分离工程复习资料

7/7分离工程复习资料化工分离工程考试大纲

第一部分课程性质与目标

第二部分考核内容与考核目标

第一章绪论

一、学习目的与要求

通过本章的学习，能对传质分离过程有一个总体了解。

二、考核知识点与考核目标

（一）、化工分离操作在化工生产中的重要性（一般）

识记：化工分离操作在化工生产中的重要性分析。

（二）、分离过程的分类和特征（次重点）

识记：分离过程的分类和特征，传质分离过程的分类和特征。

第二章单级平衡过程

一、学习目的与要求

通过本章的学习，使学生正确理解相平衡热力学中的基本概念，掌握平衡常数、泡点、露点和闪蒸过程的计算方法。

二、知识考核点与考核目标

(一)相平衡条件（重点）

识记：相平衡条件；汽液、液液平衡表示方法。

（二）相平衡常数和分离因子（重点）

识记：相平衡常数和分离因子的含义；状态方程法、活度系数法表示的汽液平衡常数。

应用：用状态方程法、活度系数法计算汽液平衡常数。

（三）活度系数法计算汽液平衡常数的通式及计算（重点）

理解：活度系数法计算汽液平衡常数的四种简化形式。

应用：用活度系数法计算汽液平衡常数的前三种简化形式计算汽液平衡常数。

（四）泡点和露点计算类型（重点）

识记：泡点和露点的含义及四种计算类型。

（五）泡点温度和压力的计算（重点）。

应用：用汽液平衡常数前三种简化形式计算泡点温度和泡点压力。

（六）露点温度和压力的计算（重点）

应用：用汽液平衡常数前三种简化形式计算露点温度和露点压力。

（七）闪蒸过程类型（重点）

识记：闪蒸的含义；闪蒸过程的类型及应用。

（八）等温闪蒸和部分冷凝过程（重点）

识记：核实闪蒸问题是否成立的两种方法。

应用：汽液平衡常数与组成无关的闪蒸过程的计算。

第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算

一、学习目的与要求

通过本章的学习，使学生掌握各种常用的分离过程的基本原理、流程及其简捷计算；了解塔内流量、浓度和温度分布特点。

二、考核知识点和考核目标

（一）设计变量（重点）

识记：设计变量、可调设计变量、固定设计变量的含义。

（二）设计变量的确定（重点）

理解：设计变量、可调设计变量、固定设计变量的确定分法。

（三）多组分精馏过程分析（重点）

识记：关键组分、清晰分割和非清晰分割的定义。

应用：塔内流量、液相浓度和温度分布特点。

（四）最小回流比（重点）

识记：分配组分、非分配组分的含义。

理解：分析最小回流比下恒浓区的部位。

应用：用恩德伍德法计算最小回流比。

（五）最少理论板数和组分的分配（重点）

识记：全回流、最少理论板数的含义及芬斯克公式。

理解：求最少理论板数的几种表示形式。

应用：确定最少理论板数及塔顶和塔釜组分的分配。

(六)实际回流比和理论板数（重点）

应用：实际回流比、理论板数、适宜进料位置的确定。

（七）萃取精馏的原理（重点）

识记：萃取精馏、共沸精镏和特殊精馏的含义。

（八）萃取精馏的流程特点（次重点）

识记：萃取精馏的流程特点。

（九）萃取精馏溶剂作用原理和溶剂的选择（重点）

理解：溶剂作用原理；溶剂选择原则。

（十）萃取精馏过程分析（重点）

理解：分析萃取精馏过程特点。

（十一）共沸精馏的原理与萃取精馏原理的区别。（重点）

识记：共沸精馏的原理与萃取精馏原理的区别。

（十二）共沸物的特征与共沸组成的计算（重点）

识记：均相共沸物和非均相共沸物的特征。

理解：共沸组成的计算方法。

（十三）共沸剂的选择（重点）

理解：共沸剂的选择原则及加入量的分析。

(十四)分离共沸物的双压精馏过程（重点）应用：分离共沸物的双压精馏过程分析。

（十五）二元非均相共沸精馏（重点）

应用：二元非均相共沸精馏用图解法计算理论板数。

（十六）吸收和蒸出过程的流程（次重点）

识记：吸收和蒸出过程的流程特点。

（十七）多组分吸收和蒸出过程分析（重点）识记：简单分析吸收和蒸出过程设计变量和关键组分。

理解：简单分析吸收塔内单向传质和浓度分布；吸收和蒸出过程的热效应。

（十八）多组分吸收和蒸出的简捷计算法（重点）

识记：吸收因子和蒸出因子、平均吸收因子和平均蒸出因子、吸收率和蒸出率的含义。

应用：多组分吸收和多组分蒸出的简捷计算法。

第四章多组分多级分离的严格计算

