《化工分離工程》試卷及答案

PAGEPAGE8一、填空（每空2分，共20分）1。如果設計中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設計變量，設計才有結果。2. ,,分，存在著兩個恒濃區(qū)，出現(xiàn)在精鎦段和進料板位置.3。在萃取精鎦中，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,與組分一、填空（每空2分，共20分）1。如果設計中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設計變量，設計才有結果。2. ,,分，存在著兩個恒濃區(qū)，出現(xiàn)在精鎦段和進料板位置.3。在萃取精鎦中，當原溶液非理想性不大時，加入溶劑后，溶劑與組4?；瘜W吸收中用增強因子表示化學反應對傳質速率的增強程度，增強E的定義是化學吸收的液相分傳質系數(shù)(/質系數(shù)(k0L）.5NC個，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N（2C+3)個。熱力學效率定義為1。7。反滲透是利用反滲透膜選擇性的只透過溶劑的性質，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）1。由物料衡算,相平衡關系式推導圖1單級分離基本關系式。

2。 精餾塔第j級進出物料如圖1，建立MESH方程。c z(Ki i

1) 0i1

(K1 1i式中：Ki——相平衡常數(shù);-—氣相分率(氣體量/進料量）.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焓最小;動力學上看相間表觀傳遞速率為零.K=y/x。i i i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。LKLNKHNK吸收為單相傳質過程，吸收劑吸收了氣體中的溶質而流量在下降過為恒定。在精餾塔中設中間換熱器為什么會提高熱力學效率？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餾塔傳熱溫差小，熱力學效率高。反應精餾的主要優(yōu)點有那些？（1）（3）反應熱可由精餾過程利用；(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品。四、計算（1、210，3153510。6（mol分數(shù)）的苯（1)—甲苯（2）101。下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為94℃,用計算結果說明該溫度能否滿足閃蒸要求？

已知：94℃時P0=152。56kPa P0=61.59kPa1 已知甲醇和醋酸甲酯54℃下形成共沸物,1 2X分率),在此條件下090.24kPa, P065.98kPa求21 2該系統(tǒng)的活度系數(shù)。0.50、丙烷0.4、丁烷均為摩爾分數(shù))81％,取丙烷在全塔的平A=126,,提高平均液汽比2倍，此時丙烷的吸收率可達到多少。2006—20072（A）卷

c

y

xc z(K

1)iii i v(K1)1ii220）1。 設計變量。2。 精鎦段和進料板。

i1 i1 i1 i2．3。 正;負偏差或理想。

GMi,j

Lj1

xi,j1

Vj1

yi,j1

Fj

i,j

(Lj

U)xj i,j

W)y 0j i,j化學吸收的液相分傳質系數(shù)（

)/無化學吸收的液相分傳質系數(shù)

GEy

K x 0L（k0。

i,j

i,jC

i,ji,j5。 NC+NC+2N+N=N(2C+3）。

GSYj

i1

yi,j

1.006.B分離

（－W凈

；小.

GSXj

xi,j

1.007。 溶劑；溶劑的滲透壓。二、 推導(20分)

i1GHL j j1

j1

V j1

j1

FHj F,

(L

U)hj j

W)H Q0j j j j1。 VF氣化分率

三、 簡答（每題5分，共25分）物料衡算式

LxVyFyi i i i

(1)

上看物系的自由焓最??；動力學上看相間表觀傳遞速率為零。K=y/x.i i i相平衡關系式xi

K yi

（2）

2。由設計者指定濃度或提出回收率的組分。LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴格控制；yKxi i i

（3）

HKLNK將(3)代入（1)zi

(1)xi

Kxi iizi

HNK全部或接近全部在塔釜出現(xiàn).吸收為單相傳質過程,吸收劑吸收了氣體中的溶質而流量在下降整理:xi

1(Ki

1)

（4)

內都不能視為恒定。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，在將代入zi

(1

) i yKyiKyi

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餾塔傳熱溫差小，熱力學效率高.(1）產物一旦生成立即移出反應區(qū)；(2）反應區(qū)反應物濃度高,i整理:y Kizii 1(Ki

1)

(5）

生產能力大；(3）（4）（5）對于難分離物系通過反應分離成較純產品。四、計算（1、210，31535）1.kz1.14681 i iz

同時存在，為汽液平衡態(tài)，滿足閃蒸條件。i1.056371ki2。pp0x1 11

p0x2 2

p01

p02 2 1

p101.3p0 1p101.3

1.12061.53532 p023。

65.98lgA lg1.260.81 1lgA

1

10.81lg1.26

12.73(2)A21.262.52(AN1(AN1

0.95一、填空(每空2分，共20分）1。傳質分離過程分為平衡分離過程和速率分離過程兩大類。

2.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 p0之間的關系可用式：1 2 表示.2.一個多組分系統(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。3。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y～x圖中摘錄如下：x1=0.25時，y1=0。35;x1=0。8時，y1=0。62,該系統(tǒng)一定形成共沸物，這是因為

p0212三、簡答（每題5分，共20分）Ky-x(也可其它表示法）.

y pss

vL (pps)p(提示：K p

i i

i

m,i

i ]）5。三對角線矩陣法用于多組分多級分離過程嚴格計算時，以法為基礎MESH方程按類型分為三組,即、、和.6。精鎦和吸收操作在傳質過程上的主要差別是.7。在ABC三組分精餾中，有個分離方案。8。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。

i x v RTi i后會提高原溶液的相對揮發(fā)度？精餾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,去吸附能力需再生？四、計算(1、215,31040）已知某精鎦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二、分析(20分）摩爾分率0.060。170.320。451。00對再沸器(圖1）N

NN

，回答

(

2.58 1。99 1。00 0。84v c i x a

ic均對可調設計變量如何指定.

料衡算;不對非關鍵組分校核,計算最少理論板數(shù)。2.用水萃取精餾醋酸甲酯（1）與甲醇（2)二組分溶液料衡算;不對非關鍵組分校核,計算最少理論板數(shù)。2.用水萃取精餾醋酸甲酯（1）與甲醇（2)二組分溶液,XS=0。8,100kmol/h,,11,分,計算水的加入量。3.955%收,1∶137304kPa,今要80％的丁烷，求所需理論板數(shù)。

＝1.12丁烷2006—2007（B）卷

vL (pps) ssexp[m,i i ]1一、填空（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.

i i i RTiK yipi x pii3。 進料物流的變量和裝置的壓力。4。 在圖中，平衡線與對角線相交（也可其它表示法。

2答：在萃取精餾中，原溶液

,汽相為理想氣體，液相為非理想5。 修正的M方程、 S方程、和修正的H方程。6。 精餾為雙向傳質,吸收為單向傳質。

1ps

psp1 要使p17。 2 。18。 粒徑不同。

12 ps s22 22 二、分析(201．

122

增加，加S后可使(1) (1)。∴加入萃取劑后 s 2 2N 2)17方程 數(shù)目c 物料平衡式 C熱量平衡式 1

會提高原溶液的相對揮發(fā)度.答:壓差、溫差、濃度差。答：當流體通過固定床吸附器時，不同時間對應流出物濃度變化曲線t兩相T、P合計：

C22C3

b點時吸附劑失去吸附能力需再生。10049.6154 50.384610049.6154 50.3846進料量塔頂量塔釜量A660B1716.150.85C3227.46544.5346D45045N 7)(2C3)C4Ni(C2)1C3Nx(Ca

4)

3)1ps1 1ps1 1p2 2ppsk2。共沸時 212 k2

1