《分离工程》试卷及答案

1、一、填空（每空2分，共20分）1 、如果设计中给定数值得物理量得数目等于 设计变量，设计才有结果。2 .在最小回流比条件下，若只有重组分就是非分配组分，轻组分为分配 组分，存在着两个恒浓区，出现在 精镭段与进料板位置、3 .在萃取精镭中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分1形 成具有较强正 偏差得非理想溶液，与组分2形成负偏差或理想溶7取，可提高组分1对2得相对挥发度。4 。 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率得增强程度 ，增强 因子E得定义就是化学吸收得液相分传质系数（kL）/无化学吸收得液相 分传质系数（k°L）_。5、对普通得N级逆流装置进行变量分析，若组分

2、数为C个，建立得MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N =N（2C+ 3 ）_个。5 、热力学效率定义为L实际得分离过程就是不可逆得，所以热力学效率必定 于1。7。 反渗透就是利用反渗透膜选择性得只透过溶剂得性质，对溶液 施加压力，克服溶剂得渗透压，就是一种用来浓缩溶液得膜分离 过程。二、推导（20分）1。由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。式中：Ki相平衡常数；气相分率（气体量/进料量）。三、简答(每题5分，共25分)1 .什么叫相平衡？相平衡常数得定义就是什么？由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热 力学上瞧物系得自由始最小；动力学上瞧相间表观传递速

3、率为零、Ki=y/x 1 o2 .关键组分得定义就是什么；在精储操作中，一般关键组分与非关键组分在顶、釜得分配情况如何？由设计者指定浓度或提出回收率得组分。LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制；LNKlr部或接近全部在塔顶出现；HNK全部或接近全部在塔釜出现。3 .在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中得溶质而流量在下降过 程中不断增加，气体得流量相应得减少，因此气液相流量在塔内都不能视 为恒定。4 .在精储塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率 ？在中间再沸器所加入得热量其 温度低于塔底加入

4、热量得温度，在中间冷凝器所引出得 热量其温度高于塔顶引出热量得温度，相对于无中间换热器得精储塔传热温差小，热力学效率高、5 .反应精储得主要优点有那些？(1)产物一旦生成立即移出反应区；(2)反应区反应物浓度高，生产能 力大;(3)反应热可由精储过程利用；(4)节省设备投资费用;(5)对于难分 离物系通过反应分离成较纯产品。四、计算(1、2题10分,3题15分，共35分)1o将含苯0、6(mol分数)得苯(1) 一甲苯混合物在1 0 1、3kPa下绝热闪蒸，若闪蒸温度为 9 4 C,用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求？已知:94 C 时 Pi°=152、56kPa P2°

5、=61o 59kPa2、已知甲醇（1）与醋酸甲酯（2）在常压、54c下形成共沸物，共沸组成 X2=0o 65（mol分率），在此条件下：求该系统得活度系数。30气体混合物含乙烷0.50、丙烷0、4、丁烷0。1（均为摩尔分数），用 不挥发得烂类进行吸收，已知吸收后丙烷得吸收率为 81 %，取丙烷在全塔 得平均吸收因子A=1、26，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液 汽比到原来得2倍，此时丙烷得吸收率可达到多少。2006 2 0 0 7学年第2学期考试参考答案（A）卷一、填空（每空2分，共2 0分）1。 设计变量 。2。 精镭段与进料板。3。 正；负偏差或理想。4。 化学吸收得液相分传质系

6、数（kL）/无化学吸收得液相分传质系数（k0L）、5。 NC+N C + 2N+N=N（2C+3）、6、;小。7、溶剂；溶剂得渗透压。二、 推导（2 0分）1 O设物料衡算式：（1）相平衡关系式：（2）（3）将（3）代入整理：将（2）代入整理：（5）2.GiMLj1X,j1 Vj1yi,j1FjZ,j（Lj 5）为（VjWj）y,j 0Gi,jyi,jKi,jxi,j0C SYGjyi,j1.0 01 1C SXGjx,j 1.0 01 1GjHLj1hj 1 Vj 1Hj1 FjHF,j （Lj U j）hj（Vj Wj）Hj Qj 0三、 简答（每题5分，共25分）1 .由混合物或溶液形成

