化工分离工程课后答案

1、化工分离工程课后答案【篇一：化工分离工程习题答案刘家祺】章1.列出5种使用esa和5种使用msa的分离操作。答：属于esa分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、 共沸精馏。属于msa分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃 取(双溶剂)、吸收、吸附。9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：总变更量数nv; 有关变更量的独立方程数nc； (3)设计变量数ni;固定和可调设计变量数nx ,na；对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？思路1:l , xi , tl , pl fzi tfpfv , yi ,tv , pv3股物流均视为单相物流，总变量数nv=3

2、(c+2)=3c+6习题5附图独立方程数nc物料衡算式c个热量衡算式1个相平衡组成关系式 c个1个平衡温度等式1个平衡压力等式共2c+3个故设计变量ni =nv-ni=3c+6-(2c+3)=c+3固定设计变量nx=c+2,加上节流后的压力，共c+3个 可调设计变 量na=0解：nv = 3 ( c+2 )nc 物 c 能 1 相 c nc = 2c+3 (3) ni = nv - nc = c+3 (4) nxu = ( c+2 )+1 = c+3 (5) nau = c+3 - ( c+3 ) = 0 思路 2： 输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数nv=2(c+2)独立方程数nc

3、：物料衡算式c个，热量衡算式1个，共c+1个设计 变量数 ni=nv-ni=2c+4-(c+1)=c+3固定设计变量nx:有 c+2个加上节流后的压力共c+3个 可调设计变 量na：有011.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计变更量 数是多少？进料，（2）如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解：nxu进料c+2压力 9 c+11=7+11=18nau串级单元1合计2 nvu = nxu+nau = 20附加变量：总理论板数。习题6附图16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品（见附图），试问 图中所注设计变量能否使问题有唯一解？如果不，你认为还应规定哪个 （些）设计变量

4、？解:nxu进料c+2 c+44 = 47nau3+1+1+2 = 7nvu = 54设计变量：回流比，馏出液流率。第二章4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25（摩 尔分率）。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kpa 式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解1：平衡常数法：设t=368k用安托尼公式得：p1s?156.24kpa ； p2s?63.28kpa ； p3s?26.88kpa 由式（2-36）得: k1?1.562 ； k2?0.633 ； k3?0.269y1?0.781； y2?0.158 ； y3?0.067 ； ?yi?1.0

5、06 由于?yi1.001，表 明所设温度偏高。由题意知液相中含量最大的是苯，由式（2-62）得：k1?k1?1.553 可得 t?36778k yi重复上述步骤：?0.6284 ；k3?0.2667 k1?1.553 ；k2y1?0.7765 ； y2?0.1511 ； y3?0.066675 ； ?yi?1.0003在温度为367.78k时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯07765、甲苯 0.1511、对二甲苯 0.066675o(2)用相对挥发度法：设温度为368k,取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的：?13?5.80 7 ； ?23? 2.353 ； ?33?1.000解2：(1)

6、平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95C苯：lnp1s?207936?27885/(95?27315?5236)?1196；? p1s?1569?105pa甲苯：lnp2s?209065?309652/(95?27315?5367)?1106；?p2s?6358?104pa对二甲苯：lnp3s?20.9891?3346.65/(95?273.15?57.84)?10.204；?p3s?2.702?104pak1?p1s5?1569?105?1.569； k2?p2s?06358【篇二：化工制药分离工程相关习题答案】txt索氏提取法流程特点：利用溶剂回流，使固体物质连续不断地被纯溶剂萃取。即溶

7、剂与药材在浸提罐中经一定时间浸提后分离出浸提液，浸提液 在浓缩罐中经蒸汽加热，溶剂蒸出，经冷凝器冷凝回流再次进入浸 提罐中。溶剂的回流使药材与溶剂始终保持了很大的浓度差，不仅 提高了萃取率，还降低了耗能。优点：1、工艺、设备简单，操作简便；2、萃取率高：由于溶剂的回流，溶剂和药材细胞组织内的有效成分 之间始终保持很大的浓度差，加快了提取速度，提高了萃取率；3、生产效率高，因为溶剂的不断蒸发回流，生产出的提取液已是浓 缩液，节约了生产成本与时间，提高了生产效率。4、能耗低：由于索式萃取是直接对萃取剂进行加热，且选用的萃取 剂一般沸点都较低，从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。而且萃取剂是循环

