分离工程习题集完整答案解析

第一部分填空题非常全的一份复习题，各个方面都到了。分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子）。分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（理想分离因子）。固有分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率来表示。6.汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。当混合物在一定的温度、压力下，满足近心勺＞1,工Y1）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。萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。吸收因子为（A=L/KV），其值可反应吸收过程的（难易程度）。对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两块板）合成的。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），（用蒸馏塔）。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。用于吸收过程的相平衡关系可表示为（L=AV）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）型计算。在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。yN+1i吸收过程在塔釜的（上讦土＞xN,i），它决定了吸收液的（该组分的最大浓度）。吸收过程在塔顶的限度为（y1,i＜Kix0,i），它决定了吸收剂中（自身挟带）。19•限度为（吸收的相平衡表达式为（L=AV），在（温度降低、压力升高）操作下有利于20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.yN+1i吸收，吸收操作的限度是（斗岂-xyN+1i吸收，吸收操作的限度是（斗岂-xN,i，y1,i-Kix0,i）。若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为）。解吸收因子定义为（S'=VK/L）,由于吸收过程的相平衡关系为（V=SL）0吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。吸收有（1）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为三组分物系中，xA与xS的比AS值与共沸物中组分A与组分B的相对量一样），因此可得出（aAB,asB）的结论。ABSB在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（大10K）以上。吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。吸收过程计算各板的温度采用（热量衡算）来计算，而其流率分布则用（简捷计算）来计算。在一定温度和组成下，A,B混合液形成最低沸点恒沸物的条件为（）对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（全回流）时分布一致。精馏有b.个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（进料时补加一定的萃取剂）。当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（稀释）作用。要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。吸收过程发生的条件为（溶质由气相溶于液相），其限度为（P>P*,y>y.*、iiiiyN+1,iKyN+1,iKN,i）。在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用（清晰分割）或（非清晰分割）方法进行物料预分布。对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。流量加合法在求得X..后，由（H）方程求V，由（S）方程求T。ijjj

41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。当两个易挥发的组分为关键组分时，则以（塔釜）为起点逐板计算。三对角矩阵法沿塔流率分布假定为（衡摩尔流）。三对角矩阵法的缺陷是（对非理想溶液出现不收敛、不归一，计算易发散）。常见复杂分离塔流程有（多股进料）（侧线采出）（设中间冷凝或中间再沸器）严格计算法有三类，即（逐板计算）（矩阵法）（松弛法）设置复杂塔的目的是为了（减少塔数目，节省能量）。松弛法是由开始的（不稳定态）向（稳定态）变化的过程中，对某一（时间间隔）内每块板上的（物料变化）进行衡算。精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递），（通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合）。通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数），为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。热力学效率定义为（系统）消耗的最小功与（过程）所消耗的净功之比。分离最小功是分离过程必须消耗能量的下限它是在分离过程（可逆）时所消耗的功。在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于）分离成两个非纯组分时所需的功。超临界流体具有类似液体的（溶解能力）和类似气体的（扩散能力）。泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。常用吸附剂有（硅胶、活性氧化铝、活性炭）54A分子筛的孔径为（5埃），可允许吸附分子直径（小于5埃）的分子。离程分为（机械分离）和（传质分离）两大类。传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率控制过程）两大类。分离剂可以是（能量）和（物质）。机械分离过程是（过滤、离心分离）。吸收、萃取、膜分离。渗透。速率分离的过程是过滤、离心分离、吸收、萃取、（膜分离、渗透）。平稳分离的过程是过滤、离心分离、（吸收、萃取）。膜分离。渗透。气液平相衡常数定义为（气相组成和液相组成的比值）。理想气体的平稳常数（组成）无关。

