分離工程階段練習(xí)3

1、一、判斷下列各題的正誤，并改正。1、固有分離因子和分離因子可以用于計(jì)算一個(gè)實(shí)際的精餾塔的板效率。正確2、計(jì)算溶液露點(diǎn)時(shí)，若iC乙/Ki 10，則說明計(jì)算的溫度偏高。1錯(cuò)誤，應(yīng)為計(jì)算的溫度偏低。3、在一定溫度和組成下,A、B混合物的總蒸汽壓為P,若P； P, PbSP，則該溶液形成最高恒沸物.正確4三對(duì)角度矩陣法是在求得Xji后由H方程求各板的溫度，用 S方程計(jì)算各板的流率。錯(cuò)誤，應(yīng)為三對(duì)角度矩陣法是在求得Xji后由S方程求各板的溫度，用 H方程計(jì)算各板的流率。5、當(dāng)萃取塔塔頂產(chǎn)品不合格時(shí)，可采用加大萃取劑用量的方法來調(diào)節(jié) 正確6、最高恒沸物，壓力增加使恒沸組成中汽化潛熱小的組分增加 正確7、從

2、塔釜往上逐板計(jì)算時(shí)， 若由精餾段操作線方程計(jì)算的 (Xl/Xh)1比由提餾段操作線方程計(jì)算的更大，則加料板為 j+2板錯(cuò)誤，應(yīng)為從塔釜往上逐板計(jì)算時(shí)，若由精餾段操作線方程計(jì)算的(xXH)j 1比由提餾段操作線方程計(jì)算的更大，則加料板為j板8、當(dāng)兩個(gè)難揮發(fā)組分為關(guān)鍵組分時(shí)，則應(yīng)從塔釜往下為起點(diǎn)進(jìn)行逐板計(jì)算。錯(cuò)誤，當(dāng)兩個(gè)難揮發(fā)組分為關(guān)鍵組分時(shí)，則應(yīng)從塔頂往下為起點(diǎn)進(jìn)行逐板計(jì)算。9、多組分吸收過程采用圖解梯級(jí)法的依據(jù)是恒摩爾流。錯(cuò)誤，應(yīng)為貧氣吸收10、吸收操作中，若要提高關(guān)鍵組分的相對(duì)吸收率應(yīng)采用措施是增加吸收劑用量。 正確11、常用于吸收過程的相平衡表達(dá)式為y kiXi，在低壓操作下有利于吸收。錯(cuò)

3、誤，常用于吸收過程的相平衡表達(dá)式為I Av ,在高壓操作下有利于吸收。12、對(duì)多組分物系的分離，應(yīng)將含有腐蝕的組分放在最后進(jìn)行分離。 錯(cuò)誤，對(duì)多組分物系的分離，應(yīng)將含有腐蝕的組分最先進(jìn)行分離。13、分離最小功是在完全可逆過程中所消耗的功。正確 二、簡(jiǎn)答題1什么是恒沸精餾如何用三角相圖求解恒沸劑用量。恒沸精餾是在原溶液中添加恒沸劑S使其與溶液中至少一個(gè)組分形成最低恒沸物，以增大原組分間相對(duì)揮發(fā)度差的非理想溶液的多元精餾,形成的恒沸物從塔頂采出，塔釜引出較純產(chǎn)品，最后將恒沸劑與組分分離。利用相圖，作F與S連線BS及A連線,兩線交點(diǎn)M便是總物料點(diǎn)，再由杠桿規(guī)則確定恒沸劑S的用量。S匹SM2、簡(jiǎn)述加鹽

4、萃取精餾是如何開發(fā)出來的溶鹽精餾是在原料液中加入第三種組分一鹽,使原來的兩種組分的相對(duì)揮發(fā)度顯著提高，從但由于鹽的回收而可用普通精餾的方法使原來相對(duì)揮發(fā)度很小或者形成恒沸物的體系分離。十分困難，且循環(huán)使用中固體鹽的輸送加料及鹽結(jié)晶引起堵塞、腐蝕等問題而萃取精餾是加入的新組分不和原物系中的組分形成恒沸物，只改變組分間的相對(duì)揮 發(fā)度，而其沸點(diǎn)比物系中其它組分的沸點(diǎn)高，從精餾塔的塔釜引出。一般萃取劑的用量為60%-80%。把鹽加入到萃取精餾的溶劑中，既可以利用鹽效應(yīng)，提高待分離組分的相互揮發(fā)度，減少溶 劑循環(huán)量，又克服了溶鹽精餾中鹽的輸送回收困難等問題。由此開發(fā)出了加鹽萃取精餾。3、敘述用簡(jiǎn)捷法作普

