《化工分离工程》刘佳琪复习

《 分 离 工 程 》本一、填空（本大题共9小题，每空1分，共25分） 1、分离过程可分为 、 两大类。2、在平衡分离过程中，平衡关系用分离因子表示为 。分离因子在ij精馏中又称为 ，在液液平衡中又为 。3对于一四组分气液平衡物系而言其自由度数f等于 。4、吸收过程按溶质数多少可分为和；按吸收温度状况可分为和。5、超临界流体萃取有、和等三种操作方法。6、闪蒸温度必须介于物系的与之间。7、吸附剂的再生方法有、、、。8、结晶分离的传质推动力为。9、膜分离过程按分离体系不同可分为 、 。按推动力不同可分为 、 、 。1、一烃类混合物中含有乙烷30%、丙烷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（物系可认为是完全理想物系（10分。lnpA

B组分ABCT(K)P(mmHg)组分ABCT(K)P(mmHg)乙烷丙烷丁烷丁烷2、将苯（A）——甲苯（B）——对二甲苯（C）混合物送入精馏塔分离，进料流量为100kmol/h，组成为Z=、Z=、Z=，要求苯在塔顶回收率为95%，甲苯在塔釜的回收率A B C为95%。组分相对平均挥发度α=，试按清晰分割法求全回流条件下所需理论板数及AB塔顶与塔底的流量及组成。(10分)3、具有三块理论板的吸收塔，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,iL0iA组分VN+1,iL0iAiCH26600CH383003n-CH41010010n-CH6140100合计1001005参考答案及评分细则一、填空（9125分）（每填对一空给一分）1、平衡分离过程、速率分离过程。yx2、 i ij xyi j

Ki，相对挥发度，相对选择性。Kj3、4。4、单组分吸收、多组分吸收；等温吸收、非等温吸收。5、等温法、等压法、吸附法。6、露点温度、泡点温度。7、变压法、变温法、惰性气体吹扫法、置换再生法、。8、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pSii2）K psi

由已知的xy Kxi p i

i i i i3）x1(Ti i4）如果Kxi Kxi

1; 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）yL1Kxi i i i校正

L，求出K,由已知的yx

y/Ki i

i i ixi

1(通常取为0.005)露点Ti如果i

1;

降低T，重新计算。答：三、名词解释（本大题共4小题，每小4分，答：三、名词解释（本大题共4小题，每小4分，16分）1学吸附i3、萃取精馏中提高塔顶产品含量的方法有哪些。答：1）加大采出量，减小回流量。加大萃取剂用量减少进料量4、间歇精馏中的操作方式有哪几种，工业上主要采用哪一种答：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）。工业中常采用变优化操作。5、变温吸附的原理是什么（以图示表示）。——在吸附过程中吸附质与吸附剂分子间形成化学键的作用。2、轻关键组分——精馏过程由设计者指定浓度或提出分离要求（如指定回收率）的那个相对易挥发的组分。3、清晰分割——馏出液中除了HK外，没有其他重组分，釜液中除了LK外，没有其他轻组分。4、物理吸收——气体溶质溶入到吸收溶剂中，不与溶剂发生化学反应。四、计算题（334分1、解：求出各组分的饱和蒸气压，由：lnpA B ，T=，得（3分）TC（2）Pp0x p0 x p0 x 321710.380250.321200.412906.8mmHg乙烷 乙烷 丙烷 丙烷 丁烷 丁烷Ky（5）i i2、解：1）按清晰分割进行塔顶及塔底组分分配，由所给定条件可知，苯为轻关键组分，甲苯为重关键组分，由所给定的回收率可知：（4分）苯在塔顶的量为：dL

f 0.95400.9538kmol/hLbL

f dL

40382kmol/hbH

f 0.95400.9538kmol/hH甲苯在塔顶的量为：dH

f bH

40382kmol/hbC

f 20kmol/hC对—二甲苯在塔顶的量为：02）塔顶、塔底的流量及组成的计算（3Bb b bL H

2382060kmol/hxBL

0.0333;xBH

0.6333;xBC

0.33343）全回流下理论板数的计算（3分）3、解：AN1Aii计算各组分吸收率，由 iii

AN11i

（4）各组分被吸收量的计算，由i

vN1,iv

v1,i

N1,i

v1,i

i

N1,i

（4分）vN

v

乙烷

N

N1,i0.66126039.672kmol/hv1,乙烷

6039.67220.328kmol/hvN

v1,丙烷

丙烷

N

0.9753029.25kmol/hv1,丙烷

3029.250.75kmol/hvN

v1,正丁烷

正丁烷

vN

0.9991109.91kmol/hv1,正丁烷

109.910.09kmol/h尾气和吸收液的流量的组成计算（6）由以上计算可知尾气量为：V1

v1,i

20.3280.750.0921.168kmol/h尾气中各组分含量为：y乙烷

v /V乙烷 1

20.328/21.1680.9603吸收液的量为：LN

L 0

N

V)10010021.168178.832kmol/h1

N

l /LN乙烷

39.672/178.8320.22182程如图，分析各塔物流，答：分析可知：恒沸精馏塔：由于恒沸剂加入过量，塔底为甲醇－甲苯的混合物，塔顶烷烃-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。 有何区别要点：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改变。 （5分共沸精馏的能耗一般比萃取精馏大；共沸精馏更适用于分离热敏性物料；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。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。简述精馏过程最小回流时和全回流时的特点。2分，如果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离任务。全回流是精馏的极限情况之一。全回流所需的理论板数最少。此时，不进料，不出产品分2．什么叫清晰分割法，什么叫不清晰分割法多组分精馏分离，馏出液中除了重关键组分外没有其他重组分，重组分全部由塔釜排出，而釜液中除了轻关键组分外没有其它轻组分，轻组分全部由塔顶排出，这种分离情况称为清晰分割，此时非关键组分为非分配组分。（3分）而馏出液中除了重关键组分外还有其他重组分，釜液中除了轻关键组分外还有其它轻组分，这种分离情况称为非（23．简述精馏和吸收过程的主要不同点。原理不同：吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离（1）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）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）Murphree（1）点效率（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：1）理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡；实际板不可能达到平衡；（2分）1）（1）（1）何为关键组分，何为轻关键组分、何为重关键组分2（设计者指定浓度或提出要求）的、最关心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C4组分C4z（mol%）iK(t的单位为℃)iC577℃时K 0.750.06773.87,KC3 C4

0.8（2分）Kxi i

3.870.230.560.8840.331.5831（1）即Kxi i

1,TT（2分）By K 0.233.870.560.8840.331.771（1）i i即yi

K T （2）i D混合物处于两相区∴有液相存在（2分）１、试求氨仿（1）—乙醇（2）在共沸温度为55℃时的共沸组成和总压力。（下式中tP已知：解：温度为55℃，则由饱和蒸汽压公式得 p082.372 p037.311由恒沸物的特点有： ln12

1 2p02p01由于ln10.59x21.42x21.66xx 2 1 1 22故

37.311

0.58x

1.42x21.66xx82.372 2 1 1 2由上式解得：x1

0.8475x 0.152524分由活度系数公式得： 1.04751所以 px11

p0x1 2

p086.27986659KPa232085%乙烷，105%正丁烷（摩尔百分率）1:1100kmol/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=+；丙烷k=+；正丁烷k=+(t的单位为解：(1)温度 N N 2025%