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精馏操作知识问答.
1．温度的表示方法有几种?它们之间怎样互相换算?
在精馏操作中，温度的数值是一个重要的控制指标，如进料温度、塔顶温度、塔釜温度，回流液温度等等。为了测量温度数值的高低，根据不同的原理，生产了多种型式的温度计。在标明温度数值时，国内目前通用摄氏温标，它的单位记做℃。如常压下纯水的沸点为100℃，冰水混合物的温度为0℃。国外除了摄氏温标外，也有采用华氏温标的，它的单位记做℉。它们之间的换算式为：
℉=（℃*9/5）+ 32
℃=(℉—32)*5/9
除了摄氏温标外，在精馏有关计算时，往往采用绝对温度，即摄氏温度的数值再加上273．16(有时简化成273)后所得的数值，它的单位记做K。
2．什么是压强?什么是表压，真空度和绝压?
物体单位表面上所受的力称压力强度，简称压强。工厂里习惯上把压强叫做压力，从科学的定义来说，这种叫法是不严密的。我们在使用这个术语时，要特别注意，它不是物体所有表面受力的总和，而是每一单位表面上受的力。严格地说，对物体表面受的力在方向上有规定，是以与表面垂直方向的力为准，如果不是，则要进行换算。
工厂里，力的单位常用公斤，面积单位常用平方厘米，故压强的单位记为公斤／厘米2‘．习惯上称1公斤／厘米’为一个工程大气压，就是我们平常所说的‘一个压力”。
压力也有其它单位，如以液柱高表示。目前规定以760毫米水银柱高所产生的压强称为一个物理大气压(或标准大气压)。换算成水柱或公斤／厘米‘。它们的关系是：
1物理大气压=760毫米汞柱=10．332米水柱=1.034公斤／厘米‘
由上可以看出，一个工程大气压与一个物理大气单相差不大(约0．3％)。
1程大气压=735．6毫米汞柱=10米水柱=1公斤／厘米’
工厂里，开口接通大气的设备，为常压设备，承受的压力为大气压力，压力表的读数为0。受压超过大气压力的设备和物料，压力表的读数只是超过大气压力的那部分数值，这个数值称为表压，而受压低于大气压力的设备和物料，如减压蒸馏塔，压力表指示的是低于大气压力的差值，此值称为真空度。
为此，把设备和物料实际所受的压力规定为绝对压力，简称绝压。
对于受压超过大气压力的系统，其绝对压力为：
P（绝对）=P（大气）+ P（表压）
对于受压低于大气压力的系统，则绝对压力为：
P（绝对）=P（大气）+ P（真空）
P（表压）、P（真空）均指压力表的读数，P（大气）为受压设备和物料所在地的物理大气压数值，它的大小和当地的海拔高度及气候情况有关。设备和物料所受压力超过了大气压力，由于物理大气压与工程大气压数值相差不大，可近似看成相等，它们之间的偏差主要取决于当地海拔高度，海拔高度愈高，偏差愈大，如海拔高度为1500米时，大气压力的数值与标准物理大气压约差100毫米汞柱，此时一般不使用物理大气压或工程大气压作为压力的单位，而是用毫米汞柱。
3、什么是相和相平衡?
在了解相平衡之前，首先要知道什么是相?相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间，往往有一个相界面，把不同的相分别开。系统中相数的多少与物料的数量无关。如，水和冰混在一起，水为液相，冰为固相，它们之间有个明显的界面。再例如，空气为多种气体的混合物，只具有一相，水和油都是液体，它们混在一起，形成了水相和油相，是两个相，糖溶解在水里形成糖水，尽管它由固体的糖和液体的水组成，但形成的糖水却是一相，如果加的糖太多，-溶解不了，就形成了固体糖和液体糖水，这是两相。一般情况下，物料在精馏塔内是汽，液两相。
在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各相的量和各组分在各相的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。
例如，在精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。塔板上液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。但是这个传热和传质过程并不是无止境的，当汽、液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
精馏过程中汽、液两相能否达到平衡状态呢?一般是达不到的。因为在实际塔板上气液两相的接触时间和接触面积是有限的。如，汽相中低沸点组分的浓度总是要比处于相平衡时汽相中低沸点组分的浓度低一些。而相平衡是塔板上汽、液两相传热和传质的极限状况(理想状况)。当实际情况与理想状况愈接近时，该板的分离效果愈好。
4．什么是饱和蒸汽压?