5、通精餾過程理論板數(shù)的步驟。簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板數(shù)步驟 根據(jù)工藝條件及工藝要求，找出一對(duì)關(guān)鍵組分。 由清晰分割估算塔頂、塔釜產(chǎn)物的量及組成。 根據(jù)塔頂塔釜組成計(jì)算相應(yīng)的溫度、求出平均相對(duì)揮發(fā)度。 用Fenske公式計(jì)算N m。 用Underwood法計(jì)算Rm，并選適宜的操作回流比 確定適宜的進(jìn)料位置。根據(jù)Rm, R, Nm，用Gilliland圖求理論板數(shù) N。4、從二氧化碳的 Pr和P r圖說明恒溫超臨界萃取的原理。超臨界流體是指溫度和壓力處于臨界點(diǎn)以上的流體。在超臨界狀態(tài)下流體具有氣液兩相的雙重特點(diǎn)，即既具有與氣體相當(dāng)?shù)臄U(kuò)散系數(shù)和低粘度，又具有和液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)良好 的溶解能力。從二氧化碳

6、的Pr和P r圖可知超臨界流體對(duì)溶質(zhì)的溶解度會(huì)隨操作條件的改變而改變，即流體的密度下降，溶解度降低而析出，從而得到分離。5、實(shí)際板和理論板的差異表現(xiàn)在那些地方，這些差異的影響應(yīng)用什么方法來處理?實(shí)際板和理論板的差異1) 理論板假定離開該板的汽、液兩相達(dá)到平衡;2) 理論板上相互接觸的汽液兩相完全混合，板上液相濃度均一，等于離開該板溢流液的濃 度；3)實(shí)際板上汽液兩相存在不均勻流動(dòng)，停留時(shí)間有明顯差異;4)實(shí)際板存在霧沫夾帶、漏液和液相夾帶泡沫現(xiàn)象。為考慮上述各種差異的影響，引進(jìn)了幾種效率1)全塔效率，又稱為總板效率2)Murphree板效率，又稱干板效率3)點(diǎn)效率4)理論板當(dāng)量高度(HETP)

7、5)傳質(zhì)單元高度2)易分離的組分先分;3)易揮發(fā)組分先分(直接分離序列)4)盡可能對(duì)分，(料液的等摩爾分割)5)量多的組分先分;6)分離要求高和最困難分離的組分后分;6、采用簡(jiǎn)單塔完全分離含 C個(gè)組分的物料為C個(gè)產(chǎn)品，需幾個(gè)塔？如何安排這些塔的序列? 采用簡(jiǎn)單塔完全分離含 C個(gè)組分的物料為 C個(gè)產(chǎn)品，需C-1個(gè)塔安排分離流程的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則:1)首選分離方法為能量分離劑的方法，其次選用是使用分離劑的方法;7)布相同，這樣就可以采用Fen ske公式去反算非關(guān)鍵組分在塔頂塔釜的濃度。lg %H %LFen ske 方程:Nm.一 Wllg( LH )avDlWLNm Dh LHWh或:DWiNm

8、DhiH ：Wh有特殊組分的要先分三、非清晰分割的基本思想是什么？怎樣做物料的預(yù)分布?不清晰分割物料分布假定在一定回流比操作時(shí)，各組分在塔內(nèi)的分布與在全回流操作時(shí)的分先按清晰分割得到的組成分布來試算塔頂與塔釜的溫度，即泡點(diǎn)、露點(diǎn)溫度，再計(jì)算其相對(duì)揮發(fā)度，平均相對(duì)揮發(fā)度，計(jì)算Nm以及計(jì)算新的組成分布，反復(fù)試差至組成不變?yōu)橹埂Ｒ阎獥l件設(shè)為清晰分割XDi , XWiTd,TwlH Nm比較XDi - XWiTD ,TWLH Nm XDi - XWi另還可采用圖解法。四、已知某液體混合物中各組分的汽液平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下:(2)上述混合物若溫度為350K，試分析是否有液相存在。1)設(shè) t=50 C

9、,則 Kc30.75 0.06 502.25, KC40.56,Kc50.33Ki Xi2.250.23 0.56 0.45 0.330.320.8751調(diào)整溫度：選C4為關(guān)鍵組分，則根據(jù)調(diào)整公式KGm(-Xiki)m 1組分組成(mol%)KiC30.230.75 0.06tC40.450.04 0.012tC50.320.17 0.01t(1 )求其常壓下的該混合物的溫度，誤差判據(jù)可取0.001。Kg20.64 ；由此得t=55.5 C0.8751則 KC30.750.0655.52.58,Kc4 0.626, KC5 0.385Kixi2.580.230.6260.45 0.385 0.