7、若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力 学上瞧物系得自由始最小；动力学上瞧相间表观传递速率为零。Ki = yi/ x 1 o2。由设计者指定浓度或提出回收率得组分。LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制；LNK全部或接近全部在塔顶出现；H N。部或接近全部在塔釜出现。2 .吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中得溶质而流量在下降 过程中不断增加，气体得流量相应得减少，因此气液相流量在塔内 都不能视为恒定。3 .在中间再沸器所加入得热量其温度低于塔底加入热量得温度，在 中间冷凝器所引出得热量其温度高于塔顶引出热量得温度，相对于无中间换热器得精储塔传

8、热温差小，热力学效率高、4 . （ 1 ）产物一旦生成立即移出反应区;（2）反应区反应物浓度高，生 产能力大;（3）反应热可由精储过程利用；（4）节省设备投资费 用;（5 ）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。四、计算（1、2题10分,3题1 5分，共35分）1 。同时存在，为汽液平衡态，满足闪蒸条件。2 .3 。一、填空（每空2分，共20分）1、传质分离过程分为一平衡分离过程与速率分离过程两大类。2、一个多组分系统达到相平衡得条件就是所有相中得 温度、压 力相同，各相组分得逸度相同 。3.在变量分析中同定设计变量通常指进料物流得变量与装置得压力、4、某二元系常压下汽液平衡数据在 yx图中摘

9、录如下：x 1=0。2 5时,y 1=0.35;x1=0、8时,y1=0、6 2 ,该系统一定形成共沸物，这就是因为在yx图中,平衡线与对角线相交（也可其它表示法）_。5 o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方程按类型分为三组，即、o6。精镭与吸收操作在传质过程上得主要差别就是07、在ABC三组分精微中，有 个分离方案、8、超滤就是以压力差为推动力,按粒径不同选择分离溶液中所含 得微粒与大分子得膜分离操作。二、分析（2 0分）1、对再沸器（图1）进行变量分析，得出:，回答对可调设计变量如何指定、2、溶液中1,2组分形成均相共沸物，分析共沸时活度系数与

10、饱与蒸汽压 之间得关系可用式：表示。三、简答（每题5分，共20分）1 .常压下分离苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系数法计算该物系 相平衡常数K得简化形式就是什么方程？并说明理由、（提示:）2 .在萃取精储中，由相对挥发度表达式分析，为什么在加入萃取剂后 会提高原溶液得相对挥发度？3 .精储过程得热力学不可逆性主要由哪些原因引起 ？4 .在固定床吸附过程中，什么就是透过曲线？在什么情况下，吸附剂 失去吸附能力需再生？组分A B C D摩尔分率0.060。170、320、451。002。5 8 1、99 1 .0 00。84已知塔顶B得回收率为95 %，塔釜C得浓度为0、9，按清晰分割法物 料衡算

11、;不对非关键组分校核，计算最少理论板数、2 、用水萃取精储醋酸甲酯（1）与甲醇（2）二组分溶液，若Xs=0、8,储出液量为100 k mol/h,且储出液中不含水，回流比取1。1 ,溶剂瞧成不挥发 组分，计算水得加入量。3 .某气体混合物含甲烷9 5%,正丁烷5%,现采用不挥发得烧油进行吸 收，油气比为1 ： 1，进塔温度均为3 7c，吸收塔压力为3 04 kPa ,今 要从气体中吸收80%得丁烷，求所需理论板数。四、计算（1、2题15分，3题10分，共40分）1、已知某精镭塔进料组成与操作条件下得平均相对挥发度如下已知该条件下：2 0 06-2007学年第二学期考试参考答案(B)卷一、填空(