一、学习目的与要求

通过本章学习，了解从分离过程的共性出发建立平衡级的理论模型；从计算上说明三对角线矩阵方程的托玛斯解法的特点和精馏过程的泡点计算法。通过实例对前一章所介绍的多组分精馏、共沸精镏和萃取精馏所具有的共性予以深化。二、考核知识点和考核目标

（一）平衡级的理论模型（重点）

识记：简单了解平衡级的理论模型的建立。

理解：设计型和操作型塔设计变量的规定。

（二）逐板计算的计算起点（重点）

识记：逐板计算的计算起点的选择。

（三）逐板计算的基本方程（重点）

理解：逐板计算的基本方程：物料衡算、热量衡算、相平衡关系和操作线方程。

（四）逐板计算的步骤（重点）

理解；逐板计算的计算步骤。

（五）逐板计算适宜进料位置的确定（重点）理解：逐板计算适宜进料位置的确定方法。

（六）逐板计算终点的确定（重点）

理解：从上或从下逐板计算终点的确定方法。

（七）方程的解离方法（一般）

识记：方程组用三对角线矩阵方程来表示。

（八）三对角线矩阵方程的托玛斯解法（一般）

识记：三对角线矩阵方程的托玛斯解法。

（九）精馏过程的泡点法、吸收和蒸出过程的流率加和法（一般）

识记：一般了解精馏过程的泡点法计算框图、吸收和蒸出塔的流率加和法计算框图及区别。

第五章分离设备的处理能力和效率

一、学习目的与要求

通过本章的学习，使学生能简单分析并基本了解强化分离操作的途径。

二、考核知识点与考核目标

（一）气液传质设备的处理能力的影响因素（一般）

识记：影响气液传质设备的处理能力的主要因素。

（二）气液传质设备的效率及其影响因素（重点）

理解：气液传质设备效率的几种表示方法及其影响板效率的主要因素。

第六章分离过程节能

一、学习目的与要求

通过对各种分离过程特点的分析使学生能对正确理解分离过程能耗有所认识，了解评价分离过程耗能的评价和表示方法，掌握精馏过程节能的几种方法，对分离过程分离顺序的选择原则有所了解。

二、考核知识点和考核目标

（一）分离过程的最小功和热力学效率（一般）

（二）等温分离的最小功（一般）

（三）非等温分离的有效能（一般）

（四）净功消耗和热力学效率（一般）

（五）精馏的节能技术（重点）

（六）精馏过程的热力学不可逆性分析（重

点）

（七）多效精馏（重点）

（八）低温精馏的热泵（重点）

（九）设置中间冷凝器和中间再沸器的精馏（一般）

（十）分离顺序的选择（一般）

（十一）简单的分离顺序的合成（一般）

（十二）复杂塔的分离顺序（一般）

第七章其他分离技术和分离过程

一、学习目的与要求

通过对各种分离过程特点进行比较使学生能正确选择分离技术。

二、考核知识点和考核目标

（一）膜分离技术（一般）

识记：一般的了解膜分离技术的类型、原理、方法。

（二）吸附分离（一般）

识记：吸附平衡，固定床吸附分离基本原理，透过曲线。

（二）反应精馏过程分析（一般）

识记：反应精馏的类型和流程；工艺条件的分析。

第三部分有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次的表达

本课程的考核目标共分为三个能力层次：识记、理解、应用，它们之间是递进等级的关系，后者必须建立在前者基础上。其具体含义为：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表达，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中“简单应用”指在理解的基础上能用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题，是最高层次的要求。

二、教材

1、指定教材：

A、刘家棋著《分离过程》化学工业出版社。2002年出版

B、陈洪钫、刘家祺著《化工分离过程》，化学工业出版社。1995年出版。

（考核内容与考核目标按该书内容顺序编写）

2、参考教材：《有机化工分离工程》，许其佑等编著，华东化工学院出版社。

三、自学方法指导

①学生自学时，应先阅读本大纲所列各章中的考核知识点和考核目标以便突出重点，有的放矢地掌握课程内容。

②在了解考试大纲内容的基础上，根据考核知识点和考核目标逐段阅读，逐句推敲，吃透每个知识点，对基本概念必须理解，对基本理论必须彻底弄清，并融会贯通，在头脑中形成完整的内容体系。