8、利用的，这既减少了溶剂用量，又缩短了操作时 间，大大降低了能耗。缺点:1、浸提时间长；2、浸取过程需不停加热，不适于热敏性药材;3、长时间浸取往往导致大量高分子杂质溶出;4、长时间高温加热对浸出有效成分造成破坏。如何制备100%的乙醇，使用了哪些分离手段，这些技术的原理和 特点是什么1、如何制备100%乙醇：在95.57%酒精中加入生石灰（cao）加热回流，使酒精中的水跟氧化钙反应，生成不挥发的氢氧化钙来除去水 分，然后再蒸馏，这样可得995%的无水酒精，再加入金属镁，使 其与水反应，再蒸馏可得100%乙醇。2、使用的分离手段有：回流、蒸馏。2.1回流原理：回流就是在反应中令加热产生的蒸汽冷却

9、并使冷却 液流回反应体系的过程。其技术特点是：（1）连续操作；（2）部分回流；（3）回流液相和 上升气相接触。2.2蒸馏原理：利用混合液体或液固体系中各组分费点不同，将液 态物质加热至沸腾并使之汽化蒸发，而后再将汽化之蒸汽冷凝为液 体。其技术特点是：（1）通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品， 无需加入萃取剂或吸收剂。（2）蒸馏分离应用较广泛，不仅可以分 离液体混合物，还可以经过降压或者液化等手段分离气体或固体混 合物。（3）蒸馏是通过对混合物加热建立汽液两相体，汽相还需要 再冷凝液化，因此需要消耗大量的能量。超临界流体的性质温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体（supercriti

10、cal fluid，简称scf）。其理化性质归纳如下：一、超临界流体的物理性质1密度2粘度超临界流体黏度与气体接近，具有良好的流动性。温度、密度是影 响粘度的主要因素。通常液体的粘度随温度升高而减小；超临界流体 在高密度条件下，粘度随温度升高而减小；在低密度条件下结果相反。3扩散系数凹l=ii=i超临界流体扩散系数处于气体与液体之间,是常温下液体的10100 倍。超临界流体的扩散系数变化规律及表达式有所不同。扩散系数 与压力和温度相关。但常态流体与一般常态流体的扩散系数随压力 下降而增大,与粘度成反比,可根据stokes-einstein关系式来估算扩 散系数。超临界流体的扩散系数随压力增大而

11、增大。当密度很高时， 才可利用s-e关系式,并得知微小的压力变化可导致扩散系数较大改 变,且扩散系数与粘度成反比。4表面张力一般液体都具有表面张力，但超临界状态下各流体表面张力近似为0。 这是由于非超临界态下,随着体系接近临界点,流体两相界面逐渐加厚, 并相互扩散;达到临界点时,两流体会失去各自特征而成为均相；至超 临界态时，随着界面扩散程度越大,界面张力逐渐减小至完全消失。5介电常数超临界流体的介电常数与常态流体相比存在差异。如甲醇在标准状 态下介电常数为32. 6,而超临界态(如250C, 20mpa),其介电常数 降为7. 2。介电常数变化与密度及温度相关,随密度的增大而增大, 随温度的

