一:蒸发的概念及工程目的。
概念:含有不挥发性溶液在沸腾条件下受热,使部分溶剂汽化为蒸汽的操作。
目的:1、 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。
2、蒸发—结晶联合操作以获得固体溶液
3、脱除杂质,制取纯净的溶剂。
二:蒸发操作的类型及特点。
类型:常压、加压、减压。
特点:1、常压蒸发可用敞口设备,使二次蒸汽排入大气中。
2、加压蒸发在加压下进行,因而溶液的沸点升高,产生的二次蒸汽的温度也高,就有可能利用二次蒸汽作为其他设备的加热剂。
3、(1)减压下溶液的沸点下降,有利于处理热敏性的物料,且可利用低压的蒸汽或废蒸汽作为加热剂。
(2)溶液的沸点随所处的压强减小而降低,故对相同压强的加热蒸汽而言,当溶液处于减压时可以提高传热总温度差;但与此同时,溶液的黏度加大,使总传热系数下降。
(3)真空蒸发系统要求有造成减压的装置,使系统的投资费和操作费提高。
三:写出蒸发器的基本结构组成。
加热室、流动(或循环)通道、汽液分离室(汽液分离的分离室,为使蒸汽和液沫能够得到比较彻底地分离,),除沫器等。
四:叙述并流加料法的蒸发流程的优缺点。
优点:(1)溶液的输送可以利用各效间的压力差,自动的从前一效进入后一效,因而各效间可省去输送泵;
(2)前效的操作压力和温度高于后效,料液从前效进入后效时因过热而自蒸发,在各效间不必设预热器。
(3)辅助设备少,流程紧凑;因而热量损失少,操作方便,工艺条件稳定。
缺点:后效温度更低而溶液浓度更高,故溶液的黏度逐效增大,降低了传热系数,往往需要更多的传热面积。因此,黏度随浓度增加很快的料液不宜采用此法。
五:精馏原理。
精馏原理:利用两组分或多组分的沸点或相对挥发度的不同进行分离多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法,使混合液得到较完全分离,以分别获得接近纯组分的操作。
被塔釜加热的液体,所产生的蒸汽在塔内自下而上地流动,而送入塔顶的回流液体则与上升蒸汽相迎,由于气液两相在塔中不断地相互接触,进行热和质的交换,使二相在热交换过程中,易挥发组分不断地从液相中向气相中扩散,气相中易挥发组分增浓,液相中易挥发组分逐渐减少,二相处于不平衡情况下,则存在推动力,产生质的传递,直至平衡。
六|:蒸馏的方式。
蒸馏方式:简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、 恒沸精馏、萃取精馏、水蒸汽蒸馏 。
七:要实现完整精馏塔内的常压双组分连续精馏过程,必须具备哪些条件?
答:a:混合物种组分的相对挥发度不等于1;
b:必须有气液两相密切接触的场所—精馏塔;
c:塔顶要设冷凝器,塔底要设重沸器。必须提供气相回流和液相回流,从而使精馏塔内沿塔存在温度梯度和浓度梯度。
d:馏出槽(回流罐)、离心泵、管道等。
八:何谓适宜回流比?在精馏设计计算中怎样确定?其范围如何?
精馏操作费用和设备投资费用之和为最低时的回流比,称为适宜回流比。
在精馏设计计算中,一般不进行经济衡算,常采用经验值。
据生产数据统计,适宜回流比的范围可取为:
r=(1.1~2)rmin。
九:气体通过塔板的压力降(δpp)包括拿几种阻力?
a 塔板本身的干板阻力δpc
b 板上充气液层的静压力δpl
c 液体的表面张力δpδ
即:δpp=δpc+δpl+δpδ
十:淹塔(液泛)的定义?导致液泛的原因?
1、 汽液两相中之一的流量增大到某一数值,上、下两层板间的压力降便会增大到使降液管内的液体不能畅顺地下流。当降液管内的液体满到上一层塔板溢流堰顶之后,便漫延到上层塔板上去,这种现象,称为液泛(淹塔)。
2、(1)气速过大,便有大量液滴从泡沫层中喷出,被气体带到上一层塔板,或有大量泡沫生成。
(2)当液体流量过大时,降液管的截面便不足以使液体及时通过,于是管内液面即行升高。
十一:恒沸精馏与共沸精馏的异同点?
共同点:1、都加入另一组分。
2、使相对挥发度增大。
不同点:1、萃取精馏萃取剂量大且受限制;恒沸精馏恒沸剂量少。
2、恒沸精馏塔形成恒沸物,从塔顶蒸出;萃取精馏不形成恒沸物,从塔釜离开。
3、一般恒沸精馏耗能大。
4、恒沸精馏即可连续操作,又可间歇操作;萃取精馏只能连续操作。
5、有热敏性组分存在时,恒沸精馏有利。
6、萃取精馏中溶剂**简单,且流程也比较简单。
十二:板式精馏塔主要由哪些类型?
泡罩塔板、筛孔型塔板、浮阀塔板、喷射型塔板。
十三:萃取的定义。
液-液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异,而达到混合物分离的目的。萃取属于传质过程。
十四:影响萃取的主要因素?
1、物系本身的性质,其中萃取剂的选择是主要因素;
2、操作因素,其中温度是主要因素;
3、设备因素。
十五:萃取剂选择的要求。
1、萃取剂的选择性系数。
2、萃取剂的物化性质。
3、萃取剂**难易。
4、温度对萃取剂性能的影响。
5、其他:如萃取剂的**、**、毒性、是否易燃易爆。
十六:萃取的应用。
1.溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸物,采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很大的回流比,操作费用高,设备过于庞大或根本不能分离。
2.组分的热敏性大,采用蒸馏方法易导致热分解、聚合等化学变化。
3.溶液沸点高,需要在高真空下进行蒸馏。
4.溶液中溶质的浓度很低,用蒸馏方法能耗太大,经济上不合理。
十七:什么叫催化剂、催化作用?
催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质。
催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。
十八:实际工业上催化正反应、逆反应时为什么往往选用不同的催化剂?
第一,对某一催化反应进行正反应和进行逆反应的操作条件(温度、压力、进料组成) 往往会有很大差别,这对催化剂可能会产生一些影响。
第二,对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也是值得注意的,因为这些副反应会引起催化剂性能变化。
十九:工业上对催化剂的要求。
1、良好的活性、高选择性和长寿命。
2、抗毒害性、热稳定性和一定的机械强度。
3、经济性。
二十:固体催化剂主要由哪几部分组成?各部分的作用是什么?
(1)活性组分:是催化剂的主体,提供催化活作用。
(2)助催化剂:本身没有催化活性,但它与活性组分共同存在时,可以提高活性组分的活性
(3)载体提高活性组分的分散度,使之具有较大的比表面积。
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