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，它随温度升高而增加。如所周知，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的容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方汽相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，汽相压力最终将稳定在一个固定的数值上，这时的汽相压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压力。
应当注意的是，当汽相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值时，液相的水分子仍然不断地气化，汽相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，液体和气体达到平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压力时，汽液两相即达到了相平衡。
饱和蒸汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度。
表1-1列出了几种物质的饱和蒸汽压的数据。
从表1—1可以看出，当温度相同时，乙烯的饱和蒸汽压力最高，以下依次为丁二烯、苯，水，苯
┌────┬──────────────────────────────────┐
│
│
蒸
汽
压：毫米汞柱
│
│
├─────┬────┬─────┬─────┬─────┬─────┤
│温度：℃│
│
│
│
│
│
│
│
│
水
│
乙烯
│
丁二烯
│
苯乙烯
│
苯
酚
│
苯
│
├────┼─────┼────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│
一20
│
0．77 │
109000│
387
│
│
-
│
6
│
│
0
│
4．58 │
306050│
927
│
1．28 │
0，10 │
26．50│
│
20
│
17．53
│
439280│
1758．64│
4．79 │
0．40 │
74．70│
│
40
│
55．35
│
│
3090．8 │
14．86│
1．85 │
182．7│
│
60
│149．40
│
│
5168
│
38．95│
5．90 │
391．7│
│
80
│355．0
│
│
8208
│
│
16．90│
757．6│
│
100 │760
│
│
│
190．60 │
42．65│
│
└────┴─────┴────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
乙烯，苯酚的最小。根据这个情况，我们说，乙烯最容易挥发，苯酚最不容易挥发。通常，是用相同温度下饱和蒸汽压力的大小来衡量物质是否容易挥发。但要注意，除了温度要相同外，这时指的是纯物质之间的相互比较，而不是把它们混合以后来比较液面上方气相中各组分的蒸气所具有的压力。
再以水为例，可以看出，饱和蒸汽压是随温度的升高而升高的。但不同的物质，它们的饱和蒸汽压力随温度的变化情况是不一样的。
在精馏操作的压力范围内，可以不考虑压力对饱和蒸汽压数值的影响(严格说来是有影响的)。前面所说，要把液面上方的空气抽走，是为了介绍方便。实践证实，液面上方若有其它气体存在(如密闭容器里的空气)，只要这些气体不与液体发生化学变化，也没有物理变化(如溶解)，气体自身压力不太大时，饱和蒸汽压的数值只与温度有关。
5．什么是溶液、溶剂和溶质?
凡两种或两种以上的物质均匀混合，而且彼此呈分子或离子状态分布的，均称为溶液。据物质的聚集状态的不同，可分为气态溶液(如压力不大时的任何气体的混合物)、固态溶液(如某些合金)和液态溶液。通常所讲的溶液多是指液态溶液。
当气体、固体溶在液体里时，我们把液体当作溶剂，把溶解在其中的气体或固体当作溶质。当液体溶于液体时，习惯上把含量较多的一种液体叫做溶剂，含量较少的一种液体叫做溶质，当两个组分的含量相近时，溶质和溶剂就没有明显的区别了。
6．溶液的浓度有几种表示方法?它们之间是怎样进行换算的?
溶液的性质与溶质的品种及其含量(也就是浓度)有很密切的关系。
溶液的浓度通常有如下几种表示方法。
(1)重量百分浓度Wi％
每100克溶液中所含溶质i的克数称为该溶质的重量百分浓度。用公式表示为；
Wi％’=（Wi/∑Wi）*100％
(2)体积克分子浓度
每1升溶液中所含溶质i的克分子数称为溶质i的体积克分子浓度。
(3)重量克分子浓度m：
每1公斤溶剂中所含溶质i的克分子数称为溶质i的重量克分子浓度。
(4)克分子分数X，
溶液中i物质的克分子数与溶液的总克分子数之比，称i物质的克分子分数，或称分子分数。
7．什么是精馏?精馏的原理是什么?
把液体混合物进行多次部分气化，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。
为什么把液体混合物进行多次部分气化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢?
对于一次气化、冷凝来说，由于液体混合物中所含组分的沸点不同，当其在一定温度下部分气化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了气液两相的组成。当对部分气化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而未冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样经过一次部分气化和部分冷凝，使混
合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。如果多次地这样进行下去，将最终在液相中留下基本上是高沸点的组分，在气相中留下基本上是低沸点的组分。由此可见，部分气化和部分冷凝，都使气液相的组成发生了变化，多次部分气化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯的或比较纯的组分。
液体气化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。为了合理利用热量，我们可以把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用，也就是使气液两相直接接触，在传热的同时进行传质。为满足这一要求，在实践中，这种多次部分气化伴随多次部分冷凝的过程是在逆流作用的塔式设备中进行的。所谓逆流就是因液体受热而产生的温度较高的气体，自下而上地同塔顶因冷凝而产生的温度较低的回流液体(富含低沸点组分)作逆向流动，即回流液自上而下与上升蒸汽相遇，塔内所发生的传质、传热过程如下：(1)气液两相进行热的交换——利用部分气化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物，(2)气、液两相在热交换过程中同时进行质的交换。温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热而部分汽化。此时，因挥发能力的差异，低沸点组分比高沸点组分挥发的多，结果表现为低沸点组分从液相转入气相，气相中易挥发组分增浓，同理，温度较高的气体混合物，因加热了温度较低的液体混合物，而使自己部分冷凝，同样因为挥发能力的差异，使高沸点组分从气相转入液相，液相中难挥发组分增浓。
精馏塔是由若干塔板组成的，塔的最上部称为塔顶，塔的最下部称为塔釜。一块塔板只进行一次部分气化和部分冷凝，塔板数愈多，部分气化和部分冷凝的次数愈多，分离效果愈好。
通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分(塔顶馏出物)。塔釜得到的基本上是难挥发的组分。
8．什么是拉乌尔定律?
