《化工分離工程》劉佳琪復習

1、分離工程本一、填空（本大題共9小題，每空1分，共25分）1、分別過程可分為、兩大類。2、在平衡分別過程中，平衡關系用分別因子表示為。分別因子在ij精餾中又稱為液平衡中又稱為。3對于一四組分氣液平衡物系而言其自由度數(shù)f等于。4、吸取過程按溶質(zhì)數(shù)多少可分為和；按吸取溫度狀況可分為和。5、超臨界流體萃取有、和等三種操作方法。6與之間。7、吸附劑的再生方法有、。8。9、膜分別過程按分別體系不同可分為、。按推動力不同可分為、。烷30%、正丁烷40%。其安托因方程參數(shù)見下表。試求30時的泡點壓力及此時的氣相組成（物系可認為是完全抱負物系（10分。lnp A B組分ABCT(K)P(mmHg)乙烷組分ABC

2、T(K)P(mmHg)乙烷15.66371511.42-17.16丙烷15.7261872.46-25.16丁烷丁烷15.67822154.9-34.422、將苯（A）甲苯（B）對二甲苯（C）混合物送入精餾塔分別，進料流量為100kmol/h，組成為Z=0.4、Z=0.4、Z=0.2，要求苯在塔頂回收率為95%，甲苯在塔釜ABC的回收率為 95%。組分相對平均揮發(fā)度 =2.0，試按清楚分割法求全回流條件下所需AB理論板數(shù)及塔頂與塔底的流量及組成。(10 分)3、具有三塊理論板的吸取塔，用來處理下列組成的氣體（VN+1，在操作條件下各組分組分VN+1,iL0i組分VN+1,iL0iAiCH2 6

3、6000.8CH3 83003n-CH4 1010010n-CH6 140100合計100100分別工程課程試卷 5 參考答案及評分細則一、填空（9125分）（每填對一空給一分）1、平衡分別過程、速率分別過程。y x2、iijx yij Ki ，相對揮發(fā)度，相對選擇性。Kj3、4。4、單組分吸取、多組分吸取；等溫吸取、非等溫吸取。5、等溫法、等壓法、吸附法。6、露點溫度、泡點溫度。78、過飽和度。9、氣體、液體。濃度差、壓力差、電位差。二、簡述題（5525分）1、平衡常數(shù)與組成無關的泡點溫度計算過程。答：1）已知p假設T 求出（或查出）各組分的p Si2）KpsiK由已知的x y K xipi

4、iiiiK x 1(通常取0.005)泡點Tii4）假如 K xiK xi1;降低 T，重新計算。1 ;T，重新計算。2、平衡常數(shù)與組成有關的露點溫度計算過程。答：1）已知p, 假設T 求出（或查出）各組分的相應參數(shù)及利用維里方程計算i2）y L 1Kxiiii校正L K由已知的y x y /Kiiiiixi1 (0.005)露點Ti假如xi1 ;降低 T，重新計算。ix 1 ;T，重新計算。i答：1）加大采出量，減小回流量。加大萃取劑用量削減進料量精餾中的操作方式有哪幾種，工業(yè)上主要接受哪一種。答：1）恒回流比2）恒塔頂組成3）變優(yōu)化操作（先恒塔頂組成后恒回流比）。工業(yè)中常接受變優(yōu)化操作。？

5、（以圖示表示）。答：三、釋 題共每小1名詞解（本大4小題，分）學吸附在吸附過程中吸附質(zhì)與吸附劑分子間形成化學鍵的作用。（如指定回收率）的那個相對易揮發(fā)的組分。3、清楚分割餾出液中除了HKLK輕組分。4、物理吸取氣體溶質(zhì)溶入到吸取溶劑中，不與溶劑發(fā)生化學反應。分）1、解：求出各組分的飽和蒸氣壓，由：ln p AB，T=303.15K，得（3分）T C（2）P p0 x p0 x p0 x 321710.380250.321200.412906.8mmHg乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷Ky（5）ii2、解：（4）苯在塔頂?shù)牧繛椋?dL f0.95 400.95 38kmol / hL苯在塔底的量為： b

6、L fdL 40 38 2kmol /h甲苯在塔底的量為： bH f0.95 400.95 38kmol /hH甲苯在塔頂?shù)牧繛椋?dH fbH 40 38 2kmol /h對二甲苯在塔底的量為： bC f 20kmol /hC對二甲苯在塔頂?shù)牧繛椋? ）B bbbLHC 238 20 60kmol /h xBL 0.0333;xBH 0.6333;xBC 0.33343）全回流下理論板數(shù)的計算（3）3、解：AN1 Aii計算各組分吸取率，由iiiAN1 1i（4）各組分被吸取量的計算，由i vv1,ivN1,iv1,i viN1,i（4）vv乙烷 0.661260 39.672kmol /h

7、 v1,乙烷 6039.672 20.328kmol /hvv丙烷丙烷 0.97530 29.25kmol /h v1,丙烷 30 29.25 0.75kmol /hvv正丁烷v 0.999110 9.91kmol /h v1,正丁烷10 9.91 0.09kmol /h尾氣和吸取液的流量的組成計算（6 分）由以上計算可知尾氣量為：V1 v1,i 20.328 0.750.09 21.168kmol /h尾氣中各組分含量為： y乙烷 v/V1,乙烷1 20.328/21.168 0.9603LN L0V ) 100 100 21.168 178.832kmol /h1吸取液中各組分含量為： x

