蒸发是化学工程领域中的一个重要单元操作,主要用于浓缩溶液。在这个过程中,溶液被加热,使得溶剂(通常是水)转化为蒸汽,然后将蒸汽冷凝回收,从而实现溶质的浓缩。蒸发操作涉及到多个关键因素和设备。
1. **选择题解析**:
- 蒸发操作中从溶液中汽化出来的蒸汽被称为“二次蒸汽”(B)。
- 溶液的沸点高于二次蒸汽的温度(B),这是因为溶液中存在溶质,提高了其沸点。
- 在减压条件下蒸发(A),可以降低溶液沸点,增大有效温度差,提高效率。
- 在单效蒸发中,蒸发1kg水通常需要不少于1kg的加热蒸汽(C)。
- 蒸发器的有效温度差指的是加热蒸汽温度与溶液沸点之差(A)。
- 提高蒸发器生产强度主要途径是增大传热系数(C),这有助于加快热量传递速度。
- 中央循环管式蒸发器属于自然循环蒸发器(A),靠溶液自身密度差驱动循环。
- 蒸发热敏性溶液适合采用膜式蒸发器(B),因为它能快速蒸发并减少停留时间。
- 多效蒸发可以减少加热蒸汽的消耗,因此操作费用随效数增加而减少(A)。
- 效数越多,温度差损失越大,分配到每效的有效温度差越小(A)。
- 采用多效蒸发的目的是提高加热蒸汽的经济程度(B)。
- 多效蒸发中,蒸汽消耗量的减少是以增加传热面积(A)为代价的。
- 并流加料的多效蒸发流程可能导致后效传热系数降低(A),因为溶液粘度逐渐增加。
- 对热敏性和易生泡沫的溶液,适宜采用升膜式蒸发器(C)。
2. **填空题解析**:
- 蒸发是浓缩溶液的单元操作。
- 必须供给热能,并排除溶剂蒸气。
- 温度差损失原因包括溶质导致的蒸气压下降、液柱静压强以及管道阻力。
- 蒸发器主要由加热室和蒸发室组成。
- 降低单位蒸气消耗量的方法包括多效蒸发、预热原料液和加强设备保温。
- 蒸发操作按压力分为加压、常压和真空蒸发。
- 加热蒸汽热量主要用于二次蒸汽的潜热、预热原料液和补偿热损失。
- 并流加料多效蒸发中,料液的自蒸发导致各效蒸发量增加。
- 生产强度是指单位时间内蒸发的水分量。
- 生产能力同样指单位时间内的水分蒸发量。
- 单程型蒸发器中溶液不循环,呈膜状流动,也称为膜式蒸发器。
- 降膜式蒸发器通过液体分布器使液体均匀成膜。
- 自然循环蒸发器中溶液循环是因为受热程度不同产生的密度差异。
- 标准式蒸发器的溶液循环路线因受热程度差异导致的密度差异而形成。
3. **精馏**:
- 蒸馏是利用各组分挥发度不同的特性进行分离(C)。
- 沸点低的组分称为易挥发组分(C)。
- 液相回流是精馏稳定操作的必要条件(A)。
- 再沸器提供上升蒸气,是连续稳定操作的关键(C)。
- 再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流(D)。
蒸发和精馏都是化工中用于物质分离的重要方法,它们依赖于不同物质在特定条件下(如温度、压力)的不同物理性质来实现目标。蒸发主要关注溶剂的汽化和回收,而精馏则更侧重于通过多次部分汽化和冷凝实现多组分混合物的分离。在实际操作中,优化这些过程的效率和经济性是至关重要的,这涉及到了如多效蒸发、传热系数优化、回流比控制等技术手段。