精馏实验思考题.docx

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精馏实验思考题

化工原理精馏实验思考题

1.在精馏操作中,塔釜压力为什么是一个重要的参数?

塔釜压力与什么因素有关？

答：

精馏的原理是根据各物质在一定的温度下蒸汽分压不同，通过层层塔板液气交换而达到精馏（分离）的目的。

各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同的，所以其操作压力是很重要的参数。

塔釜压力与各物质的物理性质有关，与操作温度和要求的精馏纯度相关。

2.如何判断精馏操作是否稳定，它受哪些因素影响？

答：

影响精馏塔操作稳定的因素有：

回流比、进料状况、操作压力。

操作已达稳定的条件：

灵敏板温度基本不变，塔釜液面基本保持恒定。

3.板式精馏塔有几种不同操作状态？

答：

鼓泡接触状态，蜂窝状接触状态，泡沫接触状态，喷射接触状态。

4.液泛现象受哪些因素影响？

为了提高塔的液泛速度可采取哪些措施？

答：

液泛速度与两相的流量比和密度差，设备结构和尺寸，以及两相的粘度、表面张力和起泡性等都有关。

  在气（汽）液逆流接触的填充塔中，若保持液体流量不变而使气体流量增到某个临界值（即泛点）时，塔内持液量（单位体积填料层内积存的液体量）会持续增加，气体压降也随之急剧上升，就会导致发生液泛。

泛点气速随液体流量的增加而减小。

5.为什么对精馏塔的塔体保温？

答：

当塔内温度＞环境温度时，塔体热损失造成塔内气相的冷凝，这种现象称为内回流。

内回流轻则导致塔效率下降，重则塔顶将无产品。

所以需保温以减轻内回流的影响。

6.用转子流量计测量原料液的量，计算时怎样校正？

答：

转子流量计测量液体介质时是以标准状态下的水进行标定的，测量乙醇水溶液时就需要按工况条件下的溶液密度进行换算。

公式：

，其中qv为转子流量计读数，ρf为转子密度，ρ为20℃水的密度，ρ’为被测介质密度。

7.全回流情况下，改变加热功率对塔的分离效率有何影响？

答：

在全回流状态下，改变加热功率，将改变稳定时的塔釜温度，降低塔釜的产品浓度，提高塔顶产品的浓度。

8.在塔釜加热量及回流比确定的情况下，进料量过少，塔顶物料的组成会发生什么变化，塔釜物料组成会发生什么变化？

答：

进料量过少，塔釜产品和塔顶产品会变少，塔顶组成和塔釜组成变化不大，但塔内液体流量过低，气液接触不充分，不利于汽液传质传热的进行，会降低全塔效率。

9.在塔釜加热量及回流比确定的情况下，进料量过多，塔顶物料的组成会发生什么变化，塔釜物料组成会发生什么变化？

答：

进料量过多，塔釜产品和塔顶产品会增加，塔顶组成和塔釜组成变化不大，但塔内液体流量过大，塔内压降很大，不利于汽液传质传热的进行，会降低全塔效率。

10.在加料量及回流比确定的情况下，调节塔顶组成，需调节哪些参数？

答：

可以调节进料组成，进料温度，塔顶冷凝量，塔釜加热量和塔釜采出量。

甲醇精馏题库

1、何为精馏？

精馏基本原理？

答：

把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。

精馏的基本原理：

是利用混合物各组分挥发度不同,从塔底加热物料,产生上升蒸汽与塔顶冷凝下来的回流液在塔盘或填料上充分地进行逆流接触,发生传热和传质过程,易挥发组分汽化进入气相,难挥发组分冷凝进入液相,如此反复多次,使混合物各组分得到分离。

通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分，塔釜得到的基本上是难挥发的组分。

2、何为饱和蒸汽压？

答：

在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。

众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。

如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。

但是，当温度一定时，气相压力最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。

应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。

所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。

3、什么是露点？

答：

把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却，当冷却到某一温度时，产生的第一个微小的液滴，此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度，简称露点。