8、l/LN,乙烷 39.672/178.832 0.22182、預將甲苯 -烷烴二元恒沸物進行分別，現(xiàn)以甲醇為恒沸劑分別甲苯-烷烴的流程如圖，分析各塔物流，答：分析可知：烴-甲醇的二元恒沸物。脫甲醇塔：塔底為甲苯，塔頂為甲苯-甲醇的二元恒沸物。萃取塔：塔底為甲醇水溶液，塔頂為烷烴。脫水塔：塔底為水，塔頂為甲醇。萃取精餾過程中，萃取劑的作用是什么？萃取精餾過程與共沸精餾過 程有何區(qū)分？要點：萃取劑的作用：通過稀釋原溶液和分別與原溶液組分的相互作用力不同使原溶液組分間的相對揮發(fā)度發(fā)生轉(zhuǎn)變。（5分）區(qū)分：共沸精餾在轉(zhuǎn)變相對揮發(fā)度的同時還要與原溶液組分生成共沸物； 共沸精餾的能耗一般比萃取精餾大；共沸精

9、餾更適用于分別熱敏性物料；共沸精餾可連續(xù)操作，也可間歇操作，萃取精餾一般只能連續(xù)操作。3、恒沸精餾與萃取精餾的異同點。答：相同點：都加入第三組分，形成非抱負溶液；都提高相對揮發(fā)度； 都應用物料衡算、熱量衡算和相平衡關系式。不同點：恒沸精餾加入恒沸劑形成恒沸物，沸點低，從塔頂出來；萃取精餾不形成恒沸物，沸點高，從塔底離開。42分，假如回流比小于最小回流比，則無論多少理論板數(shù)也不能完成給定的分別任務（1 分。全回流是精餾的極限狀況之一。全回流所需的理論板數(shù)最少。此時，不進料，不出產(chǎn)品（2 分。什么叫清楚分割法，什么叫不清楚分割法？多組分精餾分別，餾出液中除了重關鍵組格外沒有其他重組分，重組分全部由

10、塔釜排出，而釜液中除了輕關鍵組格外沒有其它輕組分，輕組分全部由塔頂排出，這種分別狀況稱為清楚分割，此時非關鍵組分為非安排組分。（3分）（2）簡述精餾和吸取過程的主要不同點。原理不同：吸取是依據(jù)各組分溶解度不同進行分別的。精餾利用組分間相對揮發(fā)度不同使組分分別（1 分）傳質(zhì)形式不同：精餾操作中，汽液兩相接觸時，汽相中的較重組分冷凝進入液相，而液相中較輕組分被氣化（2）（1 分）效率的表示方法主要有以下幾種：全塔效率，又稱為總板效率（1 分）（1）（1）填料塔的等板高度HETP（1）實際板和理論板的差異主要表現(xiàn)在哪些方面？實際板和理論板的差異：（2）1）（1）（1 分）何為關鍵組分，何為輕關鍵組分

11、、何為重關鍵組分？2（設計者指定濃度或提出要求）的、最關懷的組分稱為關鍵組分3；兩個關鍵組分中相對易揮發(fā)的組分稱為輕關鍵組分（1，不易揮發(fā)的組分稱為重關鍵組分（1。已知某液體混合物中各組分的汽液平衡常數(shù)與溫度的關系如下：組分z（mol%）iKi(t上述混合物若溫度為 77，C40.45試分析是否有液相存在。C50.32177時K 0.750.0677 3.87,KC3C4 0.8（2）K xii3.870.230.560.8840.330.6 1.5831（1）即K xii1,T T （2）ByK 0.23 3.870.56 0.8840.33 0.6 1.77 1（1）ii即yiK1,T T

12、（2）iD混合物處于兩相區(qū) 有液相存在（2）（1） 乙醇（2）55時的共沸組成和總壓力。（下式中tP mmHg）已知：解：溫度為 55，則由飽和蒸汽壓公式得p0 82.372p0 37.311由恒沸物的特點有：ln 1212p01n2p01由于ln 1 0.59x2 1.42x2 1.66x x21122故ln37.311 0.58x21.42x2 1.66x x82.3722112由上式解得： x1 0.8475x0.1525x24由活度系數(shù)公式得：1.04751所以p x1 1p0 x12 2p0 86.279 86659KPa23、在 20 塊板的塔中用烴油吸取含 85%乙烷，10%丙烷和 5%正丁烷（摩爾百分率）的氣體，接受的油氣比為 1:1，該塔處理的氣體量為 100kmol/h，操作壓力為3大氣壓。若全塔效率按25（1） 90%（2）（3）（）尾氣的組成。操作條件下各組分的平衡常數(shù)如下：乙烷 k=0.13333t+5.46667；丙烷 k=0.06667+1.3333；正丁烷k=0.02857t+0.08571(t解：(1)溫度N N 2025% 5理實AN1 A6kk 0.910A9 01.203A=1(舍去)KAN1 1kkkkA L 1111.203K0.02857t0.08571解得KVKKkKKt=26.09各組