分离工程试题库

1、名词解释1. 分离过程：将一股式多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。2. 机械分离过程：原料本身两相以上，所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。3. 传质分离过程：传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。4. 相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。5. 相对挥发度：两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。6. 泡点温度：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。

2、7. 露点温度：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。8. 气化率：气化过程的气化量与进料量的比值。9. 冷凝率：冷凝过程的冷凝量与进料量的比。10. 设计变量数：设计过程需要指定的变量数，等于独立变量总数与约束数的差。11. 独立变量数：描述一个过程所需的独立变量的总数。12. 约束数：变量之间可以建立的方程的数目及已知的条件数目。13. 回流比：回流的液的相量与塔顶产品量的比值。14. 精馏过程：将挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中同时多次地部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组成的过程。15. 全塔效率：理论板数与实际板数的比值。16. 精馏的最小回流比：精馏时有一个回流比

3、下， 完成给定的分离任务所需的理论板数无穷多，回流比小于这个回流比，无论多少块板都不能完成给定的分离任务，这个回流比就是最小的回流比。实际回流比大于最小回流比。17. 理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。18. 萃取剂的选择性：加溶剂时的相对挥发度与未加溶剂时的相对挥发度的比值。19. 萃取精馏：向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分p，p体系中任何组分形成恒沸物，从塔底出来的精馏过程。20. 共沸精馏：向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分p，p体系中某个或某几个组分形成恒沸物，从塔顶出来的精馏过程。21. 吸收过程：按混合物中各组份溶液度的差异分离混合物的过

4、程叫吸收过程。22. 吸收因子：操作线的斜率（l/v）与平衡线的斜率（ki）的比值。23. 绝对吸收率：被吸收的组分的量占进料中的量的分率。24. 热力学效率：可逆功与实际功的比值。25. 膜的定义：广义上定义为两相之间不连续的区间。26. 半透膜：能够让溶液中的一种或几种组分通过而其他组分不能通过的这种选择性膜叫半透膜。27. 渗透：当用半透膜隔开没浓度的溶液时，纯溶剂通过膜向低高浓度溶液流动的现象叫渗透。28. 反渗透：当用半透膜隔开不同浓度的溶液时，纯溶剂通过膜向低浓度溶液流动的现象叫反渗透。29. 吸附过程：当用多几性的固体处理流体时，流体的分子和原子附着在固体表面上的现象叫吸附过程。

5、30. 表观吸附量：当用m千克的多孔性的固体处理体积是v的液体时，溶液原始浓度为，吸附达到平衡时的浓度为，则表观吸附量（每千克吸附吸附的吸附质的量）为：c0吸附达到平衡时的浓度为c*,则表观吸附量(每千克吸附吸附的吸质的量)为: 问答题1. 已知a，b二组分的恒压相图如下图所示，现有一温度为t0原料经加热后出口温度为t4过加器前后压力看作不变。试说明该原料在通过加热器的过程中，各相应温度处的相态和组成变化的情况？ t0过冷液体，组成等于xf t1饱和液体，组成等于xf t2气夜两相，yxfx t3饱和气体，组成等于xf t4过热气体，组成等于xf 2. 简述绝热闪蒸过程的特点。绝热闪蒸过程是等

6、焓过程，节流后压力降低，所以会有汽化现象发生，汽化要吸收热量，由于是绝热过程，只能吸收本身的热量，因此，体系的漫度降低。3. 图中a塔的操作压力量对比20atm，塔底产品经节流阀后很快进入b塔。b塔的操作压力为10atm，试问：a.液体经节流后会发生哪些变化？b.如果b塔的操作压力为5atm时，会与在某些方面10atm下的情况有何不同？(1)经节流后有气相产生，由于气化要吸收自身的热量，系统温度将降低。(2)b塔的操作压力为5atm时比操作压力为10atm时气化率大，温度下降幅度也大。4. 普通精馏塔的可调设计变量是几个？试按设计型和操作型指定设计变量。普通精馏塔由4个可调设计变量。按设计型：

7、两个分离要求、回流比、再沸器蒸出率；按操作型：全塔理论板数、精馏段理论板数、回流比、塔顶产品的流量。5. 简述逐板的计算进料位置的确定原则。使全塔理论板数最少为原则，看分离效果的好坏来确定。从塔底向上计算时,xlk/xhk越大越好，从塔项往下计算时,ylk/yhk越小越好。6. 简述逐计算塔顶的判断原则。使全塔理论板数最少为原则，看分离效果的好坏来确定。即，则第n板既为塔顶板。7. 简述逐计算的计算起点的选择原则。以组分的组成估算最精确的误差最小的那块板开始逐板计算。8. 简述精馏过程最小回流时的特点。最小回流比是馏的极限情况之一，此时，未完成给定的分离任务，所需要理论经板数无穷多，如果回流比