处于露点温度下的气体称为饱和气体。

从精馏塔顶蒸出的气体温度，就是处在露点温度下。

4、什么是泡点？

答：

液体混合物在一定压力下加热到某一温度时，液体中出现的第一个很小的气泡，即刚开始沸腾时的温度叫该液体在指定压力下的泡点温度，简称泡点。

处于泡点温度下的液体称为饱和液体，即精馏塔的釜温温度。

应该说明，这第一个很小的气泡，也不是纯组分，它的组成也是有相平衡关系决定的。

5、什么是沸点？

答：

当纯液体物质的饱和蒸汽压等于外压时，液体就会沸腾，此时的温度叫做该液体在指定压力下的沸点。

纯物质的沸点是随外界压力的变化而改变的。

当外界压力增大时，沸点升高，外界压力降低时，沸点降低。

对于纯物质来说，在一定压力下，泡点、露点、沸点均为一个数值。

6、什么是潜热？

答：

单位重量的纯物质在相变（在没有化学反应的条件下，物质发生了相态的改变，称相变。

如水结成冰或水汽化成水蒸气等成为相变过程。

）过程吸收或放出的热叫潜热。

如1公斤水由液态受热变成水蒸气的过程中所吸收的热叫水的汽化潜热，常用单位为千卡/公斤。

值得注意的是，在相变时温度和压力都是不变的，否则不能称之为潜热。

7、什么是显热？

答：

纯物质在不发生相变和化学反应的条件下，因温度的改变而吸收或放出的热量叫显热。

8、什么是回流液，回流比？

答：

精馏过程中混合液加热所产生的蒸汽,由塔顶蒸出,在塔顶冷凝器中冷凝为液体,将其中一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流,这部分液体称为回流液。

将另一部分回流液从塔顶采出作为产品。

回流比就是精馏段内液体回流量与馏出液量之比。

在精馏过程中,回流比大,分离效果好,产品质量高,但过大,生产能力下降,能量消耗增加。

通常以通常以R来表示，即

R=L/D

式中R-回流比，L-单位时间内塔顶回流液体量，D-单位时间内塔顶采出量。

9、什么是最小回流比？

答：

在规定的分离精度要求下，即塔顶、塔釜采出的组成一定时，逐渐减少回流比，此时所谓的理论板数逐渐增加。

当回流比减少到某一数值时，所需的理论板数增加至无数多，这个回流比的数值，成为完成该项预定分离任务的最小回流比。

通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1.3～2倍。

10、什么是全回流？

答：

在精馏操作中，把停止塔进料、塔釜出料和采出，将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作，成为全回流。

全回流操作，多半用在精馏塔的开车初期，或用在生产不正常时精馏塔的自生循环操作中。

11、最适宜回流比是怎样确定的？

答：

对固定分离要求的过程来说，当减少回流比时，运转费用（主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量）将减少，所需塔板数将增加，塔的投资费用增大；反之，当增加回流比时，可减少塔板数，却增加了运转费用。

因此，在设计时应选择一个最适宜的回流比，以使投资费用和经常运转的操作费用之和在特定的经济条件下最小，此时的回流比称之为最适宜回流比。

最适宜回流比取为最小回流比的1.3～2倍。

13、什么是空塔速度？

它与孔速有什么关系？

答：

空塔速度是指单位时间内精馏塔上升蒸汽的体积与塔截面积的比，即塔内上升蒸汽在单位时间内流动的距离。

单位为米3/秒。

米2或米/秒。

公式为：

W=VsAa

式中W—空塔速度，米/秒；

Vs—上升蒸汽体积流量，米3/秒；

Aa—塔的总截面积，米2。

∵Aa=0.785D2（D是塔内径，米）

∴

孔速度是指单位时间内通过升气孔道的上升蒸汽的体积与孔道总截面的比，即上升气体穿过升气孔道的流速，单位为m3/s。

m2或m/秒s，公式：

W孔=Vs/AT

式中：

W孔—孔速度，m/s；

AT—升气孔道总截面积，m2。

因为升气孔道总截面积是由塔板开孔率决定的，设开孔率为Φ，

Φ=W/Φ

空塔速度是影响精馏操作的重要因素之一。

对于已经确定的塔来说，如果在允许的范围内提高空塔速度，则能提高塔的生产能力。

当空塔速度提高到一定限度时，气液两相在塔板上因接触时间过短，而且会产生严重的雾沫夹带，破坏塔的正常操作。

一般是以雾沫夹带量不大于10%来确定空塔速度，称为最大允许速度。

当空塔速度过低时，不利于气体穿过孔道，甚至托不住上层塔板的液体，塔板上的液体可以经升气孔倒流至下层塔板，这种现象称之为液体泄漏。

泄漏严重时，会降低精馏塔的分离效果，特别是筛板塔、浮阀塔、舌形塔，尤其是这样。

14、什么是塔的开孔面积?

