传递与分离复习题(新)

/20.用硫酸溶液吸收氨的过程属于物理吸收。 （）.任何逆流流动的分离设备的处理能力都受到液泛的限制。 （）.接触相在设备内停留时间愈长，则级效率愈高，处理能力愈低。 （）.分离最小功的数值主要决定于分离混合物与分离所得产物的的组成、压力、温度。 （）.一般来说采用能量分离剂的过程，其热力学效率较高。 （）.从物理意义上讲，逸度可视为各相中组分的热力学压力。 （）.超滤是一种以浓度差为推动力的膜分离操作。 （）.全部组分均匀存在于进料板上，进料板浓度等于进料浓度。 （）.任何逆流流动的分离设备的处理能力都受到液泛的限制。 （）.填料塔可以处理易聚合或含有固体悬浮物的物料。 （）.一般来说采用能量分离剂的过程，其热力学效率较高。 （）.多组分精储中，关键组分的浓度分布有极小值。 （）.实际回流比的选择主要依据经济方面的考虑。 （）.热场扩散分离主要应用于分离同位素、高粘度润滑油等。 （）.当被分离混合物中各组分相对挥发度差别较小时可采用闪蒸或部分冷凝满足分离要求。 （）四、名词解释题.分离过程32.理想流体33.边界层34.吸附过程31.实际流体32.湍流33.传质分离过程34.萃取精储31.机械分离过程32.相平衡33.反渗透34.稳态流动31.传质分离过程32.精储过程33.吸收过程34.稳态流动31.萃取剂的选择性32.相对挥发度33.半透膜34.理论板五、简答题.简述精微过程最小回流比和全回流时的特点.工艺角度简述萃取剂的选择原则。.吸附过程的优点。.简述工业生产中的吸收过程有哪些？.比较使用ESA与MS的离方法的优缺点.闪蒸过程主要分为哪两种类型？ 该两种类型有何异同？.简述萃取塔操作要注意的事项。.简述吸附剂的选择原则.说出4种恒沸剂的回收方式。.怎样判断混合物在T,P下的相态.影响气液传质设备处理能力的主要因素有哪些？.简述精储和吸收过程的主要不同点。.怎样判断混合物在T,P下的相态。.工艺角度简述萃剂的选择原则。.吸附过程的优点。.说明精储过程回流比对分离费用影响。.简述绝热闪蒸过程的特点.简述工业生产中的吸收过程有哪些？.确定精储操作的操作压力要考虑哪些因素？.简述膜分离过程的特点六、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储进行分离，每小时处理料液量 5000kg。要求塔顶储出液中含苯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=2.5o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、有一精微过程如下图所示，已知塔顶冷凝器换热负荷 QD=5000kJ/s,塔顶气体冷凝温度为65C,所用冷却剂温度为30C；塔釜再沸器换热负荷为 QR=6500kJ7s,塔釜液体沸腾温度为120C,所用加热剂温度为160C；环境温度为25Co(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。.要求在常压下分离环己烷（1）（沸点80.8C）和苯（2）（沸点80.2C）,它们的恒沸组成为苯0.502（摩尔分数），恒沸点77.4C,现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精储，丙酮与环己烷形成恒沸物，恒沸组成为0.60（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、塔釜储出物各为多少（以100kmol/h进行方f算）.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：组分甲烷乙烷丙烷异丁烷yN+126.56.54.512.5Ki193.61.20.53（1）计算操作液气比为最小液气比的 1.15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。.试求将下列溶液在等温、 等压下分离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20C,101.3kPa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；.某原料气组成如下表：组分CH4C2H6C3H8i-C4Hion-C4Hioi-C5H12n-C5H12n-C6H14y0（摩尔分率）0.7650.0450.0350.0250.0450.0150.0250.045现拟用不挥发的燃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 38C,压力为1.013Mpa,如果要求将i-C4H10回收90%试求：①为完成此吸收任务所需的最小液气比。②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。.有一精微过程如下图所示， 已知塔顶冷凝器换热负荷 QD=5000kJ/s,塔顶气体冷凝温度为65C,所用冷却剂温度为30C；塔釜再沸器换热负荷为 Q=6500kJ/s,塔釜液体沸腾温度为 120C,所用加热剂温度为160C；环境温度为25Co（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。1L40. 某裂解气组成如下表所示。组分H2CH4C2H4C2H6C3H6i-C4H10Ey0,i0.1320.37180.30200.0970.0840.01321.000

