化学工程与工艺传质与分离复习题

1、传质与分离复习题一、单项选择题1计算溶液泡点时，若i =1i X i -10，则说明（ C）A. 温度偏低 B.正好泡点 C.温度偏高 D. 冷液进料2萃取精馏时若饱和液体进料，则溶剂加入位置点：（A）A. 精馏段上部 B.进料板 C.提馏段上部 D.精馏段下部3在一定温度和组成下，A ，B 混合液的总蒸汽压力为P ，若P P A S ，且P P B S ，则该溶液（A)A. 形成最低恒沸物 B.形成最高恒沸物 C.不形成恒沸物4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（C）A .提高压力 B .升高温度 C.增加液汽比 D.增加塔板数5分离过程的特征是 (C )A. 熵增加过程

2、B. 熵不变的过程 C. 熵减小的过程 D. 自发过程6三对角矩阵法在求得X ji 后由什么方程来求各板的温度（ A）A 热量平衡方程 B.相平衡方程 C. 物料平衡方程7简单精馏塔是指 （C）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8下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的 （B）A.全塔效率可大于1 B.总效率必小于1C.Murphere板效率可大于1 D.板效率必小于点效率9下列哪一个是速率分离过程 （C）A.蒸馏 B.吸收 C.膜分离 D.离心分离10形成二元最高温度恒沸物的溶液的压力组成图中，P-X 线是（D）A

3、.曲线 B.直线 C.有最高点D. 有最低点11. 当把一个常人溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（C）A.露点 B.临界点 C.泡点 D.熔点12设计变量数就是 （D）A.设计时所涉及的变量数 B.约束数C. 独立变量数与约束数的和 D.独立变量数与约束数的差13如果二元物系，1=1,2=1,则此二元物系所形成的溶液一定是（B）A . 正偏差溶液 B .理想溶液 C.负偏差溶液 D.不确定14下列哪一个不是吸收的有利条件（A）A.提高温度 B.提高吸收剂用量 C.提高压力 D.减少处理的气体量15下列关于吸附过程的描述哪一个不正确 （C）A. 很早就被人们认识，但没有工业化 B.可以分离气体混

4、合物C.不能分离液体混合物 D.是传质过程1下列哪一个是传质分离过程 （B）A.超滤 B.吸收 C.沉降 D.离心分离2lewis 提出了等价于化学位的物理量 （A）A.蒸馏 B.吸收 C.膜分离 D.离心分离3二元理想溶液的压力组成图中，P-X 线是 （B）A.曲线 B.直线 C.有最高点 D.有最低点4汽液相平衡K 值越大，说明该组分越 （A）A.易挥发 B.难挥发 C.沸点高 D.蒸汽压小5当物系处于泡、露点之间时，体系处于 （D）A.饱和液相 B.过热蒸汽 C.饱和蒸汽 D.气液两相6约束变量数就是 （D）A.过程所涉及的变量的数目 B.固定设计变量的数目C.独立变量数与设计变量数的和

5、D.变量之间可以建立的方程数和给定的条件7简单精馏塔是指 （C）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8下列哪一个不是影响吸收因子的物理量 （B）A.温度 B. 气体浓度 C.压力 D.吸收剂用量9某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成x A =0.5时泡点为t 1，与之相平衡的气相组成y A =0.75时，相应的露点为则 （A）A t 1 = t2 B t 1 t2 D 不能确定10当体系的yi-yi*0时 （B）A. 发生解吸过程 B.发生吸收过程 C. 发生精馏过程 D.没有物质的净转移11. 如果二元物系有

6、最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（A）A 正偏差溶液 B 理想溶液 C 负偏差溶液 D 不一定12下列关于吸附过程的描述哪一个不正确 （C）A. 很早就被人们认识，但没有工业化 B.可以分离气体混合物C. 不能分离液体混合物 D.是传质过程13从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的(X L /X H )j +1 比由提馏段操作线方程计算得更大，则加料板为 （A）A. j板 B. j+1板 C. j+2板14当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确 （D）A. 所需理论板数最小 B.不进料 C.不出产品 D.热力学效率高15如果二元物系，A120,则此二元物系所形成

