分离过程学习指导和习题集

例题详解1. 填空题(1) 汽液相平衡是处理（汽液传质分离）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）。(2) 当混合物在一定的温度、压力下，满足（）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。2. 简答题(1) 什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？露点温度（压力）是在恒压（温）下冷却气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度（压力），简称露点。精馏塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的露点。(2) 怎样判断混合物在T，P下的相态，若为两相区其组成怎样计算？对进料作如下检验。 = 1 进料处于泡点， 1 可能为汽液两相区，0 1 1 可能为汽液两相区，1 进料为过热蒸汽计算时，所指定的温度应在泡露点温度之间，这样才会出现汽液两相，否则只会是单相不必进行等温闪蒸的计算。只有 1和 1时，混合物始处于汽液两相区（01），需要进行等温闪蒸的计算。(3) 用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时，什么情况下汽化率作为内循环，温度T作为外循环，为什么？宽沸程混合物的闪蒸计算，所谓宽沸程混合物，是指构成混合物的各组分的挥发度相差悬殊，在很宽的温度范围内，易挥发组分主要在蒸汽相中，而难挥发组分主要留在液相中。进料热焓的增加将使平衡温度升高，但对汽液流率V和L几乎无影响。因此宽沸程的热量衡算更主要地取决于温度，而不是v。根据序贯算法迭代变量的排列原则，最好是使内层循环中迭代变量的收敛值将是下次内层循环运算的最佳初值，因此的宽沸程闪蒸，由于v对T的取值不敏感，所以v作为内层迭代变量较为合理。(4) 简述绝热闪蒸计算的计算方法。 作图法思路：先假设一个（应在之间），这样可按闪蒸来计算产生的汽液两相组成和量，即得出关系，闪蒸曲线，然后再由进出料热焓相等的原则来校核，即等焓平衡线，交点为，v。闪蒸曲线（曲线）a、 试差求下的；b、 在之间设，试差求。等焓平衡线a、 在上述之间所设下，由求出的并根据查出，求出，b、作等焓平衡线，交点即为，v，由此求出 手算或计算机计算思路：结束 调整一. 练习题1. 填空题(1) 单级分离是指两相经（）后随即引离的过程。(2) 常用的气液相平衡关系为（）。(3) 相对挥发度的定义为两组分的()之比，它又称为（）。(4) 根据炮、露点的概念，精馏塔塔顶温度即为对应塔顶气相组成的（），塔釜温度即为对应塔釜液相组成的（）。(5) 用于泡点计算的调整公式为（）。(6) 平衡常数与组成有关的露点计算，需迭代露点温度或压力外，还需对（）进行试差。(7) 在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。(8) 在进行闪蒸计算时，需判断混合物在指定温度和压力下是否处于（）。(9) 当混合物在一定的温度和压力下，满足（）条件，混合物处于（）。(10) 等温闪蒸计算目标函数对收敛速度和稳定性有很大影响，采用Newton-Raphson法时，较好的目标函数为（）。(11) 绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑（）。2. 选择题(1) 计算溶液泡点时，若，则说明a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高(2) 在一定温度和压力下，由物料组成计算出的，且，该进料状态为a.过冷液体 b.过热气体 c.汽液混合物(3) 计算溶液露点时，若，则说明22a.温度偏低b.正好泡点 c.温度偏高(4) 进行等温闪蒸时，对满足什么条件时系统处于两相区22 a. b. c. d.(5) 5.气液两相均可视为理想溶液时，其气液相平衡关系为：A.iVPyi=PiSfiO Lxi B. iVPyi=iSPiS xi C. iVPyi=iSPiSxi3. 简答题(1) 什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？(2) 相平衡关系可用几种方法来表达。(3) 就活度系数法计算气液平衡常数的通式，分以下几种情况进行讨论：(4) 气相为理想气体，液相为理想溶液；(5) 气相为理想气体，液相为非理想溶液；(6) 气相为理想溶液，液相为理想溶液；(7) 气相为理想溶液，液相为非理想溶液。(8) 怎样判断混合物在T，P下的相态，若为两相区其组成怎样计算？(9) 用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时，什么情况下汽化率作为内循环，温度T作为外循环，为什么？(10) 简述绝热闪蒸计算的计算方法和特点。一. 例题详解采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（进料时补加一定的萃取剂）。(1) 当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（稀释）作用。(2) 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。二. 练习题1. 选择题(1) 萃取精馏时若泡和液体进料，则溶剂加入位置点：a.精馏段上部 b.进料板 c.提馏段上部(2) 在一定温度和组成下，A，B混合液的总蒸汽压力为P，若，且，则该溶液a.形成最低恒沸物 b.形成最高恒沸物 c.不形成恒沸物(3) 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a.提高压力 b.升高温度 c.增加液汽比d.增加塔板数(4) 最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽花潜热小的组分a增加 b.不变 c.减小(5) 选择的萃取剂最好应与沸低低的组分形成a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液(6) 多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是a.恒温操作 b.恒摩尔流 c.贫气吸收(7) 当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节a.加大回流比 b.加大萃取剂用量 c.增加进料量(8) 液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂a.精馏段 b.提馏段 c.精馏段和进料处 d.提馏段和进料板2. 简答题(1) 萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。(2) 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。(3) 甲醇（1），沸点337.7k，丙酮（2）沸点329.4k，溶液具有最低恒沸点，的非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。(4) 什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。(5) 怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。