拉乌尔定律是从实验中总结出来的一条重要的规律。该定律指出，在一定温度下，汽液相平衡时，溶液上方气相中任意组分所具有的分压，等于该组分在相同温度下的饱和蒸汽压乘以该组分在液相中的分子分数。用数学式表示为：
P（A） =Pa*X（A）
由此可见，
A组分在气相中所具有的分压PA的数值只与该组分的饱和蒸汽压(或说成温度)及它在液相中的浓度有关。当温度固定时，饱和蒸汽压数值固定，气相中组分的分压与该组分在液相的浓度(分子分数)成正比，当浓度固定时，气相中组分的分压与饱和蒸汽压，也就是温度成正比。
拉乌尔定律是在精馏中广泛应用的一个定律，通过它可以作出“压力一组成”图，即(P—X)图，进一步作出“沸点一组成”图，即(T—X)图，借助这些图可以了解精馏过程的基本原理，体现精馏操作的基本方法。
9．什么是道尔顿定律?
道尔顿定律是表示理想气体混合物的总压和分压的关系的定律。
总压——气体混合物的分子对器壁施加压力的总和称为总压力。
分压——混合气体中某一组分气体对器壁所施加的压力称为分压。其在数值上等于同一温度下该气体单独存在并占有混合气体的容积时所表现出来的压力，分压是总压的一部分。
道尔顿定律指出；理想气体混合物的总压，等于各个组分气体分压之和。此定律又称为气体分压定律。道尔顿定律用公式表示为：
P总=p1+p2+p3+·．．．．pI
P总=∑pf
根据道尔顿定律我们可以推出一个很重要的结论：混合气体中每个组分气体的分压等于混合气体的总压力乘以该气体在混合气体中所占的分子分数。分压可用下式表示：
P（i ）=
P总*Y（i）
在压力不高的情况下，此定律可以应用于液体上方的蒸汽混合物。当汽液相平衡时，溶液上方蒸汽混合物的总压力等于棍合物中各个组分的蒸汽分压之和。用公式表示为：
Pa=∑pi
对组分i在溶液上方的蒸汽分压Pi也可根据拉乌尔定律确定： pi=PiXi
与道尔顿定律结合，可得拉乌尔定律与道尔顿定律联合式：
PiXi = P总*Y（i）
10．什么是挥发度和相对挥发度?
挥发度和相对挥发度是精馏过程使用的重要基本概念之一，精馏塔的设计中也经常应用它．
纯物质的挥发性能一般都以饱和蒸汽压力的大小来描述。对处在相同温度的不同物质，饱和蒸汽压力大的称为易挥发物质，否则就是难挥发物质。由于饱和蒸汽压等于外压时的温度就是该物质在该压力下的沸点，因此习惯上，也用沸点来说明挥发性能。如，在一个大气压下水的沸点为100℃，酒精的沸点为78．4℃，我们可以说酒精比水容易挥发。
对纯物质来说，不论是饱和蒸汽压力，还是沸点，都可以用来判断其挥发能力的大小。
精馏过程是处理多组分的液态混合物，而与液体成平衡的气相也是由各组分组成的气体混合物。这时各个组分在气相中所具有的分压数值的大小反映了该物质的挥发性能。其挥发性能的大小除与物料性质有关外，根据拉鸟尔定律，还与物料在液体中所具有的浓度大小有关。为此规定挥发度的定义是：组分的气相分压与组分液相的浓度之比。对物质A和B组成的溶液，
V（A）= p（A）/ XA，
对符合拉乌尔定律的理想溶液：p（A）=P（A）* XA
由此可见，当溶液浓度不变时，物质挥发度的大小与饱蒸汽压有关，也就是与温度有关，温度愈高，挥发度愈大。当温度不变时，挥发度大小与浓度有关。对理想溶液而言，浓度愈大，挥发度愈大，二者成正比关系。
为了比较混合液中各个组分挥发度的大小，同时也便于在精馏中进行计算，因而引出了相对挥发度的概念，其定义是：混合液中各个组分挥发度之比。如，对物质A和物质B组成的溶液，其相对挥发度：（组分A对组分B的相对挥发度）：
a（AB）=V（A）/ V（B）
当a （AB）>1时，组分A的挥发度大于组分B的挥发度，a（AB）二1时，组分A与组分B的挥发度相等，a （AB）<1时，组分B的挥发度大于组分A的挥发度。所以a（AB）甲数值表示了组分A与组分B挥发度的差别。当aAB的数值距离1越远，表明A、B两组分挥发度差别大，越容易分离。aAB的数值越接近于1，挥发度接近，越不容易分离。
a（AB）=（ p（A）/ XA）/（ p（B）/ XB）
可以看出，aAB的大小与PA，PB的数值有关，pA、pB的数值又与温度有关，而且不同种物质的饱和蒸汽压随温度的变化不同，因此，aAB随温度变化。但是，当组分性质(主要指饱和蒸汽压随温度的变化)比较接近，或精馏塔的塔顶和塔釜温度相差不远时，aAB 基本上不随温度变化，这样可以简化精馏过程的计算。
相对挥发度可由实验测定或计算。
理想溶液中，相对挥发度为相同温度下，饱和蒸气压力的比。
当aAB >1，Y（A）>X（A），气相中，组分A的浓度大于液相中组分A的浓度。
当aAB =1：Y（A）=X（A），即气相浓度等于液相浓度，该混合物不能用一般精馏方法分离。
11、什么是理想溶液?非理想溶液对理想溶液的偏差是什么?