7、的溶液一定是（C）A.正偏差溶液 B.理想溶液 C.负偏差溶液 D.不确定1下列哪一个是机械分离过程 （C）A.蒸馏 B.吸收 C.离心分离 D.膜分离2一个多组分系统达到相平衡，其气液平衡条件表示正确的为DA. i = i .B i = j C i = L Vj D i = i L V3汽液相平衡K 值越大，说明该组分越 （A）A.易挥发 B.难挥发 C.沸点高 D.蒸汽压小4逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡（B）A 塔顶 B 塔底 C 塔中部 D 塔外部5当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确 （D）A. 所需理论板数最小 B.不进料 C

8、.不出产品 D.热力学效率高6下列哪一个过程不是闪蒸过程 （D）A.部分气化 B.部分冷凝 C.等含节流 D.纯组分的蒸发7下列关于简捷法的描述那一个不正确 （C）A.计算简便 B.可为精确计算提供初值C.计算结果准确 D.所需物性数据少8完全不互溶的二元物系，当达到汽液平衡时，溶液的蒸气压力小（ A）A.只与温度有关 B.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关C.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关9气液两相处于平衡时 （C）A . 两相间组份的浓度相等 B . 只是两相温度相等C. 两相间各组份的化学位相等 D. 相间不发生传质10对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物

9、（B）A.一定是为塔底产品得到 B.一定是为塔顶产品得到C.可能是塔项产品，也可能是塔底产品 D.视具体情况而变11. 当把一个常人溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（C）A.露点 B.临界点 C.泡点 D.熔点12平衡常数较小的组分是 （D）A.难吸收的组分 B.最较轻组分C.挥发能力大的组分D. 吸收剂中溶解度大的组分13对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（B）A.一定是为塔底产品得到 B.一定是为塔顶产品得到C.可能是塔项产品，也可能是塔底产品 D.视具体情况而变14在吸收操作过程中，任一组分的吸收因子Ai 与其吸收率i 在数值上相应是（C）A. Aii15只有重非关键组分时

10、，则以何处为起点逐板计算（B）A.塔顶往下 B.塔釜往上 C .两端同时算起1在一定温度和压力下，由物料组成计算出的K i X i -10，且Z i /K i 微滤超滤 B微滤反渗透超滤 C微滤超滤反渗透 D超滤微滤反渗透1. 计算溶液露点时，若y i /K i -10C，且i =1Z i /K i 闪蒸压力计算之前要核实闪蒸问题是否成立；绝热闪蒸：Q=0，进料温度闪蒸温度，进料压力闪蒸压力计算分为宽沸程混合物和窄沸程混合物分开计算37、简述萃取塔操作要注意的事项。答：a. 气液相负荷不均，液相负荷远大于气相负荷；. 塔料的温度要严控制；c. 回流比不能随意调整。38、简述吸附剂的选择原则答：

11、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。35. 说出4种恒沸剂的回收方式。（1）冷疑分层回收 （2）过冷分层回收（3) 变压精馏回收（4）萃取回收 （5）盐析回收36怎样判断混合物在T ，P 下的相态对进料作如下检验。 T =T B 进料处于泡点，=0k i Z i 1 T T B 可能为汽液两相区，0T D 进料为过热蒸汽37. 影响气液传质设备处理能力的主要因素有哪些？答：(1)液泛 (2)雾沫夹带 (3)压降 (4)停留时间38. 简述精馏和吸收过程的主要不同点。答：(1)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

12、对挥发度不同使组分分离。（2）塔形式不同。（3）传质形式不同。吸收是单向传质，精馏是双向传质。（4）温度范围、变化不同。(5)物料的预分布不同。(6)精馏有两个关键组分，吸收只有一个关键组分。(7)组分分布不同。36工艺角度简述萃剂的选择原则。答：a. 容易再生，即不起化学反应、不形成恒沸物、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。37. 吸附过程的优点。答：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。38说明精馏过程回流比对分离费用影响。答：在进料组成、状态、塔压与分离要求一定的情况下，精馏塔的主要能耗有操作费(