10、32 0.999 1 t=55.5 C(2)混合物溫度為 350K即77 C時(shí)0.884, Kc5 0.6Kc3 0.75 0.06 773.87,Kc4KiXi3.87 0.230.56 0.8840.33 0.6 1.583 11,T TbyjKi0.233.870.56 0.8840.330.6 1.77 1即yi/Ki1,TTd混合物處于兩相區(qū)有液相存在五、某精餾塔進(jìn)料中含 n-C6O0.33 , n-C7o0.33 , n-C8o0.34。要求餾出液中 n-C7o含量不大于100kmol/h。0.011,釜液中n-C6o含量不大于0.015 (以上均為摩爾分?jǐn)?shù))。若進(jìn)料流率為(1)由

11、題意:- XHKD- DZiXLKWi 1FXlkwXHKD0.33 0.01510032.34Kmol/h1 0.011 0.015說明什么是關(guān)鍵組分，什么是非關(guān)鍵組分，按清晰分割預(yù)算餾出液及塔釜液流量及組成。n C7為重關(guān)鍵組分HK , n C6為輕關(guān)鍵組分LK , n C?為重組分HNK。0.011, xlkW 0.015,F 100Kmol/h（3 分）nLK W-XLKDFZ lkDWXlkw1000.3367.660.0150.98998.9%32.34XhkdFZ HKDx HKDw100 O.3 32.34 O.。110.482,Whk32.64Kmol/h67.66XhnkF

12、Z HNKw10067.660 340.503,Whnk34 Kmol/hDhkWlkDlkWhk32.34Whnk31.99 0.35Kmol/h67.66 32.64 34 2.02Kmol/h餾出液中含:Cf0 31.99Kmol/h 0.989n C0 0.35 Kmol/h 0.011rc 0nC8釜液中:n C? 2.02 Kmol/h 0.015 n C；32.64 Kmol/h 0.482n C34 Kmol/h 0.503六、擬進(jìn)行吸收的某廠裂解氣的組成在吸收塔內(nèi)操作壓為1Mpa操作溫度為308K下的相平組分甲烷乙烷丙烷異丁烷yN+136.526.524.512.5Ki193

13、.61.20.53衡常數(shù)如下:計(jì)算操作液氣比為最小液氣比的1.2倍時(shí)異丁烷組分被吸收94%時(shí)所需的理論板數(shù).丙烷的吸收率。(1) 關(guān)鍵組分為異丁烷 關(guān) 0.94 ；當(dāng)N時(shí)A關(guān)關(guān) 0.9410032.3467.66Kmol/h（3 分）minA關(guān) K 關(guān)0.94 0.53 0.49821.2 LV1.2 0.49820.59784minLVkZ0.598/0.531.128IgA1lg A,0.94 1.128lgO.94 118.48lg1.128所需理論板數(shù)為8.5塊N 1 (2 )由 iA.1,AVKC得A丙烷0.5981.20.498丙烷豐：；10.：980.4970.49810.497

14、。丙烷的吸收率為七、某連續(xù)分離過程，在0.101MP , 21.3C 時(shí)，欲將60% （ mol）丙烯的丙烯-丙烷混和物分離成99%的丙烯產(chǎn)品和95%的丙烷產(chǎn)品，分離過程及產(chǎn)品均處于環(huán)境溫度及壓力，試計(jì)算分離最小功。設(shè)進(jìn)料流率為：F100mol/s由物料衡算:F1 F260% F1 99%F2 (1 99%)F160.2mol/sF239.8mol/s(3 分)Wmin,TRT出K yik ln yikK yij ln yj8.314 294.4560.2(0.99ln 0.99105W/mol0.01ln 0.01) 39.8(0.95ln 0.95 0.05ln 0.05)100(0.6l n0.60.4l n0.4)1.37所以分離的最小功為1.37 105W/mol八、乙酸甲酯（1）和甲醇（2）混合物在 45C時(shí)為恒沸物，今以水為溶劑進(jìn)行萃取精餾,已知其組成為 x10.7 , Xs 0.8 ； A120.447 ； A210.411 ； A131.3 ； A310.82 ；A230.36 ；A320.22。試求其萃取劑選擇性，并說明如何提高萃取劑選擇性。1、.Tg Si2X s AisA2S Ai2 1 2xiA1S1.3 0.82A1222A23A320.360.2222A12A210.4470.411A13A310.