设溶液中含有A和B两种不同的物质，如果A—A间的互相作用力、A—B间的互相作用力及B—B间的互相作用力相等时，则此溶液称为理想溶液。理想溶液具有下列两个性质：
(1)任何浓度范围内，它都遵从拉乌尔定律。
(2)理想溶液的性质具有加合性，如组分混合时，不放热也不吸热，热效应为零，混合后的体积为各组分体积之和。
理想溶液是实际溶液的简化和科学抽象后所得的概念。
当实际溶液中溶质的浓度很低时，实际溶液就愈接近于理想溶液，把实际溶液看成理想溶液，具体的浓度要随实际溶液中组分的性质及其在溶液中的含量的不同而不同，对于由两种物质形成的溶液，一般可通过实验确定。如果是理想溶液，根据拉乌尔定律有： P总= PA +(PB—PA)XB
依据上式可求出溶液在不同浓度下(XB不同)的总压和分压的数据。然后做pA一XA、pB一XB和P总一XA(或XB)的图。凡实验得出的溶液的分压和总压的数据，在
组成一压力图上构成一条直线或可近似看成直线时，该溶液就是理想溶液。在大量的实际工作中所碰到的溶液，其蒸气压并不符合这种情况，而是与用拉乌尔定律计算所得的数值有一定的偏差，有的偏大，称为正偏差，有的偏小，叫做负偏差。凡对拉乌尔定律有偏差的溶液称为非理想溶液。
由于实际溶液往往不是理想溶液，为了解决计算问题，仍然使用拉乌尔定律的数学形式，以活度代替浓度，用公式表示为：
Pi=P（I）*ai
对理想溶液，活度在数值上等于浓度，对实际溶液，二者不等，反映出真实溶液与理想溶液的差别。通常，可通过实验和计算求取不同浓度下的活度。
12．理想溶液的汽液相平衡关系是怎样的?
为了对液体混合物的分离在理论与计算方面有较多的了解，需要知道有关汽液相的平衡知识。下面我们介绍三个相平衡图：即P—X图、
t—X—Y图和Y—X图。
(1)
液体混合物中某组分的蒸气分压与液体组成之间平衡关系：
当液体混合物由完全互溶的且可挥发的两组分所组成时，混合物的蒸气总压与气相组成均随液体混合物组成的改变而改变。对于组分完全互溶的理想溶液，液体与蒸气之间的相平衡关系可用拉乌尔定律确定。根据拉乌尔定律，在一定温度下，溶液上方的蒸气中任一组分的分压等于该纯组分在相同
温度下的饱和蒸汽压乘以它在液相中的分子分数。
而混合液的蒸汽总压可用拉乌尔定律与道尔顿定律联合式表示之。
P=p（a）+ P（b）=P（A）X(A)+P(B)*(1一XA)
利用拉乌尔定律可以求得在一定温度下，某组分在液相与气相的平衡浓度。如果将上述公式绘成图形，则为P——X图，它表示蒸汽压力与液体组成的平衡关系。此图是在一定温度条件下绘出来的。当温度上升时，因为蒸汽压力是随温度升高而增大的，所以这组线就上升，反之下降。
(2)在一定压力下液体混合物的沸点与组成之间的关系：
液体混合物的精馏多在一定的压力下进行，因此了解混合物的组成与沸点的关系，具有实际的意义。对于双组分的混合液，若增加液相中易挥发组分的含量，则会会使到易挥发组分浓度较高的蒸气。昕以平衡曲线距45‘对角线越远时，提高易挥发组分浓度所需要的部分气化次数越少。
上述三种相平衡关系的论述，均系在理想溶液的范围内，非理想溶液对理想溶液存在一定的偏差。
13．什么是露点?
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。
这里提醒一下，第一个液滴不是纯组分，它是露点温度下与气相相平衡的液相，其组成是由相平衡关系决定的。此可见，不同组成的气体混合物，它们的露点是不相同的。
14．什么是泡点?
液体混合物在一定的压力下加热到某一温度时，液体出现第一个很小的气泡，即刚开始沸腾，则此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，精馏塔的釜液温度，就是处在泡点温度下。应该说明，这第一个很小的气泡，也不是纯组分，它的组成也是由相平衡关系确定的。
15．什么是沸点?
当纯液体物质的饱和蒸气压等于外压时，液体就会沸腾，此时的温度叫该液体在指定压力下的沸点。通常就“某物质的沸点……。”就是指外压等于760毫米汞柱时的物质沸点，又称标准沸点。
应该指出，纯物质的沸点是随外界压力的变化而改的。当外压增大时，沸点升高，外压降低时，沸点降低。对纯物质来说，在一定压力下，泡点、露点、沸点均为一个数值。例如纯水在760毫米汞柱下，泡点、露点和沸点均为100度C。对于液体混合物来说，各组分的分压总和等于外压时，物料开始沸腾。由于各组分的分压随其在液相中的含量的改变而有所不同，因此，它没有恒定的沸点。液体混合物在泡点至露点的整个温度范围内，都处于沸腾状态，并且不同温度下气液相组成是不同的。
16．什么是比热?