(6) 恒沸精馏的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。(7) 当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？(8) 请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。(9) 简述精馏和吸收过程的主要不同点。(10) 怎样用简捷法计算吸收过程的理论板板数。(11) 当吸收效果不好时，能否用增加塔板数来提高吸收效率，为什么？(12) 精馏有两个关键组分，而吸收只有一个关键组分，为什么？(13) 组分的吸收因子是怎样定义的，推导i组分的吸收相平衡方程。(14) 叙述用简捷法作吸收过程物料预分布及理论板数的步骤。(15) 吸收因子如何定义？其值大小对设计塔高有何影响？(16) 请解释对于一般多组分吸收塔，为什么不易挥发的组分主要在塔釜几块板上吸收，而易挥发的组分主要在塔顶的几块板上吸收？(17) 什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。(18) 何为设计变量、何未定设计变量？(19) 何为关键组分，何为轻关键组分、何为重关键组分？(20) 何为轻非关键组分、何为重非关键组分？(21) 何为分配组分、何为非分配组分？(22) 何为特殊精馏？(23) 简述精馏和吸收过程的主要不同点。(24) 什么是萃取精馏，其实质是什么？如何提高其选择性。(25) 恒沸精流的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。(26) 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。(27) 当吸收效果不好时，能否用增加塔板数来提高吸收效率，为什么？(28) 当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？(29) 怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。(30) 组分的吸收因子是怎样定义的，推导i组分的吸收相平衡方程。(31) 甲醇（1），沸点337.7k，丙酮（2）沸点329.4k，溶液具有最低恒沸点，的非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。(32) 请解释对于一般多组分吸收塔，为什么不易挥发的组分主要在塔釜几块板上吸收，而易挥发的组分主要在塔顶的几块板上吸收？一. 练习题1. 填空题(1) 今有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的塔型称为（）。(2) 描述多级分离过程的数学模型为（）。(3) 对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（）决定，故可由（）计算各板的温度。(4) 精馏塔计算中每块板由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。(5) 三对角矩阵法沿塔流率分布和温度的初值分别假定为（）。(6) 三对角矩阵法在求得xij后，由 Tj，由（）方程求Vj 。(7) 三对角矩阵法在用S方程计算新的温度分布，在未收敛前xij1,则采用（）的方法。(1) 当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算a.塔顶往下 b.塔釜往上 c.两端同时算起(2) 从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的比由提馏段操作线方程计算得更大，则加料板为a. j板 b. j+1板 c. j+2板(3) 流量加和法在求得后由什么方程来求各板的温度a热量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程(4) 三对角矩阵法在求得后由什么方程来求各板的温度a热量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程(5) 简单精馏塔是指a设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置b有多股进料的分离装置c仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备当两个易挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算A塔顶往下 B塔顶往上 C 两端同时算起(6) 三对角矩阵法在求得Xij后，若ij1则；a直接用S方程计算温度b硬性归一后用 S方程计算温度c组分物料衡算校正后用S方程计算温度 2. 简答题(1) 在严格的精馏计算中，应采用何种方法进行物料预分布，其物料衡算的原理是什么？(2) 简述逐板的计算进料位置的确定原则。简述逐计算塔顶的判断原则。简述逐计算的计算起点的选择原则。(3) 写出三对角矩阵法的方程及计算原理简单说明该法在应用上的局限性。44(4) 三对角矩阵法（泡点法）的计算原理和计算框图，并简单说明该法在应用上的局限性，即如何改进。(5) 写出三对角矩阵法的MESH方程，并说明流量加合法和三对角矩阵发有何不同。(6) 三对角线矩阵法用于多组分多级分离过程严格计算时，以方程解离法为基础，将MESH 方程按类型分为哪三组。(7) 设计一个操作型精馏塔，分离含苯0.35(摩尔分率)甲苯0.35及乙苯0.30的混合液,该塔为一板式塔,共有五块理论板,以第三快位进料板,叙述怎样用三对角矩阵法计算馏出液,釜液的浓度及沿各理论板的浓度及温度分布。(8) 开发精馏过程的新算法需对那几点作出选择和安排,以三对角矩阵法为例说明，并指出该法的缺陷与改进。(9) 简述三对角矩阵泡点法和露点法两种严格计算方法的主要区别。一. 例题详解1. 填空题(1) 精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递），（通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合）。(2) 通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数），为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。(3) 为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。2. 名次解释(1) 理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。(2) 全塔效率：理论板数与实际板数的比值。二. 练习题1. 填空题(1) 可用（）准数表示板上液体的混合情况，当板上完全不混合时，则该准数（）。(2) 雾沫夹带是气液两相在传质后分离（）引起的。(3) 但板上液体达到完全混合时，点效率（）板效率。(4) 实际板上液相为（），古板商业相各点浓度（）。(5) 一般精馏过程的效率高于吸收过程，主要是因为精馏过程的（）。2. 选择题(1) 下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的？a全塔效率可大于1 b.总效率必小于1 c.Murphere板效率可大于1 d.板效率必小于点效率(2) 当板上液体达到完全混合时，则：A. Pe=0 B. Pe= C. 0 Pe (3) 当板上液体呈活塞流，即不