分离工程II复习题.答案

1、1 .简述别离工程的定义别离工程是一门提供一定的原理及方法将混合物加以提纯或别离的学科.2 .别离在工业过程中有什么作用？环境保护,能源开发与利用,冶金行业,食品工业,核工业,生化行业3 .什么是别离因子,其数学表达式是什么？影响别离因子的主要因素是什么？定义：任何一种别离过程中任意两组分间能够到达的别离程度称为别离因子或别离因数.sxi1xj1a；二数学表达式：xi2xj2影响因素：液体组成,传递速率,别离设备的结构及流体流动的情况.4 .说出别离剂的种类并就每类别离剂列举出3个以上的实例.能量别离剂：氢氧化钠,醇胺类,液氮质量别离剂：阳离子交换树脂,水蒸气,活性炭5 .什么是相平衡,从动力

2、学及热力学来看,分别是什么状态相平衡：由混合物或溶液形成假设干相,这些相保持物理平衡而共存状态.热力学上看一物系的自由始最小动力学上看一相间表观传递速率为零6 .理想系与完全理想系的区别气相是理想气体混合物、液相是理想溶液组成的体系称为完全理想系；气相是实际气体,但可看作理想溶液,液相是理想溶液所组成的体系叫做理想系.7 .什么是逸度,如何求取逸度？定义：逸度就是校正过的压力理想条件下：逸度等于组分分压非理想情况下：逸度=分压X逸度因子8 .什么是活度,如何求取活度？定义：活度就是校正过的摩尔分数理想：活度等于组分摩尔分数非理想：活度=摩尔分数X活度因子9 .气液相平衡的条件是什么？气液相平衡

3、的条件是各相温度、压力及任意i组分的化学位均相等.10 .范德华方程的参数分别有什么意义？范德华对于内压力与b的导出都不尽完善,精确测定说明,a、b不但与气体性质有关,也与温度有关.甚至与拟合导出的算法有关11 .维里方程的系数分别有什么意义？维里方程后来用统计的方法得到了证实,成为具有一定理论意义的方程.反映了分子间的相互作用对气体pVT关系的影响.因此,由宏观pVT性质测定拟合得出的维里系数,可建立与微观上分子间作用势的联系.12 .第一个能计算高密度区的状态方程是哪一个？BWR(Benedict-Webb-Rubin)方程13 .什么是临界温度及临界压力；临界温度：气体能通过等温压缩而被

4、液化的最高温度；临界压力：气体在临界温度时被液化的最低压力14 .什么是混合规那么？计算混合物物性的重要途径就是从纯物质出发,经过某种关系的组合达到关联或推算的目的.我们把这些由纯物质出发,经过某种关系的组合的关联式叫混合规那么.15 .精储设计中两个极限情况是什么？全回流,理论板无穷大.16 .什么是关键组分原料中规定别离要求的两个组分成为关键组分17 .什么事分配组分由于关键组分同时在塔顶、塔底出现,又称分配组分18 .什么是清楚分割？如何进行清楚分割轻非关键组分全部从塔顶分出,重非关键组分全部从塔底分出,且关键组分为相邻关键组分,这种物料分配称为特晰分割.当一对关键组分之间没有其他组分存

5、在,而且挥发度又较接近时,将这两种物质作为关键组分而进行分割处理.19 .请写出芬斯克公式(当一('似)黑仔)WXBXBxBABl9(-)D/1)W“平均=变D"WFNm=lgs平均20 .请写出恩德伍德公式,并说明其成立的前提条件条件：(i)塔内汽相组成或液相组成均为恒分子流率;(ii)各组分的相对挥发度为常数.出1=1_q如何影响?公式：XD,i«-6.：iXF,iI乙二.L21 .进料状态对理论板有无影响,有影响,增加原料的汽化程度可降低所需要的理论板数22.恒浓区的位置与什么有关？(1)所有组分均为分配组分时：包浓去在进料板上下：(2)进料中有一个或多种重组

6、分而非分配组分,且无轻组分时,上恒浓区在精储段中间局部；(3)进料中有一个或多种轻组分而非分配组分,且无重组分时,上恒浓区在提储段中间局部；(4)塔顶、塔釜中均含有非分配组分,上、下包浓区就分别位于精储段和提储段的中部23 .当泡点进料时,如何确定进料位置?,nW,xh、1gm=0.20616；f式中,n,m为精储段、提储段的理论板数24 .什么是设计型计算,什么是操作性计算,二者有何异同？设计型计算是指在给定进料的情况下,为到达规定的别离要求,计算经济的回流比、所需的理论板数和最正确进料位置.在计算前,必须从技术经济角度综合考虑,确定精储塔的操作压力.操作型计算是指在给定操作压力、进料情况、

