【化工分離工程】試卷試題附答案

1、cheng工 Xj Tl Fl 圖12.精儲塔第j級進出物料如圖1,建立方程。的汽Fl v工八 Lji Xij-i hj-一I后j級|_區(qū)環(huán)+1 yj+i 由 i4 & U同2、填空（每空2分，共20分）.如果設計中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設計變量,設計才有結(jié)果。.在最小回流比條件下，若只有重組分是非分配組分，輕組分為分配組分，存在著兩個恒濃區(qū)， 出現(xiàn)在錨段和進料板 位置。.在萃取精錨中，當原溶液非理想性不大時，加入溶劑后，溶劑與組分1形成具有較強正偏差的非理想溶液，與組分 2形成負偏差或理想 溶液，可提高組分1對2的相對揮發(fā)度。.化學吸收中用增強因子表示化學反應對彳質(zhì)速率的增強程度，增強因

2、子E的定義是化學吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（）/無化學吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（kL）_o.對普通的N級逆流裝置進行變量分析，若組分數(shù)為 C個，建立的方程在全塔有 2（23）_個。.熱力學效率定義為 ;實際的分離過程是不可逆的，所以熱力學效率 必定 于1。.反滲透是利用反滲透膜選擇性的只透過_溶劑的性質(zhì)，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓是一種用來濃縮溶液的膜分離過程。二、推導（20分）.由物料衡算，相平衡關(guān)系式推導圖1單級分離基本關(guān)系式。c 4( 1)0i 1 (Ki 1)1式中：相平衡常數(shù)；氣相分率（氣體量/進料量）。chengcheng三、簡答（每題5分，共25分）.什么叫相平衡？相平衡常數(shù)的定義是

3、什么？由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學上看物系的自由始最??；動力學上看相間表觀傳遞速率為零。o.關(guān)鍵組分的定義是什么；在精儲操作中，一般關(guān)鍵組分與非關(guān)鍵組分在頂、釜的分配情況如何？由設計者指定濃度或提出回收率的組分。絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴格控制；絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴格控制；全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；全部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。.在吸收過程中，塔中每級汽、液流量為什么不能視為恒摩爾流？吸收為單相傳質(zhì)過程，吸收劑吸收了氣體中的溶質(zhì)而流量在下降過程中不斷增加，氣體的流量相應的減少，因此氣液相流量在塔內(nèi)都不能視為恒定。.在精微塔中設中間換熱器為什么會提高熱

4、力學效率？在中間再沸器所加入的熱量其 溫度低于塔底加入熱量的溫度 ，在中間冷凝器所引出的 熱量其溫度高于塔頂引出熱量的溫度 ，相對于無中間換熱器的精儲塔 傳熱溫差小，熱力學效率周I O.反應精儲的主要優(yōu)點有那些？（1）產(chǎn)物一旦生成立即移出反應區(qū)；（2）反應區(qū)反應物濃度高，生產(chǎn)能力大；（3）反應熱可由精儲過程利用；（4）節(jié)省設備投資費用；（5）對于難分離物系通過反應分離成較純產(chǎn)品。四、計算（1、2題10分，3題15分，共35分）.將含苯0.6 （分數(shù)）的苯（1）一甲苯（2）混合物在101.3下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為 94 C,用計算結(jié)果說明該溫度能否滿足閃蒸要求？已知：94 c 時 P10=15

5、2.56P20=61.59.已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常壓、54c下形成共沸物，共沸組成X2=0.65（分率），在此條件下：p090 .24 kPa ,P2065 .98 kPa求該系統(tǒng)的活度系數(shù)。.氣體混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1 （均為摩爾分數(shù)），用不揮發(fā)的燒類進行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率為81%,取丙烷在全塔的平均吸收因子1.26,求所需理論板數(shù)；若其它條件不變，提高平均液汽比到原來的2倍，此時丙烷的吸收率可達到多少。chengcheng2006-2007學年第2學期考試參考答案（A）卷一、填空（每空2分，共20分）設計變量。精錨段和進料板。正；負偏差或理想?；?/p>

6、學吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（）/無化學吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（kL）2（2C+3）。B分離/（ W凈）；小。溶劑；溶劑的滲透壓 。、推導（20分）.設 v/f氣化分率物料衡算式：Fzi Lxi Vyi= （1- ） FxiFyi （1）相平衡關(guān)系式：為 Ki/yi （2）VKixi將（3）代入（1）z （1）xiKixi整理：xiZi1(Ki 1)2.cheng將（2）代入（1） Z （1整理：yiyii 1xii 1yi1 (Ki 1)zi(Ki 1)v(Ki 1) 1GiM 1自,FjZ（Lj Uj）xi,j （Vj Wj）yi,j0GiEj yi,j Ki,jxi,j0C_ SYGjyi,j

7、1.0 0i 1CSXGj x,j 1.0 0 i 1_ H_GjLj1hj 1 Vj 1Hj 1 FjHF,j （Lj Uj）hj （Vj Wj）Hj Qj 0三、簡答（每題5分，共25分）.由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學上看物系的自由焰最 小；動力學上看相間表觀傳遞速率為零。o.由設計者指定濃度或提出回收率的組分。絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴格控制；絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴格控制；全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；全部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。.吸收為單相傳質(zhì)過程，吸收劑吸收了氣體中的溶質(zhì)而流量在下降過程中不斷增加，氣 體的流量相應的減少，因此氣液相流量在塔內(nèi)都