13、即加热蒸汽费和冷却水费用) 和固定设备费。操作费是随回流比的增大而增大的，而固定设备费中的塔设备费用是与塔级数成正比的，当R=Rmin=1.14时，级数为无穷多，即塔费用为无穷大；当R Rmin 时，级数突然下降，设备费也徒然下降，总能耗最小点多出现在Rmin=(1.11.25)Rmin.35简述绝热闪蒸过程的特点答：绝热闪蒸过程是等焓过程，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。36简述工业生产中的吸收过程有哪些？答：(1)净化或精制气体为除去原料气中所含的杂质，吸收是最常用的方法。（2）分离气体混合物用以得到目的产物或

14、回收其中一些组分。(3)将最终气态产品制成溶液或中间产品将气体中需用的组分以指定的溶剂吸收出来，成为液态的产品或半成品。(4)废气治理。37. 确定精馏操作的操作压力要考虑哪些因素？答：确定操作压力应考虑四方面的影响：(1) 塔顶蒸汽的冷凝温度和塔釜液体的沸腾温度；（2) 对组分问相对挥发度的影响；（3）塔的造价和操作费；(4)对传质分离效率的影响。38简述膜分离过程的特点答： (1)不发生相变，能耗低；（2）常温操作，适用于热敏感物质；(3)膜分离技术适用范围广；(4)膜分离装置简单，易控制，分离程度高。6、 计算题六、计算题39、含45(摩尔分数，以下同) 的苯一甲苯混合液用连续精馏进行分

15、离，每小时处理料液量5000kg 。要求塔顶馏出液中含苯98，塔釜产物中含甲苯95。料液在饱和液体下加入塔中，操作回流比R=2.5。试应用简捷算法进行估算分离所需的理论级数和加料位置。苯与甲苯的平均相对挥发度a=2.41。附图吉利兰关联图40、有一精馏过程如下图所示，已知塔顶冷凝器换热负荷QD=5000kJs ，塔顶气体冷凝温度为65，所用冷却剂温度为30；塔釜再沸器换热负荷为QR=6500kJs ，塔釜液体沸腾温度为120，所用加热剂温度为160；环境温度为25。(1)试求过程消耗的净功?(2)若该过程系统有效能改变值为420kJ s ，求此过程的热力学效率。39要求在常压下分离环己烷(1)

16、(沸点808) 和苯(2)(沸点802) ，它们的恒沸组成为苯0502(摩尔分数) ，恒沸点774，现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精馏，丙酮与环己烷形成恒沸物，恒沸组第10页/(共18页)成为060(环己烷摩尔分数) ，若希望得到几乎纯净的苯，试计算：(1)所需恒沸剂量；(2)塔顶、塔釜馏出物各为多少(以100kmol h 进行计算)40. 拟进行吸收的某厂裂解气的组成及在吸收塔内操作压力为1MPa 操作温度为308K 下的相平衡常数如下表：组分 yN+1 Ki(1) 计算操作液气比为最小液气比的115倍时异丁烷组分被吸收90时所需的理论级数；(2)丙烷的吸收率。39试求将下列溶液在等温、等压下分离

17、成纯组分所需的最小分离功：（假设溶液为理想溶液，环境温度为20，1013kPa 条件下）。 (1)含苯44的苯一甲苯溶液； (2)含苯5的苯一甲苯溶液； 40. 某原料气组成如下表：组分 y 0(摩尔分率)CH 4C 2H 6C 3H 8i-C 4H 10 n-C 4H 10 i-C 5H 12 n-C 5H 12 n-C 6H 140.0450.0150.0250.045甲烷 26.5 19乙烷 6.5 3.6丙烷 4.5 1.2异丁烷 12.5 0.530.765 0.045 0.035 0.025现拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收，平均吸收温度为38，压力为1.013