比热是指单位重量的纯物质，在没有化学反应和相变化时，温度每改变1℃，所需要的热量，以千卡／公斤·℃表示。例如，加热1公斤的水，温度每升高1℃，所需要的热量为1千卡，我们就说水的比热为1千卡／公斤·℃。
应当指出，比热是随温度和压力的改变而变化的。比热随温度变化比较大，同样升高1℃，在不同的温度范围(如0～1℃，100～101℃)所需的热量略有差异。如进行精确的计算，要考虑温度对比热的影响，如不要求十分精确，则可忽略不计。比热随压力变化较小，除计算较高压力下的比热外，一般都不考虑压力的影响，以常压下的数据代替不同压力下的数据。资料中介绍的比热数值，通常都是指常压下的数据。
对于混合物的比热可以由纯组分的比热来计算或使用实测结果。
17．什么是潜热?
单位重量的纯物料在相变过程中吸收或放出的热量叫潜热。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。．例如水结成冰，或水气化成水蒸汽的过程都称为相变过程。
18．什么是显热?
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。
19．什么是蒸发?
对溶剂加热，使一部分溶剂气化而得到浓缩或析出固体物质的操作过程叫蒸发。
无论自然蒸发或沸腾蒸发都必须具备下列条件：(1)溶剂为易挥发性物质，而溶质为不挥发性物质。在这—点上，蒸发与精馏不同，精馏时，组分都具有挥发性，但挥发性大小不等。蒸发时，溶质和溶剂的挥发性相比应是不具有挥发性的。(2)不断供给热量，不断排除溶剂蒸气。
20．什么是冷凝?
冷凝指的是物质由气态转化成液态的过程，这是一个放热过程。和冷凝相反的过程是液态转变成气态，叫气化过程，这是一个吸热过程。
纯物质在冷凝时压力和温度是不变化的。例如在一个大气压力下，把100~C的水蒸汽进行冷凝，那么整个冷凝过程中都将维持100℃，直到获得100℃的水。当全部蒸汽都冷凝以后，水还可以由100~C降温。这时，此降温过程不再是冷凝过程，因温度的下降而称之为冷却过程了。
精馏塔的塔顶蒸出物如果很纯，那末在塔顶冷凝器中转化成同温度的液体的过程，属于冷凝过程。这时的冷凝温度就是该操作压力下塔顶蒸出物的沸点，冷凝所得的气、液相组成一样。工厂里往往把冷凝和冷却合在一个设备里进行，该设备应叫冷凝冷却器。物料的最终温度与供应的冷却剂的用量和温度有关。
对于两种或两种以上物质组成的气态混合物来说，它们也可转化成液体，习惯上也叫冷凝，但是这一冷凝和纯物质的冷凝不一样。若在压力不变的条件下对气体混合物降温，当形成第一个液滴时的温度称为该混合气体在此压力下的露点，所得凝液的组成也和原混合气体组成不一样，这在前面已介绍过了。若继续提供冷剂，混合气体温度将继续下降，由蒸气冷凝下来的液体越来越多，当最后一点蒸气因冷凝而消失时，冷凝即结束，此时的温度称为该混合物在此压力下的泡点。由此看来，对混合物进行冷凝时，冷凝过程的温度是变化的，其对应的组成也是变化的。如精馏塔的塔顶蒸出物为多组分混合物，当压力、冷凝温度确定之后，就可以计算出液体产品的袒成及不冷凝气体的组成。
21．什么是回流比?
在精馏过程中，混合液加热后所产生的蒸气由塔顶蒸出，进入塔顶冷凝器。蒸气在此冷凝(或部分冷凝)成液体，将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流，这部分液体就叫做回流液，将另—一部分冷凝液(或未凝蒸气)从塔顶采出，作为产品。回流比就是回流液体量与采出量的重量比，通常以R来表示，即： R=L/ D
22．什么是最小回流比?
在规定的分离要求下，即塔顶、塔釜采出的组成为一定时，逐渐减少回流比，此时所需理论板数将逐渐增加。当回流比减少到某一数值时，所需理论板数增加至无穷多，这个回流比的数值，称为完成该预定分离任务的最小回流比。它是精馏塔的设计计算中的重要数据之一，通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1。3—2倍。
23．什么是全回流?
在精馏操作中，把停止塔进料、塔釜出料和塔顶出料，将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作，称为全回流。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身循环操作中。
24．最适宜回流比是怎样确定的?
对固定分离要求的过程来说，当减小回流比时，运转费用(主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量)将减少，但所需塔板数增多，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，在塔的设计时，要选择—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总和在特定的经济条件下为最少。一般情况下，最适宜回流比Rs取为最小回流比的1．3～2倍。
25．在精馏塔上设置中间再沸器和中间冷蹋器有什么好处?
