化工分离工程考试答案

1、2021化工别离过程期中考试试题答案一、填空题每空1分，共20分1. 传质别离过程分为平衡别离过程和速率别离过程两大类。2. 别离作用是由于参加别离剂而引起的，因为别离过程是混合过程的 逆过程。3. 汽液相平衡是处理传质别离过程的根底，相平衡的条件是各相温度压 力相等，各组分在每一相中的化学位相等。4. 当混合物在一定的温度、压力下，进料组成 乙和相平衡常数Ki满足KiZi 1, ZiKj 1 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。5. 精馏塔计算中每块板由于组成改变而引起的温度变化，可用泡露点方 程确定。6. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为设计型计算和操作型

2、计算。7. 最低恒沸物，压力降低使恒沸组成中汽化潜热小的组分增加。8. 萃取精馏中塔顶产品不合格时，经常采取增加萃取剂用量或减小进料 量的措施使产品到达别离要求。9. 吸收有1个关键组分，这是因为单向传质的缘故。10. 吸收剂的再生常采用的是用蒸汽或惰性气体的蒸出塔、用再沸器的蒸出 塔和用蒸馏塔。、单项选择题每题1分，共10分1. 吸收属于AA.平衡别离；B.速率别离；C.机械别离；D.膜别离。C2. 计算溶液泡点时，假设KiXi 1 0,那么说明Ci 1A.温度偏低；B.正好泡点；C.温度偏高3. 如果体系的汽相为理想气体，液相为非理想溶液；那么相平衡常数可以简化表Ps$LB. KiiC.

3、Ki'P$VL示为D A. Ki七D. KiiPA.易挥发；B.难挥发；C沸点高；D.蒸汽压小。5. 如果塔顶采用全凝器，计算塔顶第一级的温度可以利用方程B A.泡点方程；B.露点方程；C.闪蒸方程；D.相平衡方程。6. 计算在一定温度下与液相组成成平衡的汽相组成和压力的问题是计算B A.泡点温度；B.泡点压力；C.等温闪蒸；D.露点压力。7. 精馏中用HNK表示C A.轻关键组分；B.重关键组分；C.重非关键组分；D.轻非关键组分。8. 以下描述中，不属于萃取精馏中溶剂的作用的是D A.稀释作用；B.对组分相互作用不同；C.与某组分形成正偏差溶液；D.与某组分形成共沸物。9. 在一定

4、温度和组成下，A，B混合液的总蒸汽压力为P,假设P pA5，且P PeS， 那么该溶液A A.形成最低恒沸物；B.形成最高恒沸物；C.不形成恒沸物。10. 对吸收有利的操作条件为C A.低温低压；B.高温高压；C高压低温；D.低压高温。三、简答题每题5分，共15分1. 简述别离过程的特征？什么是别离因子，表达别离因子的特征和用途答：别离过程的特征：别离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别离因子表示任一别离过程所到达的别离程度。定义式: 根据实际产品组成，别离因子与1相差越远，那么可到达有效的别离2. 什么叫清晰分割法，什么叫

5、非清晰分割法？什么是分配组分与非分配组分?非关键组分是否就一定是非分配组分？答：清晰分割法指的是多组分精馏中馏出液中除了重关键组分HK之外，没有其 它重组分；釜液中除了轻关键组分LK之外，没有其它轻组分。非清晰分割说明 各组分在顶釜均可能存在。在顶釜同时出现的组分为 分配组分；只在顶或釜出现的组分为 非分配组分。 一般情况下，LK、HK和中间组分为分配组分；非关键组分可以是分配组分， 也可以是非分配组分，所以非关键组分不一定是非分配组分。3. 萃取精馏中，萃取剂在何处参加？为何？答：在萃取精馏塔顶下几块理论板、进料板以上几块理论板处参加，在进料板以 上几块板参加可以使全塔范围内保持较高的溶剂浓