18、Mpa ，如果要求将i-C4H10回收90%。试求： 为完成此吸收任务所需的最小液气比。操作液气比为组小液气比的1.1倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。 39. 有一精馏过程如下图所示，已知塔顶冷凝器换热负荷QD=5000kJs ，塔顶气体冷凝温 度为65，所用冷却剂温度为30；塔釜再沸器换热负荷为Q R =6500kJs ，塔釜液体沸腾温度为120，所用加热剂温度为160；环境温度为25。(1)试求过程消耗的净功?(2)若该过程系统有效能改变值为420kJ s ，求此过程的热力学效率。40.现拟以i-C 4H 10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

19、，塔的操作压力为4.052Mpa ，塔的平均温度按-14计，求： 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。 在39. 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。40. 用烃油吸收含85%乙烷，10%丙烷和平演变%正丁烷（摩尔百分率）的气体，采用的油气比为1，该塔处理的气体量为100kmol/h操作压力为3大气压，

20、实际板数为20块，板效率为25% . 计算：（1）. 平均温度为多少，才能回收90%的丁烷；（2）各组份的平衡数。（3）吸收因子、吸收率； 操作务件下各组分的平衡常数如下：乙 烷： K=0.13333t+5.46667 丙 烷: K=0.06667t+1.3333正丁烷: K=0.02857t+0.08571 (t的单位为)39、含45(摩尔分数，以下同) 的苯一甲苯混合液用连续精馏进行分离，每小时处理料液量5000kg 。要求塔顶馏出液中含苯98，塔釜产物中含甲苯95。料液在饱和液体下加入塔中，操作回流比R=2.5。试应用简捷算法进行估算分离所需的理论级数和加料位置。苯与甲苯的平均相对挥发度

21、a=2.41。0. 950. 98lg 1-0. 980. 05 解：（1）计算N m=N m =7.8 lg 2. 41（2）计算Rm =10. 982. 41(1-0. 98)=1.48 -2. 41-10. 451-0. 45(3) 计算N=N -Nm N -7. 8R -Rm R -Rm 2. 5-1. 48=0. 291 ，N +1N +1R +1R +12. 5+1N -7. 8=0. 751-0. 2910. 5668=0. 377 N +1N -7. 8=0. 35 查吉利兰关联图：N +1()解得 ： N=12.540、解：（1） 根据精馏过程的净耗功公式： -W 净=Q R

22、 1-T 0T R T 0 -Q C 1-T C -W 净=6500 1-(2) 热力学效率： =298298-5000 1-=1944kw 160+27330+273B 分离-W 净100%=420100%=21.6% 194439、解：以100kmol/h进料为基准，设丙酮恒沸剂的用量为S kg ，恰好与料液中的环己烷组成恒沸物，进料量和塔顶恒沸物的量和组成分别为F 、D ，Xm,X iD对环己烷作物料衡算：D X 1，D =F X 1F ； D =Fx 1, Fx 1, D =1000. 498=83kmol/h 0. 60恒沸剂 S 的用量S =Dx 3, D S= 830.40=33

23、.2kmol/h由于塔斧希望得到几乎纯净的苯，W =W 2=Fx 2, F =1000.502=50.2kmol/h40、解： 关键组分为异丁烷（1） L =关K 关=0. 900. 53=0. 477 V miL L =1. 15 =1. 150. 477=0. 549 V V miLVK 关0. 549= =1. 035 0. 53 A 关=-A lg -1-1=7. 72 N = lgA (2) A =L 0. 549=0. 4575 VK 1. 2A N +1-A 0. 4575(7. 72+1)-0. 4575=0. 457=45.7% =N +1A -10. 45757. 72+1-139、解： 由于假设溶液为理想溶液：-W min, T =RT n x ln x -n x ln x k i , k i , k j i , j i , j 进i 出i在等温条件下，将其分离成纯组分时所需最小功为：-W min, T =-RT nF x i , F ln x i , F ， 若nF=1kmol/h(1) -W min, T =-RT nF xnF x i , F ln x i , F =- 8.3142980.44ln0.44+0.56ln0.56 =1699.44kJ/kmol (2) -W min, T =-RT i