8、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。9. 简述精馏过程全回流的特点。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。10. 简述捷法的特点。简捷法是通过n、nm、r、rm四者的关系计算理论的板数的近似计算法，其计算简便，不需太多物性数据，当要求计算精度高时，不失为一种快捷的方法，也可为精确计算提供初值。11. 简述萃取塔操作要注意的事项。a.气液相负荷不均，液相负荷远大于气相负荷；b.塔料的温度要严控制；c.回流比不能随意调整。12. 萃取精馏塔如果不设回收段，把萃剂与塔顶回流同时都从塔顶打入塔内，将会产生什么后果，为什么？在萃取精馏中不设

9、回收段，将会使入塔顶的萃取剂得不到回收，塔顶产品夹带萃取剂，从而影响产品的纯度，使塔顶得不到纯净的产品。13. 根据题给的x-y相图，回答以下问题：a.该系统在未回萃取剂p时是正偏差是负偏差系统？有最高还是最低温度的恒沸物？b.回入萃取剂之后在精馏段和提馏段利还是利？a.该系统在未加萃剂p时是正偏差系统，有最低温度的恒沸物。b.加入萃取剂之后在精馏段有利，固原来有恒沸物，p加入之后恒沸物消失；在提馏段是不利，因p加入之后体系中组分的相对挥发度降低。14. 从热力学角度简述萃取剂的选择原则。萃取应能使的体系的相对挥发度提高，即与塔组分形成正偏差，与塔组分形成负偏差或者理想溶液。15. 工艺角度简

10、述萃剂的选择原则。a.容易再生，即不起化学反应、不形成恒沸物、p沸点高；b.适宜的物性，互 溶度大、稳定性好；c.价格低廉，来源丰富。16. 说出4种恒沸剂的回收方尖。a.冷疑分层；b.过冷分层；c.变压精馏d.萃取（5）盐析17. 说出4种恒沸剂的回收方法。18. 恒沸精馏中，恒沸剂用量不能随便调整？为什么？因恒沸剂用量与塔的产品纯度有关，多或少都不能得到所希望的目的产物。19. 吸收的有利条件是什么？低温、高压、高的气相浓度、低的液相浓度、高的用量、低的气相量。20. 试分板吸收因子对吸收过程的影响吸收因子 a=l/（vki），吸收因子越大对吸收有利，所需的理论板数越少，反之亦然。21.

11、用平均吸收因子法计算理论板数时，分别采用 l0/v n+1(l0:吸收剂用量，v n+1原料气用量)和l平/v平，来进行计算吸收因子a。试分析求得的理论板数哪个大，为什l0/vn+1比l平/v平小，故用l平/v平计算的a大，所需的理论板数小。22. 在吸收过程中，若关键组分在操作条件下的吸收因子a小于设计吸收率 ，将会出现什么现象？此时，吸收塔无论有多少块理论板也完不成给定的分离任务，只能达到小于等于a的吸收率。正常操作时，a应大于吸收率 。23. 有一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料组成和相对挥发度a值如下，现有a、b两种方案可供选择，你认为哪种方案合理？为什么？异丁烷 正丁烷 戊烷摩尔

12、%25 30 45a值 1.24 1.00 0.34由于正丁烷和异丁烷是体系中最难分的组份，应放在最后分离；进料中戊烷含量高，应尽早分出。所以方案b是合理的。24. 什么叫表观吸附量？下图的点e，d，c三点表观吸附量为什么等于零？曲线cd及de说明了溶质优先被吸附还是溶剂优先被吸附？为什么？a.c，e点为纯溶液，所以吸附前后无浓度变化，表观吸附量为零。d点，按溶液配比吸附，所以吸附前后也无浓度变化，表观吸附量为零。b.ee 溶剂优先被吸附。c. dc溶刘优先被吸附。25. 表观吸附量等于零，表明溶质不被吸附对吗？不一定。表观吸附量只有在溶液是稀液、溶质吸附不明显时，才能代表实际的吸附量，因此

13、，不能单纯用表观吸附量等于零看溶质是否被吸附与否。26. 用两种他分子筛吸附co2时透过曲线如图所示.试分析哪一种分子筛更好,为什么?13x分子筛更好，因为13x分子筛的透过曲线更陡，说明吸附负荷曲线也陡，床层利用率高，达到破点的时间长。27. 吸附剂的选择原则。a.选择性高；b.比表面积；c.有一定的机械强度；d.有良好的化学稳定性和热稳定性。28. 吸附过程的优点。a.选择性高；b.吸附速度快，过程进行的完全；c.常压压操作，操作费用与投资费用少。29. 吸附过程的缺点。a.吸附溶量小、吸附剂用量大，设备比较庞大；b.吸附剂的运输、装料、卸料较困难；c.吸附剂不容易找到，吸附理论不完善。3

