《化工分离工程》刘佳琪复习

1、分离工程本一、填空（本大题共9小题，每空1分，共25分）1、分别过程可分为、两大类。2、在平衡分别过程中，平衡关系用分别因子表示为。分别因子在ij精馏中又称为液平衡中又称为。3对于一四组分气液平衡物系而言其自由度数f等于。4、吸取过程按溶质数多少可分为和；按吸取温度状况可分为和。5、超临界流体萃取有、和等三种操作方法。6与之间。7、吸附剂的再生方法有、。8。9、膜分别过程按分别体系不同可分为、。按推动力不同可分为、。烷30%、正丁烷40%。其安托因方程参数见下表。试求30时的泡点压力及此时的气相组成（物系可认为是完全抱负物系（10分。lnp A B组分ABCT(K)P(mmHg)乙烷组分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、将苯（A）甲苯（B）对二甲苯（C）混合物送入精馏塔分别，进料流量为100kmol/h，组成为Z=0.4、Z=0.4、Z=0.2，要求苯在塔顶回收率为95%，甲苯在塔釜ABC的回收率为 95%。组分相对平均挥发度 =2.0，试按清楚分割法求全回流条件下所需AB理论板数及塔顶与塔底的流量及组成。(10 分)3、具有三块理论板的吸取塔，用来处理下列组成的气体（VN+1，在操作条件下各组分组分VN+1,iL0i组分VN+1,iL0iAiCH2 6

3、6000.8CH3 83003n-CH4 1010010n-CH6 140100合计100100分别工程课程试卷 5 参考答案及评分细则一、填空（9125分）（每填对一空给一分）1、平衡分别过程、速率分别过程。y x2、iijx yij Ki ，相对挥发度，相对选择性。Kj3、4。4、单组分吸取、多组分吸取；等温吸取、非等温吸取。5、等温法、等压法、吸附法。6、露点温度、泡点温度。78、过饱和度。9、气体、液体。浓度差、压力差、电位差。二、简述题（5525分）1、平衡常数与组成无关的泡点温度计算过程。答：1）已知p假设T 求出（或查出）各组分的p Si2）KpsiK由已知的x y K xipi

4、iiiiK x 1(通常取0.005)泡点Tii4）假如 K xiK xi1;降低 T，重新计算。1 ;T，重新计算。2、平衡常数与组成有关的露点温度计算过程。答：1）已知p, 假设T 求出（或查出）各组分的相应参数及利用维里方程计算i2）y L 1Kxiiii校正L K由已知的y x y /Kiiiiixi1 (0.005)露点Ti假如xi1 ;降低 T，重新计算。ix 1 ;T，重新计算。i答：1）加大采出量，减小回流量。加大萃取剂用量削减进料量精馏中的操作方式有哪几种，工业上主要接受哪一种。答：1）恒回流比2）恒塔顶组成3）变优化操作（先恒塔顶组成后恒回流比）。工业中常接受变优化操作。？

5、（以图示表示）。答：三、释 题共每小1名词解（本大4小题，分）学吸附在吸附过程中吸附质与吸附剂分子间形成化学键的作用。（如指定回收率）的那个相对易挥发的组分。3、清楚分割馏出液中除了HKLK轻组分。4、物理吸取气体溶质溶入到吸取溶剂中，不与溶剂发生化学反应。分）1、解：求出各组分的饱和蒸气压，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）苯在塔顶的量为： dL f0.95 400.95 38kmol / hL苯在塔底的量为： b

6、L fdL 40 38 2kmol /h甲苯在塔底的量为： bH f0.95 400.95 38kmol /hH甲苯在塔顶的量为： dH fbH 40 38 2kmol /h对二甲苯在塔底的量为： bC f 20kmol /hC对二甲苯在塔顶的量为：0 ）B bbbLHC 238 20 60kmol /h xBL 0.0333;xBH 0.6333;xBC 0.33343）全回流下理论板数的计算（3）3、解：AN1 Aii计算各组分吸取率，由iiiAN1 1i（4）各组分被吸取量的计算，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尾气和吸取液的流量的组成计算（6 分）由以上计算可知尾气量为：V1 v1,i 20.328 0.750.09 21.168kmol /h尾气中各组分含量为： y乙烷 v/V1,乙烷1 20.328/21.168 0.9603LN L0V ) 100 100 21.168 178.832kmol /h1吸取液中各组分含量为： x