③在自学每一章节时，最好做阅读笔记养成习惯，把概念、原理、方法等加以整理，以加深对问题的认识、理解，在理解的基础上加以记忆，避免没有理解情况下的死记硬背；同时在对一些知识内容进行理解把握时，善于联系实际思考问题，从而达到深层次的认识水平。

④为提高自学效果，可以结合自学内容，多动手作一些练习，这也是达到理解、应会的好办法。

分离工程模拟试题

一、填空

1.分离过程所加的分离媒介是和。

2.相平衡常数Ki的定义是。

3.在变量分析中，固定设计变量通常指。

4.精镏中要指定个关键组分，而吸收指定个。

5.用Underwood法求Rm时，θ的取值范围是。

6.在多组分吸收中，理论板一定时，吸收因子大的组分，吸收程度；分离要求一定时，若关键组分吸收因子大，理论板数。

7.当某组分在中不存在时，该组分的相对吸收率与吸收率相等。

8.化学吸收中瞬时反应将在完成，反应速率传递速率。

9.逐板计算法中，计算起点的确定以为计算起点。10.塔板效率有多种表示方法，常用的三种方法有。11.精镏和吸收操作在传质过程上的主要差别是。

12.影响气液传质设备处理能力的主要因素有、、和等。

13.分离成非纯产品比分离成纯产品消耗的最小功。

14.超滤是以为推动力，按选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。二、分析与推导1.一单极分离如图所示

（1）通过分析得出设计变量数，并回答如何指定；

（2）用物料衡算与平衡关系推导

1)1(

+-=i

i

ijj

jvfvfα（式中：jjiijjiiVyvVyvFZfFZf====）

2.溶液中组分在压力P时形成均相共沸物，推导该共沸物中任意组分i的活度系数0

ii

pp=

γ。

3.原溶液C组分萃取精馏，加溶剂S,由相对挥发度定义推导溶剂对非溶剂的相对挥发度表达式：

∑∑==α=

βc

ii

isc

ii

xx1

1.

三、简答

1.活度系数法计算气液平衡常数的通式为：

]RT)pp(vexp[p

pxyKsiLi,mvisisiiiii-==ΦΦγ从以下几种情况讨论气液平衡常数的简化形式：

（1）气相为理想气体，液相为理想溶液；

（2）气相为理想气体，液相为非理想溶液；（3）气相为理想溶液，液相为理想溶液；2.气相为理想溶液，液相为非理想溶液。

3.逐板计算理论板数时关键问题之一是确定进料位置，什么是适宜进料位置？如何确定它？

4.吸收因子的定义式是什么？由定义式说明有利于组分的吸收条件。

5.默弗里（Murphree）板效率的定义是什么？

6.分离过程中热力学效率的定义是什么？对于一个实际过程，为什么热力学效率必定小于1？

7.在电渗析中，为什么会发生反离子迁移？

8.什么是吸附平衡，什么是优惠吸附等温线？

9.对于可逆反应，当某产物的挥发性大于反应物时，为什么采用反应精镏可提高转化率?四、计算

1.有一精馏塔，塔顶为部分冷凝器，汽相采出产品，液相回流，产品组成和相平衡常数如下表，汽相分率为0.3，塔顶压力为101.3kPa，若选用的冷却介质能使温度达到300C，通过计算说明能否满足汽相分率为0.3的工艺要求。

组分

CH4C2H6C3H8XDi（mol）0.100.400.50

Ki（300C）17

412.已知乙烯精馏塔的进料组成如下（摩尔分数）：

编号

1

2

3

4

组分CH4C2H4C2H6C3H6XFi

0.010.45

0.50

0.04

若乙烯的回收率为99%，乙烷在馏出液中的浓度不超过1%，清晰分割法计算馏出液、釜液的量和组成；若全塔平均相对挥发度lhα＝2.15，不对非关键组分校核，计算最少理论板数。3.将A、B和C三组分混合液在一连续精馏塔中精馏，塔釜采出组成为XWA=0.01、XWB=0.05、XWC=0.94，塔釜条件下的相对挥发度为