现拟以i-C4Hio微分作吸收剂，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-14C计，求：①为完成此吸收任务所需最小液气比。②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4.052Mpa和-14C下各组分的相平衡常数列于下表。组分H2CH4C2H4C2H6C3H6i-C4HioEKi/3.150.720.500.1450.05639.乙醇-苯-水系统在101.3kPa,64.86C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 64.86C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。.用燃油吸收含85充烷，10%W烷和平演变％£丁烷（摩尔百分率）的气体，采用的油气比为 1,（1）.平均温度为多少，才能回收操作务件下各组分的平衡常数如下:乙烷：K=0.13333t+5.46667正丁烷：K=0.02857t+0.08571（t该塔处理的气体量为100kmol/h操作压力为3（1）.平均温度为多少，才能回收操作务件下各组分的平衡常数如下:乙烷：K=0.13333t+5.46667正丁烷：K=0.02857t+0.08571（t90%勺丁烷；（2）各组份的平衡数。（3）吸收因子、吸收率;丙烷：K=0.06667t+1.3333的单位为C）、选择题1、 c 2、 a 3、 A 4、c 5、c6、 a 7、 c 8、 b 9、c 10、d

11、11、c12、d13、b14、a15、c1、B6、D11、A1、C61、B6、D11、A1、C6、D11、C1、C6、A11、C7、C8、B9、A 10、B12、C13、A14、D15、C2、D3、A4、B5、D7、C8、A9、C10、B12、D13、B14、C15、B2、C3、D4、A5、A7、D8、D9、B 10、A12、A13、D14、A15、C1、C 2、C3、B4、C5、A6、A 7、C8、C9、A10、B11、D12、C13、D14、B15、A二、多选题16、ABC17、ABCD 18、ABC19、ABCDE20、ABCABCE17、ABCD18、ABC19、ABCD20、ABCABCD17、ABC18、ABCD 19、ABCD 20、ABCD16、ABCDE 17、ABCE 18、ABCD19、ABCD20、ABC16、ABCD17、ABCD18、ABC 19、ABCDE20、ABC三、判断题21、b22、a23、b24、a25、a26、a27、b28、b29、a30、b21、A22、B23、A24、B25、A26、B27、B28、B29、A30、B21、B22、A23、A24、B25、B26、A27、B28、A29、A30、B21、B22、A23、B24、A25、B26、B27、A28、B29、A30、A21、A22、B23、B24、A25、B26、A27、B28、A29、A30、B四、名词解释31、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。32、理想流体：完全没有粘性的流体称为理想流体。33、边界层：壁面附近区域存在着一层薄的流体层在该层流流体中与流动相垂直方向上的速度梯度很大。这一层称为边界层。34、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。31、实际流体：具有粘性的流体称为实际流体。32、湍流：流体的质点杂乱无章地在各个方向以大小不同的流速运动，流体质点强烈地混合。33、传质分离过程：将一股式多股原料分成组成不同的两种或多种产品中有物质传递的过程。34、萃取精储：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，从塔底出来的精储过程。31、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。.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，整个物系的自由给处于最小状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。.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。.稳态流动：流体流过任一截面时，流速、流率和其他有关的物理量不随时间变化称为稳态流动。31、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。32、精储过程：将挥发度不同的组分所组成的混合物， 在精微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。33、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程叫吸收过程。34、稳态流动：流体流过任一截面时，流速、流率和其他有关的物理量不随时间变化称为稳态流动。31、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。32、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。33、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。34、理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。五、简答题35、简述精微过程最小回流比和全回流时的特点答：最小回流比是福的极限情况之一，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。全回流是精微的极限情况之一。全回流所需的理论板数最少。此时，不进料，不出产品。36、工艺角度简述萃取剂的选择原则。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、简述吸附过程的优点。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、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。35、比较使用ESA与MS的离方法的优缺点答：当被分离组分间相对挥发度很小， 必须采用具有大量塔板数的精微塔才能分离时， 就要考虑采