从精馏塔提馏段的某层塔板上抽出部分液体，经加热后，再由该板以下的适当位置送回塔内，这种装置称为中间再沸器。从精馏塔精馏段的某层塔板上抽出部分气体，经冷凝后，再由该板以上的适当位置送回塔内，这种装置称为中间冷凝器。
设置中间再沸器和中间冷凝器的好处，
主要有以下两个方面。
(1)可以节省能量。对于低温塔来说，设置中间冷凝器后，就可用温度比顶温稍高的较廉价的冷剂来代替塔顶使用的昂贵的冷剂，节省制冷的动力消耗。而设置中间再沸器丰要是为了回收塔釜冷量。
(2)在适当位置上设置中间冷凝器和中间再沸器，可使全塔气、液相负荷均匀，从而缩小塔径，减少设备投资。
26．什么叫关键组分?
分离多元组分混合物的精馏塔，必须规定该塔的分离任务，即挥发度相邻的两个组分的分离度。该分离度是指挥发度相邻的两个组分中，轻组分在塔釜排出液中的浓度及重组分在塔顶馏出物中的浓度。这时，相邻两组分中的轻组分为径关键组分，重组分为重关键组分。
例如，石油裂解气的组成为：氢、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁二烯、丁烯、丁烷等。若欲从中分离出高纯度的乙烯、丙烯、丁二烯……，则需经一系列的塔才能达到目的。对于脱乙烷塔来讲，其任务是将乙烷与丙烯分开，因此乙烷、丙烯为挥发度相邻的一对关键组分，其中乙烷为轻关键组分，丙烯为重关键组分。对于丙烯精馏塔来说，则丙烯为轻关键组分，挥发度与之相邻的丙烷为重关键组分。有时相邻的轻、重组分之一的含量太少，也可选用与它们邻近的某一组分为关键组分。例如脱乙烷塔进料中乙烷含量太少，常选定比乙烷轻的邻近组分乙烯为轻关键组分，重邻近组分丙烯仍为重关键组分。此时应规定乙烯与丙烯的分离度。
规定了轻、重关键组分的分离度之后，进料中比轻关键组分还轻或比重关键组分还重的组分都具有更大的分离度，即更轻组分从塔顶蒸出和更重组分从塔釜排出的百分率都分别比轻、重关键组分的蒸出率和排出率高。换句话说，关键组分的分离度合格了，其它组分的分离度也就合格了。因此，对多元组分的分离可简化为对二元关键组分的分离，这就大大地简化了工艺计算与操作。
27．什么是精馏塔的压力降?
所谓精馏塔的压力降，就是平时所说的塔釜和塔顶的压力差。对板式塔来说，塔板压降主要是由三部分组成的，即干板压力降、液层压力降和克服液体表面张力的压力降。塔釜与塔顶的压力差是全塔每块塔板压力降的总和。
所谓干板压力降，就把精馏塔内上升的气体(或蒸气)通过没有液体存在的塔板时，所产生的压力降，当气体穿过每层塔板上的液体层时产生的压力降，叫做液层压力降，气体克服液体表面张力所产生的压力降，叫液体表面张力压力降。
对于固定的塔来说，在正常操作中，塔的压力降随上升气体的流速大小而变化，有经验表明：塔压力降与气速的平方成正比。
28．什么是空塔速度?它与孔速有什么关系?
空塔速度是指单位时间内精馏塔上升蒸气的体积与塔截面积的比，即塔内上升蒸气在单位时间内流动的距离。单位米／秒。用公式可表示为：
W=Vs／A。
W——空塔速度，Vs——上升蒸气体积流量
A一—塔的总截面积
孔速度是指单位时间内通过升气孔道的上升蒸气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，单位米／秒，用公式可表示为：
Wa=Vs／AT
Wa ——孔速度，
AT——升气孔道总截面积，
因为升气孔道总截面积是由塔板开孔率决定的，为空塔速度被开孔率除。
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，这种现象通常称为液体泄漏。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。
29．什么是流体的流量与流速?两者之间存在什么样的关系？
流体的流量和流速，均可分为重量流量、重量流速与体积流量、体积流速。
重量流量：单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体重量。重量流量通常用符号G表示。
体积流量：单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体体积。体积流量通常用符号V表示。
重量流速：单位时间内，单位管道或设备的截面上流过的流体重量。重量流速通常用符号Wo表示。
体积流速：单位时间内，单位管道或设备的截面流过的流体体积。体积流速通常用符号Wv表示。
它们之间的关系如下：
G=WG*F=Wv*y*F=Vy
F——管道或设备的截面面积，y——流体重度
30．什么是液泛?
在精馏操作中，下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象叫液泛。
液泛形成的原因，主要是由于塔内上升蒸气的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。另外，在精馏操作中也常常遇到液体负荷太大，使溢流管内液面逐渐升高，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。上述两种现象同属液泛，但引起的原因却是不一样的。
31．什么是雾沫夹带?
雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品质量，同时会降低传质过程中的浓度差，致使塔板效率下降。对于给定的塔来说，最允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速度。最大允许速度，就是指雾沫夹带量达10％时的速度。此时操作上主要表现为塔压差增大，塔顶馏分中重组分含量升高，若塔顶为气相采出，则可看到时明显的带液现象。
影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。同时还必须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。虽影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。对于固定的塔来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。但是，如果增大板间的距离，扩大分离空间，则相应可提高空塔速度。
32．什么是液体泄漏?
塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏。在精馏操作中，如上升气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。
空塔速度越低，泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10％。
泄漏量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速变小的情况下比较容易产生泄漏。
33．什么是操作弹性?
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内变动时，精馏塔能在一定的分离效果下，维持正常噪作。
前面已经谈过，精馏塔的负荷上限是以上升蒸气的雾沫夹带量不超过蒸气流量的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。一般地说，浮阀塔操作弹性最大，有的试验表明负荷上限与负荷下限之比可达7～9左右，泡罩塔次之，筛板塔最小。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。
34.什么是传质过程?
系统在未达到平衡状态时，若在趋向平衡的运动中有质量的转移，就叫传质过程。
如某一物质在两相中的浓度尚未达到相平衡时，这一组分就会由一相转入另一相，直到两相间达到平衡时为止(附带说明，平衡不一定是浓度相等)。精馏就是一种传质过程，在塔板上，当下流的液体和上升的气体相遇时，由于各组分在气液两相的浓度处于不平衡状态，因而就发生了传质过程，液相中的轻组分向气相中迁移，气相中的重组分向液相中迁移。但是，相际的平衡，只有在两相经过长时间的接触后才能建立。在实际塔板上由于两相的接触时间、接触面积是有限的，因此不可能达到平衡的。所以，在规定时间内，质量传递的数量要由传质速度决定。
35．什么是返混现象?
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将沿着流动的方向逐渐下降。但是当上升气体在塔板上使液体形成涡流时，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，这种现象叫返混现象。返混现象能导致分离的效果下降。
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、塔板的水平度等。
36．什么是传热过程?
传热过程指的是热能的传播过程。传热的方式有三种即热传导、热对流和热辐射。
热传导
将铁棒的一端放在火中加热，另一端就会逐变热，温度升高。也就是说，热能从铁棒的一端传到了另端，这种热能的传播方式就叫热传导。不难看出，发生热导时，物体内各分子的相对位置不发生变动，热能借温度高处分子的振动而与相邻分子碰撞来传递。热传导主要是固体中进行，不同的固体导热性能不同，金属的导热性能较好。
热对流
热对流只在流体(气体和液体)中进行。发生执对流时，流体各部分的质点在流动中进行传热，使温度趋于均匀。工厂里的热交换器，都包含着流体的对流传热，例如在用水蒸汽作为热源的热交换器内，水蒸汽的热能都是通过水蒸汽的运动而传到换热面上。
热辐射
辐射和传导，对流不同，它不是靠介质(固体或流体)传热，而是靠热源发射电磁波的方式来传热。例如，太阳向地球传热的方式就是热辐射。
实际上的传热过程，往往包含上述三种传热方式。当温度较低时，热辐射不是主要的，因此，一般化工厂的热交换器可以不考虑热辐射。当温度高时，象裂解炉、锅炉、使用各种烧嘴的炉子，则辐射就是主要的传热方式。
以最常见的列管式热交换器为例。高温热流体通过对流传热的方式把热能传到管壁，热能沿管壁以热传导的方式传到管壁的另一侧，然后，再以对流的方式把热能传到冷流体。如果传热面上有结垢，热能传递时，在垢层主要是热传导的方式，由于垢层的导热性能不好，大大降低了传热的速度。
37、什么是物料平衡?物料平衡在精馏操作中的意义是什么？
物料平衡是质量不灭和转换守恒定律在化工上的应用。对任何一个生产过程来说，按重量计，原料转化量应为产品生成量与物料损失量之和。
通过物料衡算，可以知道原料转变为产品的情况以及损失量的大小，以便寻求改善的途径。物料平衡对整个过程或过程的某个阶段都同样适用，可对参与过程的全部物质进行衡算，也可对任一组分进行衡算。例如，对精馏操作做，总的物料平衡(视为没有损失)，则为：
F=D+W
操作中，随时掌握精馏塔的物料平衡情况是对一个操作工人最基本的，最起码的要求。物料平衡掌握不好，一种是进料多，采出少，另一种是进料少，采出多。这两种情况都不是正常操作，影响产品的数量和质量。因此，为了使精馏塔处于最佳条件下操作，为了提高产品质量、产量，降低消耗，杜绝跑料，在实际操作中必须经常进行物料衡算，调整操作。
38、什么是最适宜进料板的位置？
最适宜进料板的位置就是指在相同的理论板数和同样的操作条件下，具有最大分离能力的进料板位置或在同—操作条件下所需理论板数为最少的进料板位置。
在化学工业中，多数精馏塔都设有两个以上的进料板，调节进料板的位置是以进料组分发生变化为依据的。当进料组分中轻关键组分比正常操作为低时，应将进料板位置往下移，以增加精馏段的板数，从而提高精馏段的分离能力。反之，进料板的位置往上移，则是为增加提馏段的板数，以提局提馏段的分离能力。总之，在进料板上进料组份中轻关键组分的含量应该小于精馏段最下一块塔板上的轻关键组分的含量，而大于提馏段最上一块塔板上轻关键组分的含量。这样就使进料后不于破坏塔内各层塔板上的物料组成，从而保持平稳操作。
39．什么是塔板效率?