6、度， 在塔顶下保存几块理论板 是为了防止萃取剂从萃取精馏塔顶带出，起到回收溶剂的作用。L1ih进料板1 1四、分析题10分分析右图进料级的设计变量，得出：Nv、Nc、Ni、Nx、Na 物流含c个组分，要求列出具体步骤。解：独立变量数：5 c 2 5c 10约束关系数：物料平衡式 c能量平衡式1相平衡式 cL、V温度、压力相等2Nce2c+3所以Nve Nce 5c 10 2c 3 3c 7单元压力 1Nxe3c+7可调设计变量 Nae Nie Nxe 3c 7 3c 70五、计算题每题15分，共45分1.正己烷1,正庚烷2,正辛烷3三元混合物送入精馏塔别离，进料组成及相对挥发度见下表。要求馏出

7、液中正庚烷浓度 X2, D< 0.01 摩尔分数，釜液中正己烷浓度X1,w<0.01 摩尔分数。进料流率为100kmol/h。组分摩尔分率平均相对挥发度10.335.2520.332.2730.341.00求：1用清晰分割法计算组分在塔顶和塔釜分配，用物料平衡表表示不需要 核算清晰分割的合理性；2计算最少理论板数。解：根据题意，组分1为轻关键组分，组分2为重关键组分，组分3为重组分, 采用清晰分割法，根据物料衡算关系可列下表：组分进料 fi/kmol/h馏出液d釜液Wi13333-0.01W0.01W2330.01D33-0.01D334034合计100DW根据物料衡算，有方程组：

8、| 100 D WD=32.65kmol/hD 33 0.01 0.0DW=67.35kmol/h那么馏出液和釜液组成列表如下:组分进料fi馏出液d组成Xi,D釜液Wi组成Xi,w13332.32650.990.67350.012330.32650.0132.67350.48533400340.505合计10032.65167.351NmlgXAXAXB DXB W0.990.010.010.485lg ABlg5.252.2710.112.某二元系，活度系数和饱和蒸汽压关系式如下,试求组成为X10.75 (摩尔分用芬斯克公式求解最少理论板数:数)时，该物系共沸温度与共沸压力2 2：In 1

9、(In 3)x2 ；In 2 (In 3)治sln P6.151010Tln F2s6.871440解：共沸精馏：12 A 1 那么；P(Fs 饱和蒸汽压,KPa； T温度，K)两边取对数:In 1PsInpSPs6.87(6.15 罕)联立上式有In 3x；x；0.72将Xi=0.75, X2=0.25代入上式计算得共沸温度：T=338.77K那么有exp(ln 3)20.25 1.0711exp(ln 3)0.7521.8552Psexp(6.15exp(6.871010 )338.77)1440 )338.77)23.7748KPa13.7265KPa那么，共沸压力为:P1x1 s1x1

10、P2s1.85520.25 13.72651.0711 0.75 23.774825.4647KPa3.含86%C2H6，9%QH8和5%n-C4H10 摩尔分数的气体在 0.3MPa绝压下，用 分子量为180的烃油吸收。塔的操作温度为 38 C,具有10块理论板，正丁烷 的吸收因子为0.9。1000kmol富气进料，试计算：1所需的油气比；2尾 气的量和组成？ 3所需的吸收油量是多少？组分C2H6C3H8n-CM 10Ki ( 38 C, 0.3MPa10.53.71.15解：A 0.9，理论板数为10,贝U有0.8543A N 1 AAA110.90.9110.91又T A关 LAkKk 0.9 1.15 1.035K关 VV K K尾气的量和组成见下表:塔顶尾气进料相平吸收被吸 吸收组成y组分Vn+1,衡常因子，收量，数量，率，(mol 分kmol数KAVN 1VN 1(1)C2H686010.50.098570.0985784.77755.230.9148C3H8903.70.27970.279725.1864.820.0765n-C4H 10501.150.90.854342