12、升高而减小。并且受氢键数影响。如水在常态下，存在较强 的氢键作用,故介电常数较大,随温度、压力升高,氢键数下降导致介 电常数明显下降。6溶解性能|=最流体的溶解性能与其极性、介电常数相关,故超临界流体与常态液体 相比溶解性能存在明显差异。在临界点附近，温度与压力的微小变 化将明显改变超临界流体的溶解能力。超临界萃取温度接近萃取剂 的临界温度时，溶质溶解度最大。与超临界流体性质越相似的溶质， 其在超临界流体中的溶解度越大。二、超临界流体的化学性质1氢键流体在超临界态与常态所含氢键的数量及稳定性均发生改变。温度 及压力是氢键稳定性及数量改变的影响因素,但影响程度不同。2离子积离子积受温度与压力影响

13、,导致流体于超临界与常态相比离子积存在 差异。在超临界区，随温度和压力升高,离子积增大并比常态时高出 许多。3酯化反应酯化反应也称醇解，是用另一种醇置换甘油酯中的醇。与醇溶液相比, 超临界醇发生酯化反应速率极高。4还原性醇在标准态下与超临界态相比，还原性较弱。在无催化剂条件下,醇 溶液不发生脱氢反应,而超临界醇可发生脱氢反应,对不饱和键还原 性更强。超临界高温高压条件可能是醇还原性增强的原因。结晶过程的影响因素1、溶液成分的影响：结晶首先需要是过饱和溶液，才可以结晶出来。通过控制温度、浓度来达到控制过饱和度的目的，缓慢释放过 饱和度有利于晶体的生长。2、搅拌强度的影响：包括反应釜的形式、搅拌桨

14、形式、搅拌转速、挡板等对控制晶型的稳定性、控制均匀的过饱和度有非常大的影响。3、冷却速度的影响：冷却速率一定要缓慢才好，不能急速降温，否者结晶体不够好，会出现大、小颗粒不均等情况。4、结晶停留时间的影响：可通过延长晶体生长期来增大晶体。5、晶浆固液比的影响：结晶固液比一般控制在20 0%之间， 在结晶器中，母液的过饱和度消失需要一定的结晶表面积，晶浆固 液比高，结晶表面积大，有利于过饱和度的消失，使结晶长大，并 且减轻设备和管道的结疤。但晶浆固液比过高，会使溢流夹带的结 晶多；易造成结晶器“座死”的事故。6、晶种的影响：通过加入晶种，控制晶体形成的数量，可增大晶 体（只适用于不宜成晶核的结晶形

15、式）。若晶种加得过早，晶种溶 解或产生的晶型一般较细；加的晚，则溶液里可能已经产生了晶核， 造成结晶可能包裹杂质。7、结晶物本身物化状态影响：一般来说。常温下固体的物质才能 结晶出来，否者很难，除非是真空状态下。【篇三：化工分离工程复习题】填空：12.3.分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混 合过程）的逆过程。衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相 平衡状态的分离程度是（固有分离因子）。分离过程是（混合过程） 的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程 度又称为（理想分离因子）。固有分离因子是根据（气

16、液相平衡）来计算的。它与实际分离因 子的差别用（板效率）来表示。汽液相平衡是处理（气液传质分离）过程的基础。相平衡的条件 是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。z7.当混合物在一定的温度、压力下，满足（?kizi?1,?ii?1）条件即处于两相区，可通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。吸收因子为（a?l），其值可反应吸收过程的（难易程度）。kv对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两 块板）合成的。吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔

17、），（用 再沸器的蒸出塔），（用蒸馏塔）。精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用 （泡露点方程）确定。用于吸收过程的相平衡关系可表示为（l = av）。多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和 （操作 ）型计算。在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。吸收过程在塔釜的限度为（ 度）。=y最吸收过程在塔顶的限度为（yyn?1,iki，它决定了吸收液的（该 组分的最大浓?x）n,i1,i?kx），它决定了吸收剂中（自身挟带）。i0,i吸收的相平衡表达式为（l = av），在（温度降低，压力升高）操作下有利于吸收，吸收操作的限度是（yn?1,iki。?x，y1,i?k