14、0. 吸附质被吸附剂吸附一脱附分哪几步？a.外扩散组份穿过气膜或淮膜 到固体表面；b.内扩散组份进入内孔道；c.吸附；d.脱附；e.内反扩散组份内孔道来到外表面；f.外反扩散组份穿孔过气膜或液腊到气相主体流。计算题1. 以烃类蒸汽混合物含有甲烷a.5%，乙烷b.10%，丙烷c.30%及异丁烷d.55%。试求混合物在25时的露点压力与泡点压力，并确定在t=25，p=1mpa大气压时的气相分率。解：a.求混合物在25时的露点压力设p=1mpa=101.3kpa，由t=25查图2-1a得：k1=165，k2=27， k3=8.1， k4=3.2选异丁烷为参考组分，则由和t=25查图2-1a得p=65

15、0kpa：k1=28，k2=5.35， k3=1.7， k4=0.681故混合物在25时的露点压力为650kpa。b.求混合物在25时的泡点压力设p=1mpa=101.3kpa，由t=25查图2-1a得：k1=165，k2=27， k3=8.1， k4=3.2选异丁烷为参考组分，则由和t=25查图2-1a得p=2800kpa：k1=6.1，k2=1.37， k3=0.44， k4=0.2114 由和t=25查图2-1a得p=1550kpa：k1=11.0，k2=2.2， k3=0.70， k4=0.306由和t=25查图2-1a得p=1800kpa：k1=9.6，k2=1.9， k3=0.62

16、， k4=0.27则混合物在25时的泡点压力为1800kpa。 c.t=25，p=1mpa=101.3kpak1=165，k2=27， k3=8.1， k4=3.2 故在t=25，p=1mpa大气压时的气相分率等于1。2. 已知第一脱甲烷塔的进料组成及操作条件下各组分的相平衡常数如下表所示，要求甲烷的蒸出率为98%，乙烯的回收率为96%，试分别按清晰分割和不清晰分割方法计算馏出液和釜液的组成，并比较两种计算结果。序 号1234567组 分h2ch4c2h4c2h6c3h6c3h8c4xif/摩尔%33.85.833.225.70.500.200.70ki/1.70.280.180.0330.0

17、220.004解： 取100kmol进料为基准，选取甲烷为轻关键组分，乙烯为重关键组分。按清晰分割的概念，组分1为轻组分，全部从塔顶馏出液在采出，组分4、5、6、7为重组分，全部从塔釜液中采出。由于甲烷的蒸出率为98%； 乙烯的回收率为96%；或；将计算结果列表如下：组 分h2ch4c2h4c2h6c3h6c3h8c40.3380.580.3320.2570.0050.0030.0071.0000.8280.1390.033/1.000/0.0020.5380.4340.0080.0050.0121.00033.85.6841.328/40.8120.11631.87225.700.500.3

18、00.7059.188不清晰分割物料衡算由计算各组分的相对挥发度，结果列表。序 号1234567组 分h2ch4c2h4c2h6c3h6c3h8c4xif/摩尔%33.85.833.225.70.500.200.70ki/1.70.280.180.0330.0220.004i3/6.0711.00.6430.1180.0790.014 由于氢气的相对挥发度很大，该组分全部从塔顶馏出液中采出。由和分别计算组分4、5、6、7的分布。对组分4：；而由此计算得；对组分5：；而由此计算得；将计算结果列表如下：组 分h2ch4c2h4c2h6c3h6c3h8c40.3380.580.3320.2570.0

19、050.0030.0071.0000.8240.1390.0320.005/1.000/0.0020.5400.4320.0080.0050.0121.00033.85.6841.3280.189/41.0010.11631.87225.5110.500.300.7058.9993. 某裂解气组成如下表所示。 组 分h2ch4c2h4c2h6c3h6i-c4h100.1320.37180.30200.0970.0840.01321.000现拟以i-c4h10馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%的乙烯，原料气的处理量为100kmol/h，塔的操作压力为4.052mpa，塔的平均温度按-14计，求：

20、为完成此吸收任务所需最小液气比。操作液气比若取为最小液气比的1.5倍，试确定为完成吸收任务所需理论板数。各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。塔顶应加入的吸收剂量。解：选乙烯为关键组分，查得在4.052mpa和-14下各组分的相平衡常数列于下表。a.最小液气比的计算在最小液气比下，9，b.理论板数的计算操作液气比关键组分的吸收因子为理论板数c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成由和以及；进行计算结果见表。组 分h2ch4c2h4c2h6c3h6i-c4h100.1320.37180.30200.0970.0840.01321.000ki/3.150.720.500.1450.056，km

21、ol/h13.237.1830.29.78.41.32100.0a/0.33941.4852.13847.37419.09300.33940.990.9951.0001.00013.224.5610.3020.04850038.11150.34640.64450.00790.0013d.吸收剂量塔内气体的平均流率为：塔内液体的平均流率为：由，得4. 在一精馏塔中分离苯（b），甲苯（t），二甲苯（x）和异丙苯（c）四元混合物。进料量200mol/h，进料组成zb=0.2,zt=0.1,zx=0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：=2.25，=1.0，=0.33，=0.