活度是（修正的）浓度。低压下二元非理想农液的对挥发度a12等于（Y1P10/Y2P20）气液两相处于平衡时（化学位）相等。Lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）。逸度是（修正的）压力在多组分精馏中塔顶温度是由（露点）方程求定的。露点方程的表达式为（）泡点方程的表达式为（）泡点温度计算时若工Kixi>1，温度应调（小）泡点压力计算时若EKixi>1，压力应调（大）在多组分精馏中塔底温度是由（泡点）方程求定的。绝热闪蒸过程，节流后的温度（降低落）。TOC\o"1-5"\h\z81•若组成为Zi的物系，工Kixi>1，且工KiZi>1时，其相态为（气液两相）若组成为Zi的物系,Kixi>1时其相态为（过冷液相）若组成为Zi的物系，工KiZi>1时，其相态为（过热气相）绝热闪蒸过程，饱和液相经节流后会有（气相）产生。设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示（Ni=Nv-Nc即设计变量数二独立变量数-约束关系）设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。回流比是（可调）（）设计变量。关键组分的相挥发度越大，精馏过程所需的最少理论板数（越少）。分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。进料中易挥发含量越大，精馏过程所需的最少理论板数（不变）。在萃取精馏中所选的萃取剂希望与塔顶馏出组份形成具有（正）偏差的非理想溶液在萃取精馏中所选的取剂使A1P值越（大）越好。在萃取精馏中所选的萃取剂希望而与塔底组分形成具有（负）偏差的非理想溶液。在萃取精馏中所选的萃取剂使A1P值越大，溶剂的选择性（增大）萃取精馏塔中，萃取剂是从塔（底）出来。恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。均相恒沸物在低压下其活度系数之比丫1/丫2应等于（P20）与（P10）之比。在板式塔的吸收中，原料中的平衡常数小的组分主要在塔内（底）板被吸收。吸收中平衡数大的组分主要在塔内（顶）板被吸收。吸收中平衡常数大的组分是（难）吸收组分。吸收中平衡常数小的组分是（易）吸收组分。

吸收因子越大对吸收越（有利）温度越高对吸收越（不利）压力越高对吸收越（有利）。吸收因子A（反比）于平衡常数。吸收因子A（正比）于吸收剂用量L。吸收因子A（正比）于液气比。完成一个给定的分离要求所需功最小的过程是（可逆）。从节能的角度分析难分离的组分应放在（最后）分离。从节能的角度分析分离要求高的组分应放在（最后）分离。从节能的角度分析进料中含量高的组分应（先分离）分离。物理吸附一般为（多层）吸附。化学吸附一般为（单层）吸附。化学吸附选择性（强）。物理吸附选择性（不强）吸附负荷曲线是以（距床层入口的距离）横坐标绘制而成。吸附负荷曲线是以（吸附剂中吸附质的浓度）为纵坐标绘制而成吸附负荷曲线是分析（吸附剂）得到的。透过曲线是以（时间）横坐标绘制而成。透过曲线是以（流出物中吸附剂的浓度）为纵坐标绘制而成。透过曲线是分析（流出物）得到的。透过曲线与吸附符合曲线是（镜面对称相似关系）相似关系。选择题1.计算溶液泡点时，若乞KX-1>0,则说明Cii2.温度偏低b.正女好泡点c.温度偏咼在一定温度和压力下，由物料组成计算出的乞KX-1>0,且XZ/K<1，该进料状态2.iiiia.过冷液体b.过热气体c.汽液混合物计算溶液露点时，若工y/K-1<0，则说明AIIa.温度偏低b.正好泡点c.温度偏咼进行等温闪蒸时，对满足什么条件时系统处于两相区A工KZ>1且工Z/K>1b.工KZ>1且工Z/K<1IIIIIIIIc.工KZ<1且工Z/K>1d.工KZ<1且工Z/K<1IIIIIIII萃取精馏时若泡和液体进料，则溶剂加入位置点：Ba.精馏段上部b.进料板c.提馏段上部

在一定温度和组成下，A,B混合液的总蒸汽压力为P,若P>PA，且P>PBS，则该溶液B6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.a.形成最低恒沸物b.形成最高恒沸物c.不形成恒沸物吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施是Ca•提高压力b.升高温度c•增加液汽比d•增加塔板数最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽花潜热小的组分Ca.增加b.不变c.减小选择的萃取剂最好应与沸低低的组分形成Ca.正偏差溶液b.理想溶液c.负偏差溶液多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是Ba.恒温操作b.恒摩尔流c.贫气吸收当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节Aa•加大回流比b•加大萃取剂用量c•增加进料量液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂Da.精馏段b.提馏段c.精馏段和进料处d提馏段和进料板当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算Ba.塔顶往下b.塔釜往上c.两端同时算起从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的（Xr/X”）比由提馏段操作线方LHj+1程计算得更大，则加料板为Ba.j板b.j+1板c.j+2板流量加和法在求得X..后由什么方程来求各板的温度Bjia.热量平衡方程b.相平衡方程c物料平衡方程三对角矩阵法在求得X••后由什么方程来求各板的温度Ajia热量平衡方程b.相平衡方程c物料平衡方程简单精馏塔是指Ca.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下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的a.全塔效率可大于1b.总效率必小于1板效率可大于1d板效率必小于点效率分离最小功是指下面的过程中所消耗的功Ba.实际过程b.可逆过程下列哪一个是机械分离过程（D）a.蒸馏b.吸收c.膜分离d•离心分离