7、进料位置、塔中具有的塔板数、回流比(或再沸器或冷凝器热负荷)和一端产品量下,计算确定产品的组成、塔中各板的浓度和温度,以及冷凝器或再沸器的热负荷.异同点：这两类计算依据的数学模型相同,不同之处在于二者量与待求量的差异.25 .简述设计变量的指定原那么指定原那么：需要设定的独立变量数必须等于由设备结构(如塔的平衡级数、进料股数、进料位置、侧线出料股数、侧线出料位置等等)和由外部手段所能控制的(如系统温度、压力、进料组成、进料流率等等)给定变量数之和26 .判断题：a.混合物中两组分的别离因子越小,其越难别离(X)b.水的泡点是100oC(X)c逸度是对气体压力的修正,活度是对溶液浓度的修正(V)

8、d.才能进行局部汽化和局部冷凝的计算的前提是TD<T<TB")e.在精储操作时,增加原料的汽化程度可降低所需要的理论板数.(“27 .恩德伍德法求最小回流比的前提是什么？(i)塔内汽相组成或液相组成均为恒分子流率；(ii)各组分的相对挥发度为常数.28 .逐板计算法的递推公式是什么,如何进行递推计算？(1十AJA/%"十A/Ai,i)in+ijv.Vni二1Al,iAl,iA2,iA1,iA2,iA3,iA1,iAn,i多组分吸收的逐级计算公式是将各平衡级组分物料平衡关系式与相平衡关系式相结合,自下而上逐级关联导出的29 .吸收的根本原理是什么？多组分精储与多组

9、分吸收有什么区别？吸收：利用溶解度的差异来别离气体混合物的操作区别：1.吸收塔是两端进料,两端出料,而常规的精储塔是从中间进料,上下两端出料,所以吸收液和尾气的组成比常规多组分精储的物料分配更难以预测.（2） .多组分吸收处理的物料沸点范围很宽,相对挥发度相差大,在近似估算时有的重组分可视为不挥发液体,有的轻组分可视为不凝性气体.多组分精微处理物系的沸点范围相对较窄30 .什么是泡点法,什么是流率加合法？选用这两种方法的依据是什么？泡点法：通过求泡点的方法确定新一轮各级温度流率加合法：利用组分流率概念,将ME方程化成关于组分流率的方程形式依据：如果AtDB<55oC,选BP法较好,假设A

10、tDB>55oC,且AtDB值越大,用SR法效果越好.31 .在三对角矩阵法中,牛顿-拉夫森法N-R与泡点法及流率加合法主要有什么区别？改良后的N-R法的优点是什么？N-R法的优点：当初值接近于解时收敛速度很快,适用性广,对精储、吸收等过程均适用；缺点是计算工作量大改良后优点：主要是在迭代过程中勿需每次计算雅可比矩阵,只要计算一次J中的偏导数即可.32 .松弛法与BP、SR和N-R法的最主要的区别是什么？上面讨论的精储计算法均属描述稳定状态工况下根本方程的求解法,松弛法是以不稳定状态下的物料平衡为根底进行精储计算的方法之一.33 .松弛法能否计算稳态过程中的浓度分布？能34 .什么是吸附

11、现象？吸附是一个外表传递过程,当气体或液体分子与多孔固体外表相接触时,由于固体外表与气体分子或液体分子之间作用力大于分子之间作用力时,气体或液体分子会积聚在固体外表,这种现象称为吸附35 .什么是吸附平衡？吸附过程进行的速率和脱附过程进行速率相等时,固体外表吸附质的浓度不再随时间而变化,这种状态为吸附平衡状态.36 .什么是吸附剂、吸附质？被吸附的物质叫吸附质,用来吸附试剂的叫做吸附剂.37 .什么是吸附过程及脱附过程？吸附过程：固体外表吸附质浓度随时间增大而增加的过程脱附过程：固体外表吸附质浓度随时间增大而减小的过程.38 .什么是物理吸附,什么是化学吸附？它们之间的主要区别是什么？物理吸附

12、是靠分子间作用力而实现吸附的过程,而化学吸附那么是靠化学键作用而实现的吸附过程.区别：物理吸附和化学吸附的作用力不同,在吸附热,吸附速率,吸附活化能、选择性等方面表现出明显的差异.39 .什么是吸附别离？吸附别离：利用混合物中各个组分在吸附剂固体外表吸附水平差异来进行分离的操作.40 .吸附别离有几种别离机理,分别是什么？吸附别离原理：A选择性吸附B分子筛效应C利用微孔扩散性质进行别离D微孔中的凝聚41 .选择吸附剂,主要考察什么指标？多孔,比外表积大,对吸附质有较高的吸附水平有高的选择性能再生和使用次数多有足够的机械强度化学性质稳定价格合理42 .工业中常用的吸附剂有哪些？活性炭,硅胶,活性