12、每空2分，共2 0分)1 .平衡分离过程与速率分离过程 。2 、 温度、压力相同，各相组分得逸度相同。3 。 进料物流得变量与装置得压力 。4、 在y- x图中，平衡线与对角线相交(也可其它表示法)。5、 修正得M方程、 S方程、与修正得H方程、6、 精储为双向传质，吸收为单向传质、7、 2 、8、 粒径不同 。二、分析(20分)1。Nv3(C 2) 13C7Nc： 方程数目物料平衡式C热量平衡式1相平衡方程式C两相T、P相等2合计： 2c 3Ni (3C 7) (2C 3) C 4Nx (C 2) 1 C 3Na (C 4) (C 3) 1指定:温度、热负荷、气化分率等之一均可、1P1s2。

13、共沸时：12 k 1 (理想气体，非理想溶液 )k22P2p三、简答1答:常压下分离苯、甲苯、二甲苯混合物，为低压下分子结构相似物系 汽液相都为理想系，有：2答:在萃取精储中，原溶液汽相为理想气体，液相为非理想溶液， 对于特定物系，不可改变，要使只有增加，力口 S后可使、，加入萃取剂后会 提高原溶液得相对挥发度。3答：压差、温差、浓度差。4答：当流体通过固定床吸附器时，不同时间对应流出物浓度变化曲线为 透过曲线。对应储出物最大允许浓度时间为穿透点时间 t b,到达穿透点 时吸附剂失去吸附能力需再生、四、计算1N=科 66塔顶量塔釜量A660B1716、150、85Cr 32；27、46544、

14、5346D1450452 10049、615450、3846 13、lglg A,0.0428、 lg()0.15lg 0.89280.54460.049241 10.06、填空(每空2分，共20分)1。如果设计中给定数值得物理量得数目等于设计变量，设计才有结果。2。在最小回流比条件下，若只有重组分就是非分配组分，轻组分为分配组分，存在着两个恒浓区， 出现在精锚段与进料板_位置。3、在萃取精铺中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分 1形成具有较强 正偏差得非理想溶液，与组分2形成_负偏差或理想 溶液，可提高组分1对2得相对挥发度、4 .化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率得增

15、强程度，增强因子E得定义就是化学吸收得液相分传质系数(kL)/无化学吸收得液相分传质系数 (k0L1。5 .对普通得N级逆流装置进行变量分析，若组分数为C个,建立得ME SH方程在全塔有 NC+NC+ 2N+N=N(2C+3) 一个。6、热力学效率定义为 一实际得分离过程就是不可逆得，所以热力学效率必定小于1。7、反渗透就是利用反渗透膜选择性得只透过 溶剂 得性质，对溶液施加压力，克服溶剂得渗 透压_,就是一种用来浓缩溶液得膜分离过程。二、推导（20分）1 .由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式、式中：K,相平衡常数；气相分率（气体量/进料量）、2 。精储塔第j级进出物料如图1,

16、建立MESH方程、4 Lj-1 Xy-l hj-1/ij+1 Hj+1MJ三、简答（每题5分，共25分）1 .什么叫相平衡？相平衡常数得定义就是什么？由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态、热力学上瞧物系得 自由焰最小；动力学上瞧相间 表观传递速率为零、K=yi/ X i 、2 .关键组分得定义就是什么；在精储操作中，一般关键组分与非关键组分在顶、釜得分配情况如何？由设计者指定浓度或提出回收率得组分。LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制；L NK全部或接近全部在塔顶出现；HNK全部或接近全部在塔釜 出现。吸收为单相传质过程，吸收剂吸

17、收了气体中得溶质而流量在下降过程中不断增加，气体得流量相应得减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。4.在精微塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率？在中间再沸器所加入得热量其温度低于塔底加入热量得温度，在中间冷凝器所引出得 热量其温度高于塔顶引出热量得温度，相对于无中间换热器得精储塔 传热温差小，热力学效率高。5反应精储得主要优点有那些？（1 ）产物一旦生成立即移出反应区;（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精储过 程利用；（4）节省设备投资费用;（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品、四、计算（1、2题10分,3题15分，共35分）1、将含苯0 .6 （mol分数）