22、21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配解：根据题意顶甲苯为轻关键组分，异丙苯为重关键组分，从相对挥发度的大小可以看出，二甲苯为中间组分，在作物料衡算时，初定它在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算修正物料衡算如下组分 进料 馏出液釜液b4040-t 60600.995600.005x 20218c 解得 d=101.86 w=98.14=0.5861 =0.0031=0.00157 =0.8135=7.35解得 =1.05mol； =18.95mol组分进料b4040t60600.995600.005x201.05

23、18.95c80组分b0.39640t0.59160.0030x0.01040.1912c0.001580.8057=7.37组分进料馏出液釜液数量mol%数量mol%数量mol%苯40204039.643甲苯603059.759.1670.33.02二甲苯20101.041.0318.9619.13异丙苯5. 在101.3kpa压力下氯仿a.-甲醇b.系统的nrtl参数为： =8.9665j/mol，=-0.83665j/mol，=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。安托尼方程（：pa；t：k）氯仿：甲醇：解：设t为53.5则=76990.1=64595.6由，=0.06788=1.2852=

24、-=0.1755求得=0.32=1.2092=0.8971=69195.98pa101.3kpa设t为60则=95721.9=84599.9-=0.1235设t为56则=83815.2=71759.3-=0.1553求的当-=0.1553时求得=0.30=1.1099=0.9500=75627.8pa101.3kpa6. 乙醇-苯-水系统在101.3kpa，64.86形成恒沸物，其组成为22.8mol%乙醇a.，53.9mol%苯b.和23.3mol%水c.，利用恒沸点气相平衡组成与液相组成相等这样有利条件，计算在64.86等温分离该恒沸混合液成为三个纯液体产物所需的最小功。解：在等温等压条件

25、下，将其分离成纯组分时所需最小功为 设为理想溶液，若7. 试求环境温度下，下表所示的气体分离过程的最小功。组分c2c3n-c4n-c5n-c6进料 kmol/h30200370350501000产品1 kmol/h301924226产品1 kmol/h836635050774解：求出各物流的组成组分c2c3n-c4n-c5n-c6进料 kmol/h30200370350501000xif0.030.200.370.350.051.00产品1 kmol/h301924226xi10.1330.8500.0171.00产品1 kmol/h836635050774xi20.0100.4730.452

26、0.0651.00 8. 将含丙稀80%（摩尔）和丙烷20%的料液在常压下分离为含丙稀99.6%和5%的两股产品，试求分离最小功。设料液和产品均处于环境温度298k，料液可以当作理想溶液。解：设料液量为1kmol，计算两股产品的量： 联列解得：0.7928kmol, 0.2072kmol分离最小功由式（6-15）计算：=0.7928(0.996ln0.996+0.004ln0.004)+0.2072(0.05ln0.05+0.95ln0.95) -(0.8ln0.8+0.2ln0.2)rt0 =0.4386r t0=1087.4kj/kmol料液9. 已知某混合0.05乙烷,0.30丙烷0.6

27、5正丁烷(摩尔分率),操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算,试求其泡点温度. 乙烷:k=0.13333t+46667 丙烷： k=0.06667t+1.13333 正丁烷： k=0.02857t+0.08571 (t的单位为) 设温度为了10，用泡点方程kixi=1进行试差，不满足泡点方程，设温度为7.2，重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2，结果见表。组份组份设温度为10设温度为7.2圆整kikixikikixi乙烷0.056.80000.3406.42660.3210.323丙烷0.301.80000.5401.61340.4840.487正丁烷0.650.37140.2410.

28、29140.1890.1901.001.1210.9941.00010. 已知某混合0.05乙烷,0.30丙烷0.65正丁烷(摩尔分率),操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算,试求其露点温度. 乙烷:k=0.13333t+46667 丙烷： k=0.06667t+1.13333 正丁烷： k=0.02857t+0.08571 (t的单位为)设温度为24，用泡点方程yi/ki=1 进行试差，不满足露点方程，设温度为 23，重新试差，满足露点方程，露点温度为23,结果见表。组份组份设温度为24设温度为23圆整kikixikikixi乙烷0.058.66660.0068.53330.0060.006丙烷0.302.73340.1102.66670.1120.113正