化工分开工程模拟试题02Ada

本文格式为Word版，下载可任意编辑——化工分开工程模拟试题02Ada模拟题(6)卷

一、判断以下各题的正误，并改正。（每正确小题1分，错误小题2分）1、正确

2、错误。流量加和法是在求得xji后由H方程求各板的温度，用S方程计算各板的流率。3、正确

4、错误。萃取塔当塔顶产品不合格时，采用加大回流比的方法，会降低塔内各板萃取剂的浓度。故可采用增加萃取剂用量或减少进料量的方法5、正确

6、错误。从塔釜往上逐板计算时，若由提馏段操作线方程计算的(xLxH)j?1比由精馏段操作线方程计算的更小，则加料板为j板。7、正确8、正确9、正确

10、错误。吸收操作中，吸收主要发生在塔顶釜两块板，增加塔板数不能明显提高关键组分的相对吸收率，应采用措施是增加液气比。11、正确

12、错误。分开最小功是在完全可逆的状况下，分开过程所消耗的功。13、正确14、正确

二、简答题（24分，每题4分）

1、分开过程的特征：分开某种混合物成为不同产品的过程，是个熵减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功（或输入能量）方能进行。

分开因子表示任一分开过程所达到的分开程度

s?ij?xi1xj1xi2xj2根据实际产品组成

分开因子与1相差越远，则可达到有效的分开。

s?ij?1，则表示组分i及j之间并没有被分开；s?ij?1，组分i富集于1相，而组分j富集于2相；s?ij?1，组分i富集于2相，而组分j富集于1相。

2、溶盐精馏是在原料液中参与第三种组分—盐，使原来的两种组分的相对挥发度显著提高，从而可用普通精馏的方法使原来相对挥发度很小或者形成恒沸物的体系分开。但由于盐的回收十分困难，且循环使用中固体盐的输送加料及盐结晶引起堵塞、腐蚀等问题。

而萃取精馏是参与的新组分不和原物系中的组分形成恒沸物，只改变组分间的相对挥发度，而其沸点比物系中其它组分的沸点高，从精馏塔的塔釜引出。一般萃取剂的用量为60%-80%。

把盐参与到萃取精馏的溶剂中，既可以利用盐效应，提高待分开组分的相互挥发度，减少溶剂循环量，又战胜了溶盐精馏中盐的输送回收困难等问题。由此开发出了加盐萃取精馏。3、简捷法计算理论板数步骤

①根据工艺条件及工艺要求，找出一对关键组分。②由明了分割估算塔顶、塔釜产物的量及组成。

1

③根据塔顶塔釜组成计算相应的温度、求出平均相对挥发度。④用Fenske公式计算Nm。⑤用Underwood法计算Rm，并选适合的操作回流比R。⑥确定适合的进料位置。

根据Rm,R,Nm，用Gilliland图求理论板数N。

4、实质：⑴原分开物系中两组分沸点相近，非理想性不大的物系，参与萃取剂的作用是萃取剂与其中一个组分或两个组分

?s?A2?s)。形成非理想溶液，从而改变了远组分间的相对挥发度，变化值为xs(A1⑵当原溶液为非理想物系，以至形成恒沸物而难以分开，则萃取剂起稀释作用，从而减弱了原分子间的相互作用，使相对挥

?(1?xs)(1?2x1?)。发度改变。其值为A12?s?A2?s?A12?(1?2x1?)?lgS12?xs?A1⑴萃取剂本身性质的影响

选择的萃取剂应与组分1形成正偏差非理想溶液，选择的萃取剂应与组分2形成负偏差非理想溶液或理想溶液。⑵物系本身性质的影响

??0.5；A12??0.5。??0，则x1??0，则x1?A12当不满足此条件时，可采用萃取剂中间采出的流程以避免上述状况。⑶萃取剂浓度的影响

?lgS12?xs，xs?0.6?0.85、实际板和理论板的差异

1）理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡；

2）理论板上相互接触的汽液两相完全混合，板上液相浓度均一，等于离开该板溢流液的浓度；3）实际板上汽液两相存在不均匀滚动，停留时间有明显差异；4）实际板存在雾沫夹带、漏液和液相夹带泡沫现象。为考虑上述各种差异的影响，引进了几种效率1）全塔效率，又称为总板效率2）Murphree板效率，又称干板效率3）点效率

4）理论板当量高度（HETP）5）传质单元高度

6、采用简单塔完全分开含C个组分的物料为C个产品，需C-1个塔安排分开流程的一些经验规则：

1）首选分开方法为能量分开剂的方法，其次选用是使用分开剂的方法；2）易分开的组分先分；

3）易挥发组分先分（直接分开序列）4）尽可能对分，（料液的等摩尔分割）5）量多的组分先分；

6）分开要求高和最困难分开的组分后分；7）有特别组分的要先分

三、构成一个精馏塔模拟计算的算法。必需对以下三点作出选择和安排。

①迭代变量的选择。②迭代变量的组织。

③一些变量的圆整和归一的方法以及迭代的加速方法。

三对角矩阵法的迭代变量为汽相（或液相）组成，用分块解法即用S方程求各板上新的温度T。用H方程求各板上新的汽液流量V,L。汽相（或液相）组成采用硬性归一和直接迭代方法。①物料平衡式

2

Lj?1xi,j?1?(Vj?Gj)yij?(Lj?Uj)xij?Vj?1yi,j?1??Fjzij

②相平衡关系式yij?kijxij

③摩尔分率加和式?xij?1或?yij?1④热量平衡式

Lj?1hj?1?(Vj?Gj)Hj?(Lj?Uj)hj?Vj?1Hj?1??FjHFj?Qj

BP法用于非理想性较强的物系，往往不收敛，除对初值有要求外，最主要是由M方程得到的液相组成xij在没有收敛前，不满足的?xij?1关系式，假使将这些组成直接返回其次步运算，结果会发散。假使将得到的这些xij值圆整，则xij已不再满足M方程，将这些不满足物料衡算的xij值作为下次迭代的初值，对非理想物系必然不收敛。仲，高松提出用物料衡算来校正圆整后的液相组成，使之不仅满足S方程，也尽量符合M方程。四、解设混合物温度T=40℃kA=0.15T/P=0.15*40/2=3；kB=0.0xi=yi/ki

xA=yA/kA=0.35/3=0.1167；xB=yB/kB=0.5xc=yc/kc=2.25

；kC=0.01T/P=0.2

?yi/ki?2.8667?1

C组分含量最大，可k'c=kc??yi/ki=0.2*2.8667=0.5733k'c=0.01T/P=0.5733T=114.66℃kA=8.60kB=1.1466xA=yA/kA=0.0407xB=yB/kB=0.17442xC=yC/k'c=0.78493