18、ix0,i）n,i若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为 sp1（?）。1s?p?21新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。，（活性炭）。常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝）54a分子筛的孔径为（5埃），可允许吸附分子直径（小于5埃）的分子。离程分为（机械分离）和（传质分离）两大类。传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率控制过程）两大 类。分离剂可以是（能量）和（物质）。机械分离过程是（过滤离心分离）过滤、离心分离、吸收、萃 取。28.速率分离的过程是吸收、萃取、膜分离。渗透。二、选择：液相部分互溶的二元系恒温相图中，下列（B ）系统的两液相共 存区的溶液

19、蒸汽压大于两纯组分的蒸汽压，且蒸汽组成介于两液相 组成之间。（a）均相恒沸物（b）非均相共沸物（c）非均相共沸物和均相恒沸物（d）既不是非均相共沸物也不是 均相恒沸物汽液平衡关系pyi?ixipi0的适用条件是（b）。（a）无限制条件（b）低压条件下的非理想液相（c）理想气体和理想溶液（d）理想溶液和非理想气体在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（A ）。（a）增加（b）减少（c）不变（d）不确定下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（c）。（a）很早就被人们认识，但没有工业化（b）可以分离气体混合物（c）不能分离液体混合物（d）是传质过程对于绝热

20、闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力 给定之后，则闪蒸罐的（a）。（a）其它参数都确定（b）不确定（c）温度不固定、气化率固定（d）温度固定、气化率固定吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施是（c ）（a）提高压力（b）升高温度（c）增加液汽比（d）增加塔板数液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂（c ）（a）精馏段（b）提馏段（c）精馏段和进料处（d）提馏段和进 料板当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（d ）（a）提高进料量（b）降低回流比（c）提高塔压（d）提高回流 比对于平衡分离过程（a ）不用于表示相平衡关系。（a ）吸收因子（b ）相平衡常数（c）相对挥发度

21、（d）相对选择性下列哪一个是机械分离过程（C ）（a）蒸馏（b）吸收（c）膜分离（）离心分离影响气液传质设备处理能力的主要因素有（d ）（a）液泛（b）雾沫夹带（c）压力降（d）停留时间关于萃取精馏塔的下列描述中，那一个不正确（c ）（a）气液负荷不均，液相负荷大（b）回流比提高产品纯度提高（c）恒摩尔流不太适合（d）是蒸馏过程三、问答题：厨房、卧室、庭院内有哪些现象可用分离方法来改善？答：厨房、卧室、庭院内的尘埃、油烟、vocs（voc是挥发性有机 化合物volatile organic compounds的英文缩写，例如装修产生的 甲醛），还有空气中的nox、so2、co等有害物质，都可用

22、分离方 法来去除，以改善生活环境。请设计某些基于分离概念的家用电器设备，以提高人们的日常生 活质量。答：例如可以设计基于“过滤”的水进化器，基于“膜分离”的油烟机、 空调（除尘）、生活污水处理器等等，以提高人们的日常生活质量。汽车尾气中含有大量的co,有人正在探索开发一种催化分离膜， 在尾气排放时及时将co转化为co2而除去，你认为这属于哪一类分 离方法，有可能实现吗？请说明理由。答：这属于反应分离，有可 能实现。因为co可以在铂、铑和钯等贵金属催化剂或稀土催化剂等 的作用下发生氧化反应转化为co2,所以可以设计一种膜（表面附 上催化剂），它可以让co2直接通过，而co则只有在膜上催化剂作 用下转化为co2后才能通过，这样就可以去除尾气中的co。学校教室内空气质量比户外好吗？主要有哪些物质导致的？请选 择并设计一种较合理的分离技术有效地将这些污染物质去除。答：学校教师内的空气质量一般比户外要差，因为教室内co2浓度 较高，有粉笔灰等有害易吸入颗粒物，也可能存在因装修而产生的 甲醛等有害有机化合物。要去除这些污染物质，我们可以利用膜分离技术，即设计一种膜，使粉笔灰、甲醛等有害物质不能通过而达 到去除效果。请指出自来水、饮用水、纯净水、活性水的制备方法，各自采用 了哪