用萃取精储（MSA,但萃取精储需要加入大量萃取剂， 萃取剂的分离比较困难， 需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介 （ESA）方法。36、闪蒸过程主要分为哪两种典型类型？ 该两种类型有何异同?答：闪蒸过程主要分为等温闪蒸和绝热闪蒸过程;等温闪蒸：进料温度=闪蒸温度，QW0,进料压力>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；b.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：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。.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）变压精储回收（4）萃取回收 （5）盐析回收.怎样判断混合物在T,P下的相态:1Z:1ZkiZi<>1<1'T=Tb进料处于泡点，=0T>tb可能为汽液两相区，v>0T<Tb进料为过冷液体，=1 T=Td进料处于露点，v=1£%<>1 T<Td可能为汽液两相区， v<1<1I T>Td进料为过热蒸汽.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.简述精储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。精储利用组分间相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，精微是双向传质。 （4）温度范围、变化不同。（5）物料的预分布不同。（6）精储有两个关键组分，吸收只有一个关键组分。（7）组分分布不同。.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。.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。.说明精储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，精储塔的主要能耗有操作费 （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=（1.1—1.25）Rmin..简述绝热闪蒸过程的特点答：绝热闪蒸过程是等始过程，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。.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。.确定精储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。.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。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储进行分离，每小时处理料液量 5000kg。要求塔顶储出液中含苯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=2.5o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。解：（1）计算Nm=解：（1）计算Nm=Nmlg’0.98*0.95；d-0.980.05Jlg2.41=7.81 0.982,411-0.98 …(2)计算Rm= - 1 0.982,411-0.98 …(2)计算Rm= - =1.482.41-1~0.45 1-0.45N-NmN-7.8R-RmR-Rm计算N= = , = N1N1R1R1N十8=0,751-0.2910.5668=0,377N1一.一N-78查吉利兰关联图：N―二二0.35N12.5-1.482.51=0.291解得： N=12.540、解：(1)根据精储过程的净耗功公式:-W净To=Qr1TTr-Qc40、解：(1)根据精储过程的净耗功公式:-W净To=Qr1TTr-Qc1TTc=650012981602731-50001298 =1944kw30273(2) 热力学效率:△B分离 420—100%=^20-100%=21.6%-W 194439、解：以100kmol/h进料为基准，设丙酮，值沸剂的用量为 Skg,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物，进料量和塔顶恒沸物的量和组成分别为F、D,Xm,XiD0.60对环己烷作物料衡算： DXi，d=FXXif; D=-FX1^F=100X0.498=83kmol/h0.60X1,D恒沸剂S的用量S=Dx3,dS=83x0.40=33.2kmol/h由于塔斧希望得到几乎纯净的苯,W=W2=FX2F=100X0.502=50.2kmol/h由于塔斧希望得到几乎纯净的苯,40、解:40、解:关键组分为异丁烷(1)L"=(1)L"=1.15VND况1=1.035<0.53)'-'=中关K关=0.90m0.53=0.477VminL" =1.150.477=0.549Vmin华-A)lg———-1=7.72IgAIgA(2)0549=0.45751.2N1 7.721-A0.4575 -0.4575AN1(2)0549=0.45751.2N1 7.721-A0.4575 -0.4575AN1-10.45757.721-1=0.457=45.7%39、解:由于假设溶液为理想溶液:40、Wmin,T=RT"一出、Xi,klnxi,k40、Wmin,T=RT"一出、Xi,klnxi,kjG为」lnxi,j)]/J在等温条件下，将其分离成纯组分时所需最小功为:—WminT=—RTZnFZxi,FInxi,F，若nF=1kmol/h⑴—Wmin,T=—RT£nFZxi,Flnx，F=-8.314298X[0.44ln0.44+0.56ln0.56]=1699.44kJ/kmol(2) -Wmin,T--RT-nF-xi,Flnx,F=-8.314298X[0.05ln0.05+0.95ln0.95]=491.84kJ/kmol解：由题意知，i-C4Hio为关键组分由P=1.013Mpa,t平=38C查得K关=0.56(P-T-K图)①在最小液气比下 N=0°,a关=中关=0.9(/\/^min=K关，A^八仁门Xccct-r\AV =0.56 0.9=0.504LV=1.1(%^_11=1.10.