21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.下列哪一个是速率分离过程（C）a•蒸馏b•吸收c膜分离d•离心分离下列哪一个是平衡分离过程（A）a•蒸馏b•吸收c膜分离d•离心分离lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）二无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•曲线b•直线c•有最高点d•有最低点溶液的蒸气压大小（B）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对两个不同纯物质来说，在同一温度压力条件下汽液相平衡K值越大，说明该物质费点（A）a•越低b•越高c•不一定高，也不一定低汽液相平衡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.相间不发生传质完全不互溶的二元物质，当达到汽液平衡时，两组分各自呈现的蒸气压（A）a.等于各自的饱和蒸汽压b与温度有关，也与各自的液相量有关c与温度有关，只与液相的组成有关完全不互溶的二元物系，当达到汽液平衡时，溶液的蒸气压力大小（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完全不互溶的二元物系，沸点温度（C）a.等于P01b.等于P02c.等于P01+P02d.小于P01+P02完全不互溶的二元物系，沸点温度（D）a.等于轻组分组份1的沸点T1sb.等于重组分2的沸点T2sc.大于T1s小于T2sd.小于T1s当把一个常温溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（C）a.露点b临界点c.泡点d.熔点当把一个气相冷凝时，开始产生液滴的点叫作（A）

a.露点b临界点c.泡点d.熔点当物系处于泡、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.气液两相系统温度大于露点时，体系处于（B）a.饱和液相b.过热气相c.饱和气相d.气液两相系统温度小于泡时，体系处于（B）a.饱和液相b.冷液体c.饱和气相d.气液两相39•闪蒸是单级蒸馏过程，所能达到的分离程度（B）a•很高b•较低c.只是冷凝过程，无分离作用d.只是气化过程，无分离作用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.纯组分的蒸发等含节流之后（D）a•温度提高b•压力提高c•有气化现象发生，压力提高d•压力降低，温度也降低设计变量数就是（D）a.设计时所涉及的变量数b.约束数d.独立变量数与约束数的差b.固定设计变量的数目d.独立变量数与约束数的差b.固定设计变量的数目d.变量之间可以建立的方程数和给定的条件.约束变量数就是（D）a•过程所涉及的变量的数目；c.独立变量数与设计变量数的和;A、B两组份的相对挥发度aAB越小（B）、B、B两组份越容易分离、B两组分越难分离、B两组分的分离难易与越多d.原料中含轻组分越多，所需的越少当蒸馏塔的回流比小于最小的回流比时（C）液相不能气化b•不能完成给定的分离任务c.气相不能冷凝d•无法操作当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（D）a•提高进料量b•降低回流比c•提高塔压d•提高回流比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•热力学效率恒摩尔流不太适合d.是蒸馏过程吉利兰关联图，关联了四个物理量之间的关系，下列哪个不是其中之一①）a.最小理论板数b.最小回流比c.理论版d•压力下列关于简捷法的描述那一个不正确（D）a.计算简便b可为精确计算提供初值c.所需物性数据少d.计算结果准