8、l/LN,乙烷 39.672/178.832 0.22182、预将甲苯 -烷烃二元恒沸物进行分别，现以甲醇为恒沸剂分别甲苯-烷烃的流程如图，分析各塔物流，答：分析可知：烃-甲醇的二元恒沸物。脱甲醇塔：塔底为甲苯，塔顶为甲苯-甲醇的二元恒沸物。萃取塔：塔底为甲醇水溶液，塔顶为烷烃。脱水塔：塔底为水，塔顶为甲醇。萃取精馏过程中，萃取剂的作用是什么？萃取精馏过程与共沸精馏过 程有何区分？要点：萃取剂的作用：通过稀释原溶液和分别与原溶液组分的相互作用力不同使原溶液组分间的相对挥发度发生转变。（5分）区分：共沸精馏在转变相对挥发度的同时还要与原溶液组分生成共沸物； 共沸精馏的能耗一般比萃取精馏大；共沸精

9、馏更适用于分别热敏性物料；共沸精馏可连续操作，也可间歇操作，萃取精馏一般只能连续操作。3、恒沸精馏与萃取精馏的异同点。答：相同点：都加入第三组分，形成非抱负溶液；都提高相对挥发度； 都应用物料衡算、热量衡算和相平衡关系式。不同点：恒沸精馏加入恒沸剂形成恒沸物，沸点低，从塔顶出来；萃取精馏不形成恒沸物，沸点高，从塔底离开。42分，假如回流比小于最小回流比，则无论多少理论板数也不能完成给定的分别任务（1 分。全回流是精馏的极限状况之一。全回流所需的理论板数最少。此时，不进料，不出产品（2 分。什么叫清楚分割法，什么叫不清楚分割法？多组分精馏分别，馏出液中除了重关键组格外没有其他重组分，重组分全部由

10、塔釜排出，而釜液中除了轻关键组格外没有其它轻组分，轻组分全部由塔顶排出，这种分别状况称为清楚分割，此时非关键组分为非安排组分。（3分）（2）简述精馏和吸取过程的主要不同点。原理不同：吸取是依据各组分溶解度不同进行分别的。精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分别（1 分）传质形式不同：精馏操作中，汽液两相接触时，汽相中的较重组分冷凝进入液相，而液相中较轻组分被气化（2）（1 分）效率的表示方法主要有以下几种：全塔效率，又称为总板效率（1 分）（1）（1）填料塔的等板高度HETP（1）实际板和理论板的差异主要表现在哪些方面？实际板和理论板的差异：（2）1）（1）（1 分）何为关键组分，何为轻关键组分

11、、何为重关键组分？2（设计者指定浓度或提出要求）的、最关怀的组分称为关键组分3；两个关键组分中相对易挥发的组分称为轻关键组分（1，不易挥发的组分称为重关键组分（1。已知某液体混合物中各组分的汽液平衡常数与温度的关系如下：组分z（mol%）iKi(t上述混合物若温度为 77，C40.45试分析是否有液相存在。C50.32177时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混合物处于两相区 有液相存在（2）（1） 乙醇（2）55时的共沸组成和总压力。（下式中tP mmHg）已知：解：温度为 55，则由饱和蒸汽压公式得p0 82.372p0 37.311由恒沸物的特点有：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由活度系数公式得：1.04751所以p x1 1p0 x12 2p0 86.279 86659KPa23、在 20 块板的塔中用烃油吸取含 85%乙烷，10%丙烷和 5%正丁烷（摩尔百分率）的气体，接受的油气比为 1:1，该塔处理的气体量为 100kmol/h，操作压力为3大气压。若全塔效率按25（1） 90%（2）（3）（）尾气的组成。操作条件下各组分的平衡常数如下：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)温度N N 2025% 5理实AN1 A6kk 0.910A9 01.203A=1(舍去)KAN1 1kkkkA L 1111.203K0.02857t0.08571解得KVKKkKKt=26.09各组