8、不能視為恒定。.在中間再沸器所加入的熱量其溫度低于塔底加入熱量的溫度，在中間冷凝器所引出的 熱量其溫度高于塔頂引出熱量的溫度，相對于無中間換熱器的精儲塔傳熱溫差小，熱 力學效率高。.（1）產(chǎn)物一旦生成立即移出反應區(qū)；（2）反應區(qū)反應物濃度高，生產(chǎn)能力大；（3）反應熱可由精儲過程利用；（4）節(jié)省設備投資費用；（5）對于難分離物系通過反應分離 成較純產(chǎn)品。四、計算（1、2題10分，3題15分，共35分）Kzi 1.1468 1 ;z同時存在，為汽液平衡態(tài)，滿足閃蒸條件。& 1.05637 1kicheng3.chengPP0 1X1P0 2X2Pl0 1P0 2(1)Np 101.3P10 90.

9、24P 101.30 65.981.12061.5353iglg1.26 0.81lg a儲:12.73(2) A 2 1.26 2.52(AN 1 A)(An 1 1)Ak三1.12,A1gLN 1lg A0.95-0.0428、 lg( )0.151lg 0.89280.5446 彳10.0492410.06一、填空（每空2分，共20分）.傳質(zhì)分離過程分為平衡分離過程和速率分離過程兩大類。. 一個多組分系統(tǒng)達到相平衡的條件是所有相中的 溫度、壓力相同，各相組分的逸度相 同。.在變量分析中，固定設計變量通常指進料物流的變量和裝置的壓力 。.某二元系常壓下汽液平衡數(shù)據(jù)在yx圖中摘錄如下：xi=

10、0.25時，y1=0.35 ; xi=0.8時，y1=0.62,該系統(tǒng)一定形成共沸物，這是因為在圖中，平衡線與對角線相交（也可其它表示法）_。.三對角線矩陣法用于多組分多級分離過程嚴格計算時，以方程解離法為基礎，將 方程按類型分為三組，即、和。.精錨和吸收操作在傳質(zhì)過程上的主要差別是.在三組分精微中，有 個分離方案。.超濾是以壓力差為推動力，按粒徑不同選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操作。、分析（20分）1.對再沸器（圖1）進行變量分析，得出：Nv、Nc、Ni、Nx、Na ,回答對可調(diào)設計變量如何指定。cheng2.溶液中1, 2組分形成均相共沸物，分析共沸時活度系數(shù)與飽和蒸汽壓之間的

11、關(guān)系可用式:0p 2 表不。Pl0塔溫度均為37C,吸收塔壓力為304,今要從氣體中吸收80%的丁烷，求所需理論板數(shù)已知該條件下：K 丁烷=1.12三、簡答（每題5分，共20分）.常壓下分離苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系數(shù)法計算該物系相平衡常數(shù)K的簡化形式是什么方程？并說明理由。（提示：Kj iPi i exp Vm,i（P左匕）XiivpRT.在萃取精儲中，由相對揮發(fā)度表達式分析，為什么在加入萃取劑后會提高原溶液的相對揮發(fā)度？.精儲過程的熱力學不可逆性主要由哪些原因引起？.在固定床吸附過程中，什么是透過曲線？在什么情況下，吸附劑失去吸附能力需再生？四、計算（1、2題15分，3題10分，共4

12、0分）.已知某精錨塔進料組成和操作條件下的平均相對揮發(fā)度如下：組分ABCD摩爾分率0.060.170.320.451.00(ic)均2.581.991.000.84已知塔頂B的回收率為95%,塔釜C的濃度為0.9,按清晰分割法物料衡算；不對非關(guān)鍵組分校核，計算最少理論板數(shù)。.用水萃取精儲醋酸甲酯（1）與甲醇（2）二組分溶液，若 0.8,儲出液量為100,且儲出液中 不含水，回流比取1.1,溶劑看成不揮發(fā)組分，計算水的加入量。1 ： 1,進.某氣體混合物含甲烷 95%,正丁烷5%,現(xiàn)采用不揮發(fā)的燒油進行吸收，油氣比為chengcheng2006-2007學年第二學期考試參考答案（B）卷一、填空（

13、每空2分，共20分）.平衡分離過程和速率分離過程。, 溫度、壓力相同，各相組分的逸度相同。.進料物流的變量和裝置的壓力。. 在圖中，平衡線與對角線相交（也可其它表示法）。.修正的M方程、 S方程、和修正的H方程。6,精儲為雙向傳質(zhì)，吸收為單向傳質(zhì) 。. 2。.粒徑不同 。二、分析（20分）1.Nv 3（C 2） 1 3C 7Nc： 方程數(shù)目物料平衡式 C熱量平衡式 1相平衡方程式 C兩相T、P相等 2合計：2c 3Nj （3C 7） （2C 3） C4Nx （C 2） 1 C 3Na （C 4） （C 3） 1指定：溫度、熱負荷、氣化分率等之一均可。1Pls2,共沸時：12 k 衛(wèi)1 （理想氣體，非理想溶液）k22P2P,=成2P1S三、簡答1答：常壓下分離苯、甲苯、二甲苯混合物，為低壓下分子結(jié)構(gòu)相似物系，汽液相都為理想系，有：i 1, ischeng1, ?iS1,exp哈0PiS)RTsPi2答：在萃取精儲中，原溶液 121,汽相為理想氣體，液相為非理想溶液，加s后可使（P1SPS1)s23答：壓差、溫差、濃度差。1, 對于特定物系,直不可改變，要使121,只有增加,P或2（）