均相对挥发度； （2）在此总压下，若85℃时， x苯 0.78
3. 用吸收质在两相中的摩尔分数x
m---相平衡系数,无量刚.
小结—吸收速率
1. 单相内的分子扩散：
费克定律
dn dc A NA DAB d dz
液相
气相
N DAB
N DAB
cA c0 l cBm pA p RT g pBm
用平均相对挥发度值求y苯。
解：（1）在85℃时：
p 0 苯 116.9 1 0 2.54 46 p 甲苯 204 .2 在105℃时： 2＝ 2.37 86 平均相对挥发度 1 2 2.54 2.37
（2）用
m
m
2

2
2.46
求y苯（85℃时）
m x苯 2.46 0.78 y苯 0.897 1 1x苯 1 1.46 0.78
（1）回流比及进料热状况参数；（2）馏出液及原料液组
成；（3）若回流比为3，测得从精馏段第二层塔板下降液 体的组成为0.82（摩尔分数，下同），从第三层塔板上升 的蒸气组成为0.86，则此时的馏出液组成又为多少？
作业：

1.p200:5 2. P226：3，4，6
5.填料吸收塔的计算
1)物料衡算与操作线 吸收的操作线方程
Y= (qn ,L /qn ,V)X +[Y1 - (qn ,L /qn ,V) X1]
液气比： qn ,L / qn,V ， 吸收率：
qn , L qn ,V
Y1 Y2 X1 X 2
(Y1 Y2 ) Y1 Y2 (1 )Y1
8. 简述双膜理论的主要观点。 答：双膜理论的主要观点有：
（1）气液界面上存在气膜和液膜，吸收质以分子扩散
的方式通过两个膜层；
（2）气相、液相主体因系湍流，无传质阻力，相界面
发生溶解，膜层扩散是传质的主要阻力； （3）相界面溶解进行较快处于平衡状态。
9.试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的
2)填料层高度的计算
q n (V ) H K Y aA0
传质单元高度 （HOG） *传质单元与传质单元高度 传质单元：
dY Y2 Y Y * H OG N OG
Y1
传质单元数 （NOG）
dY * Y Y
过程中吸收质的浓度变化 过程中的推动力
液体的精馏主要公式：
1、拉乌尔定律 2、道尔顿定律 3、气液平衡方程 4、物料衡算 5、塔顶回收率
yA xA ( 1) y A
2.连续精馏分析：
3.连续精馏的物料衡算：
qn, F qn, D qn,W
塔顶易挥发组分回收率：


qn , D xD qn , F xF
塔底难挥发组分回收率：
qn,W （ 1 xW） qn,（ F 1 xF）
操作线：
R 1 xn xd 精馏段操作线 R 1 R 1 q'n , L qn,w ym1 xm xw q'n, L qn,w q'n, L qn,w 提馏段操作线 yn 1
影响并说明适宜回流比如何确定。
答;(1)回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需 要的理论板层数最小（设备费最低），但无产品取出，对 工业生产无意义； (2)最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费为无限大，
随回流比加大， ＮT 降为有限数，设备费降低，但随R加
大，塔径、 换热设备等加大，且操作费加大。 (3)操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常 取R＝（1.1～2）Rm i n 。
2.对流扩散速率
dc A NA （DE DAB） dz
3. 双膜理论 4.吸收速率
1）单相膜层分吸收速率
气膜：
N kG ( p pi )
DAB p kG RT G pBm
液膜：
N k L (ci c)
DAB c0 kL L cBM
2）总吸收速率
气相总吸收速率

11.有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液， 在泡点温度下进入连续精馏塔。进料组成为0.6 （摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9；回流比 为1.5，全塔效率为0.5。求（1）用逐板计算法求 精馏段所需要的理论板数NT精

12.在一双组分连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程 为 y 0.715x 0.271 ；q线方程为 y 2.81x 0.91，求：
q xF x 进料操作线方程(q 线方程)： y q 1 q 1
习 题
1、双组分溶液的相对挥发度α 是溶液中 的挥发度对 的挥发度之比，若α =1表示 。物系的α 值愈 大，在x-y图中的平衡曲线愈 对角线。 易挥发组分,难挥发组分,不能用普通蒸馏方法分离,远离 2.工业生产中在精馏塔内将 过程和 过程有机结合 起来而实现操作的。而 是精馏与普通精馏的本质区 别。 多次部分气化,多次部分冷凝,回流
6、操作线方程
⑴ 精馏段操作线方程 回流比 汽液关系 ⑵ 提馏段操作线方程 汽液关系 ⑶ q线方程 加料板物料关系 7、最小回流比
总结—液体的精馏
1.相平衡关系：
拉乌尔定律：
pi p x
* A A * B B
* i i
y A pA p x xA y B pB p x xB
x A yA 1 ( 1) x A