前面已经谈到，在精馏塔的实际操作中，由于受到传质的时间和传质的接触面积的限制，不能达到气液平衡状态，即塔板上蒸气中所含的低沸点组分的浓度较与液相达到平衡时的蒸气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是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塔板数与实际塔板数之比。
上述塔板效率为全塔中所有塔板的总(平均)效率，它用于计算实际塔板数时，最为简便。此外，还有其它表示塔板效率的方法。例如，可用所谓个别塔板效率来表示某一塔板上实际物质交换程度与达到相平衡时最大物质交换程度之比。。
影响塔板效率的因素主要有：(1)气相与液相中质量交换的快慢，(2)塔板上气液相混合的程度，(3)上升蒸气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。塔板的设计和布置包括：塔板几何尺寸，塔板间距，溢流堰高度，开孔率，升气孔的排列等。操作条件包括：上升蒸气速度，塔板上液体停留时间，温度和压力等。处理物料的物理性能包括；相对挥发度、蒸气与液体的粘度和重度，扩散系数和表面张力等。附带指出，物料的物理性质随塔中操作温度和压力的不同而变化。
生产中，选择塔板型式时，塔板应基本满足如下的要求：(1)板效率高，<2)生产能力大，即允许的气液相负荷都较高，使尺寸较小的塔能完成较大的生产任务，(3)操作稳定，操作弹性好：(4)经济耐用，钢材消耗少；
(5)便于操作和检修。
40．什么是塔板的液面梯度?
由于塔板安装的不水平和液体的流动，因而造成塔板上的液面发生倾斜，这种倾斜的程度，称为液面梯度。
41．什么是成品收率？
精馏操作的成品收率是指产品数量与加入原料中该物料的重量之比。成品收率是衡量精馏过程进行是否良好的一个重要标志，成品收率愈高，精馏过程进行的愈良好。
42．什么是重度?
单位体积的物料所具有的重量，称为重度。以符号y表示。重度、重量与体积之间的关系可用公式表示。 Y=G／V
在工程上常用重量来表示所处理物料的数量，所以重度在工程上广泛应用。纯物质的重度为其重要的物理性质之一，数值可由实验确定，或从资料中查找。气体的重度随温度和压力而变化，对于任意状态下气体的重度，可以应用气体状态方程式计算。液体的重度由于随温度和压力的变化很小，在一般计算中，可以不必考虑重度随温度和压力的变化。
实际上，在生产过程中所遇到的物料多为混合物，对于混合物的重度计算方法，也是必须掌握的。
43．什么是密度?
单位体积内所具有的物质质量称为密度。
44．什么是比重?
2
比重可分为液体比重和气体比重。液体比重是指相同体积的液体重量与水的重量之比。它是一个没有单位的数值。通常，由于水在4℃时的重度为1克／厘米，所以常以4℃的水作为基准，以dl表示之。dl表示液体在温度t℃时的重量与4℃时相同体积的水的重量之比值。值得注意的是，液体的比重是随温度变化的，所以在表示比重时，应标出温度。
气体比重常用的是指相同体积的气体重量与标准状态(1物理大气压，0℃)下的空气重量之比(标准状态时，空气的重度为1．293公斤／米’)。气体比重随温度、压力而变化。
45．什么是粘度?
：
流体在流动时，相邻两流体层间存在着相对运动，则该两流体层间会产生摩擦阻力，称为粘滞力。粘度是用来衡量粘滞力大小的一个物性数据。
根据实验，粘滞力的大小与两流体层的相对运动速度及其接触面积成正比，而与这两层间的距离成反比，用公式表示为：F=K* A*（dw/ dl）
公式中K是比例系数，称为粘度系数，也叫动力粘度，简称粘度。K属物质本身特性，其单位：克／厘米·秒，[克／厘米，秒)也称泊，百分之一泊为厘泊。
在工程计算中，物质的动力粘度K与其密度p常以K/P的形式出现，称为运动粘度，以V表示，其单位为：厘米“／秒也叫沲。
在石油工业中还使用“恩氏粘度”，它不是上面介绍的粘度概念，而是流体在恩格拉粘度计(简称恩氏粘度计)中直接测定的读数，恩氏粘度也能反映出粘度的相对大小，但在工程计算时需将其换算成运动粘度。
一般液体粘度随温度升高而变／j、，压力对其影响不大。气体粘度随温度升高而增大，随压力增高也将迅速增大。
46．什么是节流?
高压流体通过节流装置(例如针形阀)在不传热、不做功的情况下瞬间降压，这种过程称为节流。
节流时，由于压力下降，体积膨胀，会使物料的温度变化。根据节流前的温度不同，有时温度下降，有时温度上升。在工业上应用较广的是让物料在节流后降温和气化。
47．什么是气体状态方程式?
气体状态参数(体积、压力和温度)之间的数学表达式称为气体状态方程式。
对于理想气体：PV=nRT
在压力不高时，真实气体与理想气体的性质相近似，可近似按上式计算。但是，当压力较高或温度较低时，真实气体与理想气体差别较大，此时需按真实气体状态方程式来计算。在工程计算中，一般是引入压缩系数z来修正理想气体状态方程式，得：PV=ZnRT
式中
z——压缩系数。压缩系数Z与物质本性，温度，压力有关，其数值可由专门的图表查出。 |
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