18、得苯（1） 一甲苯（2 ）混合物在101、3kPa下绝热闪蒸，若闪蒸温度为 94 C,用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求？已知:9 4C时P 1°=152、56k P a P20=61。59kP a2 。已知甲醇（1 ）与醋酸甲酯（2 ）在常压、54c下形成共沸物，共沸组成X2=0、65（mol分率），在此条件下：求该系统得活度系数。3、气体混合物含乙烷0。5 0、丙烷0、4、丁烷0。1（均为摩尔分数，用不挥发得烧类进行吸收， 已知吸收后丙烷得吸收率为 81 %,取丙烷在全塔得平均吸收因子 A=l、2 6,求所需理论板数；若 其它条件不变，提高平均液汽比到原来得 2倍，此时丙烷得吸

19、收率可达到多少。2 0 0 6-20 0 7学年第2学期考试参考答案 （A）卷四、推导（2 0分）1。 设物料衡算式：（1）相平衡关系式：（2）（ 3 ）将（3）代入（1）整理：（4）将（2）代入（1）整理：（5）23 .在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流G：jLjiXiVj.jiFjZi,j(Lj /)为(Vj Wj)y,j 0GiEjyi,jKi,jXi,j0、 CGjSYyi,j1.00i 1CGSXxi j 1.0 0j, ji 1_ H_GjLj1hj 1Vj1Hj 1FjHF,j(Lj Uj)hj(VjWj)Hj Qj 0四、计算(1、2题10分,3题15分，共

20、35分)1、 同时存在，为汽液平衡态，满足闪蒸条件。、2。3。、填空（每空2分，共20分）2、溶液中1,2组分形成均相共沸物，分析共沸时活度系数与饱与蒸汽压之间得关系可用式：表示。三、简答（每题5分，共2。分）常压下分离苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系数法计算该物系2.相平衡常数K得简化形式就是什么方程？并说明理由。（提示:）2在萃取精储中，由相对挥发度表达式分析，为什么在加入萃取剂后会提高原溶液得相对挥发度?3精微过程得热力学不可逆性主要由哪些原因引起？4在固定床吸附过程中，什么就是透过曲线？在什么情况下，吸附剂失去吸附能力需再生 ？四、计算（1、2题15分,3题10分，共40分）1。已知某

21、精锚塔进料组成与操作条件下得平均相对挥发度如下：1。传质分离过程分为平衡分离过程与速率分离过程两大类、2、 一个多组分系统达到相平衡得条件就是所有相中得 温度、压力相同，各相组分得逸度相 同 o 3、在变量分析中，固定设计变量通常指进料物流得变量与装置得压力。4.某二元系常压下汽液平衡数据在yx图中摘录如下：xi= 0.25时,y 1=0。3 5; x1=0、8时,y=0。6 2,该系统一定形成共沸物，这就是因为在y-x图中，平衡线与对角线相交（也可其它表示法）5。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方程按类型分为三组，即 修正得M方程、S方程、与修正得H方程6。精锚与吸收操作在传质过程上得主要差别就是精储为双向传质，吸收为单向传质7。 在ABC三组分精储中，有 2 个分离方案、8.超滤就是以压力差为推动力 按粒径不同选择分离溶液中所含得微粒与大分子得膜分离操作。组分ABCD0、0、0。0、1 o摩尔分率0 61 73245002、1.991.00、58084已知塔顶B得回收率为 95%,塔釜C得浓度为0、9 ，按清晰分割法物料衡算；不对非关键组分 校核，计算最少理论板数。2.用水萃取精储醋酸甲酯（1 ）与甲醇 二组分溶液，若Xs=0.8，储出液量为100kmo 1 /h,且储出液 中不含水，回流比