13、氧化铝,沸石分子筛,碳分子筛,活性碳纤维,聚酰胺,大孔吸附树脂43 .活性炭纤维与活性炭相比,有哪些优点？(1) ACF具有微孔结构,比外表积大,孔径分布狭窄而均匀,且孔呈多分散型分布.(2) ACF具有一定量的外表官能团,对各种无机和有机气体、有机物及重金属离子等具有较大的吸附量,且吸附、脱附快.(3)滤阻小,是GAC的1/3;(4)对低浓度吸附质的吸附水平特别优良,.(5)ACF可制成纤维束、布、毡等各种形状.(6)ACF强度高,耐破损和撕裂,不会象GAC一样在操作中形成沟槽和沉降.44 .在树脂再生中,通常可以采用哪些物质做洗脱剂？水、醇类、丙酮、乙酸乙酯等.45 .常用的吸附等温线方程

14、有哪些？(1)朗缪尔(Langmuir)方程弗罗因彳惠利希(Freundlich)方程BET方程46 .吸附过程包括哪些步骤？通常的限制步骤是什么？(1)外扩散(2)内扩散吸附脱附(5)内反扩散(6)外反扩散一般影响吸附速率的是外扩散速率与内扩散速率.47 .吸附别离从设备上分可以分为哪几类？从机理上分为几类？设备上：固定床吸附别离,流化床吸附别离,移动床吸附别离,模拟移动床吸附别离,色谱吸附别离机理上：两类,变压吸附和变温吸附48 .常用的解吸方法有哪几种？升温解吸,降压解吸,通气吹扫,置换脱附49 .变压吸附的优点是什么？该方法可以应用在那些过程中？优点：低能耗,产品纯度高且可灵活调节,工

15、艺流程简单,装置调节水平强,操作弹性大,投资小,操作费用低,吸附剂使用周期长,机组小,环境效益好.应用：从各种含氢气源中提纯氢气；从各种富含二氧化碳的气源中生产各种等级的气体或液体二氧化碳；从富含一氧化碳的气源中提纯CO;合成氨变换气脱除二氧化碳；天然气的净化脱除C2及以上组份；空气别离制富氧；空气别离制富氮；从煤矿瓦斯气中浓缩甲烷；浓缩和提纯乙烯.50 .变温吸附的特点是什么？该方法可以应用在那些过程中？应用：气体枯燥,有机溶剂脱水,溶剂回收,废气废液处理特点：变温吸附循环操作不象变压吸附那样需要较多的吸附床.通常在两个平行的固定床吸附器中进行,一个在环境温度下吸附,另一个在较高温度下解吸,

16、使吸附床层得到再生.51 .什么是膜别离过程？利用膜的对于某些组分的选择透过性而实现组分的别离过程.52 .膜别离过程主要有哪几种推动力？推动力：电位差,浓度差,压力差,温度差53 .那些膜别离方法是受压力梯度限制？反渗透,纳滤,超滤,微滤,气体别离54 .那些膜别离方法是受浓度梯度限制？渗析,限制释放,渗透蒸发,液膜55 .按膜结构分类,有哪几种膜？平板膜,卷式膜,管式膜,中空纤维膜56 .常用的膜别离方法有哪几种？反渗透,纳滤,超滤,微滤,一般过滤57 .膜别离技术的特点是什么？你认为制约膜别离技术推广的主要因素有哪些？无相变,低能耗,常温操作,无需其他添加剂,环境友好影响因素：58 .常

17、用的膜组件有哪几种？各自的优点及缺点是什么？59 .气体膜别离的机理是什么？溶解一扩散一解吸60 .什么是无机膜？与有机膜相比,有哪些优点及缺点？定义：膜元件有无机材料制作的膜.优点：多孔膜-孔径分布窄,别离系数高耐高温(1001000C)化学稳定性好,可在恶劣环境下使用机械强度大,可高压使用或反冲、反洗经久耐用,使用寿命长.缺点：造价高,取材范围窄,膜组件装填密度小.61 .结合课程学习,可以采用哪些方法别离提纯氢气？变压吸附,变温吸附62 .结合课程学习,可以采用哪些方法别离提纯或脱除二氧化碳？碱液吸收,变压吸附63 .结合课程学习,可以采用哪些方法别离或脱除芳烂挥发气？变压吸附,膜别离64 .结合课程学习,可以采用哪些方法进行海水淡化？反渗透,海水冻结法,电渗析法,蒸储法65 .什么是超临界流体？处于临界压力和临界温度以上的流体66 .超临界流体有哪些特性？特征：密度类似液体,压力的细微变化可导致其密度的显著变动粘度接近气体扩散系数比气体小,但比液体高一个数量级压力或温度的改变均可导致相变.6