开孔率是怎样确定的?

答：

在精馏塔内流动着从下往上的蒸汽和从上往下的液体，而且它们要同时通过每层塔板。

气体通过塔板的通道叫升气孔道，升气孔道的总截面积就是每块塔板的开孔面积。

浮阀塔的开孔面积就是所有浮阀孔截面积的总和。

开孔截面积的选定，就是根据生产负荷的大小和允许蒸汽的速度确定的。

通常所说的开孔率就是选定的开孔面积和空塔总截面积的比值，以Φ表示，即：

Φ=AT/Aa×100%

式中Φ—开孔率

AT—开孔总截面积，m2Aa—空塔总截面积，m2

开孔率不同，其传质效率也不同。

开孔率对塔的处理能力也有很大的影响。

在相同塔径中，处理能力随开孔率的增加而相应的提高；对于同一处理能力而言，开孔率增加，则塔径可以减小，因此开孔率是设计中的重要指标之一。

15、什么是液泛？

答：

在精馏操作中，由于操作不当,使气、液两相中的某一项流量增大到某一数值,上下两层塔板间的压力降会增大到使降液管内的液体不能畅顺流下,管内液体满到上层塔板上去的现象称为液泛.

形成原因:

主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。

另外在操作中，也常常遇到液体负荷太大，使溢流管内液面上升，以至上下塔板的液体连在一起，破坏了塔的正常操作的现象，这也是液泛的一种形式。

以上两种现象都属于液泛，但引起的原因是不一样的。

16、什么是操作弹性？

答：

操作弹性是指上升气体速度的最小允许值（负荷下限）到最大允许值（负荷上限）之间的范围。

上升气体速度在此范围变动时，精馏塔能在一定的分离效果下，维持正常的操作。

精馏塔的负荷上限是以上升蒸汽的雾沫夹带量不超过蒸汽流量的10%为限制；负荷下限是以塔板上液体的泄漏量不超过液体流量的10%为限制。

有试验表明负荷上限与负荷下限之比可达7~9左右，应当注意的是，当上升气体速度变化时，塔板效率要变化，这会引起分离效果发生变化。

17、什么是返混现象？

答：

在有降液管的塔板上，液体横过塔板与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度降沿着流动的方向逐渐下降。

但是当上升气体在塔板上是液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低的液体就混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓度变化，这种现象较做返混现象。

返混现象能导致分离效果的下降。

返混现象的发生，受到很多因素的影响，如停留时间、液体流动情况、流道的长度、塔板的水平度、水力梯度等。

18、什么是物料平衡?

答：

物料平衡是质量不灭和转换守恒定律在化工上的应用。

对于任何一个生产过程来说，按重量计，物料转化量应为产品生成量和物料损失量之和。

19、什么是塔板效率?

答：

在精馏塔操作中，受到传质时间和传质接触面积的限制，不能达到气液平衡状态，即塔板上蒸汽中所含的低沸点组分的浓度较与液相达到平衡时的蒸汽中所含的低沸点组分的浓度要低，因此一块实际塔板的作用总不及一块理论塔板的作用。

从这个概念出发，塔板效率可以表示为理论板数与实际板数之比。

影响塔板效率的因素主要有：

（1）气相与液相交换的快慢；

（2）塔板上气液相混合的程度；（3）上升蒸汽夹带液体雾滴进入上层塔板的数量和塔板的液体泄漏量。

上述三方面的因素又受塔板的设计和布置，操作条件以及所处理物料的物理性能等影响。

选择塔板型式时，塔板应满足如下要求

（1）板效率高