如果二元物系，丫1>1,丫2>1,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不确定如果二元物系，丫1<1,丫2<1，则此二元物系所形成的溶液一定是（C）a•正偏差溶液b•理想溶液c•负偏差溶液d不确定如果二元物系，丫1二1,丫2二1,,,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不确定如果二元物系，A12>0,A21<0,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不确定如果二元物系，A12<0,A21>0,则此二元物系所形成的溶液一定是（C）a•正偏差溶液b•理想溶液c•负偏差溶液d不确定如果二元物系,A12=0,A21=0,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不确定关于萃取精馏塔的下列描述中，那一个不正确（B）a.气液负荷不均，液相负荷大b•回流比提高产品纯度提高c•恒摩尔流不太适合d是蒸馏过程当萃取精馏塔的进料是饱和气相对（C）a.萃取利从塔的中部进入b.塔顶第一板加入塔项几块板以下进入d.进料位置不重要萃取塔的汽、液相最大的负荷处应在（A）a•塔的底部b•塔的中部c•塔的项部在均相恒沸物条件下，其饱和蒸汽压和活度系数的关系应用（A）如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（C）a.正偏差溶液b•理想溶液c•负偏差溶液d.不一定关于均相恒沸物的那一个描述不正确（D）线上有最高或低点线上有最高或低点c.沸腾的温度不变d.部分气化可以得到一定程度的分离下列哪一个不是均相恒沸物的特点（D）a.气化温度不变b.气化时气相组成不变c.活度系数与饱和蒸汽压成反比d.冷凝可以分层关于恒沸精馏塔的下列描述中，那一个不正确（B）a.恒沸剂用量不能随意调b.一定是为塔项产品得到c•可能是塔顶产品，也可能是塔底产品d•视具体情况而变

对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（B）一定是做为塔底产品得到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•视具体情况而变吸收塔的汽、液相最大负荷处应在（A）a•塔的底部b•塔的中商c•塔的顶部在吸收操作过程中，任一组分的吸收因子Ai与其吸收率①i在数值上相应是（C）<ei二①i>ei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•减少处理的气体量下列哪一个不是影响吸收因子的物理量（D）温度b.吸收剂用量c.压力d.气体浓度平衡常数较小的组分是（D）a.难吸收的组分b•最较轻组份c•挥发能力大的组分d.吸收剂中的溶解度大易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（C）a.塔顶板b.进料板c.塔底板平均吸收因子法（C）a.假设全塔的温度相等b.假设全塔的压力相等c•假设各板的吸收因子相等下列哪一个不是等温吸附时的物系特点（D）a.被吸收的组分量很少b•溶解热小c•吸收剂用量较大d.被吸收组分的浓度高关于吸收的描述下列哪一个不正确（D）a.根据溶解度的差异分离混合物b.适合处理大量大气体的分离c.效率比精馏低d.能得到高纯度的气体当体系的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•没有物质的净转移当体系的yi-yi*二0时（D）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•是传质过程下列关于吸附剂的描述哪一个不正确（C）a.分子筛可作为吸附剂b.多孔性的固体c•外表面积比内表面积大d.吸附容64.65.66.67.68.69.70.71.72.73.74.75.76.77.量有限1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.第二部分名词解释第二部分名词解释分离过程：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。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。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。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。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。泡点温度：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。露点温度：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。气化率：气化过程的气化量与进料量的比值。冷凝率：冷凝过程的冷凝量与进料量的比。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。独立变量数：描述一个过程所需的独立变量的总数。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。回流比：回流的液的相量与塔顶产品量的比值。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。全塔效率：理论板数与实际板数的比值。精馏的最小回流比：精馏时有一个回流比下，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。理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。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。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。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。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。吸收因子：操作线的斜率（L/V）与平衡线的斜率（KI）的比值。绝对吸收率：被吸收的组分的量占进料中的量的分率。

热力学效率：可逆功与实际功的比值。膜的定义：广义上定义为两相之间不连续的区间。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。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。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。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。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：C。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：第三部分问答题第三部分问答题已知A,B二组分的恒压相图如下图所示，现有一温度为TO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xFt1饱和液体，组成等于xft2气夜两相，y>XF>xt3饱和气体，组成等于xft4过热气体，组成等于xf简述绝热闪蒸过程的特点。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。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3.力为10atm，试问：a.液体经节流后会发生哪些变化？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。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。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：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。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x/X越Ikhk大越好，从塔项往下计算时,y/y越小越好。lkhk简述逐计算塔顶的判断原则。zx、(4)Xn使全塔理论板数最少为原则，看分离效果的好坏来确定。即hkzX、(4)xdhk，则第n板既为塔顶板。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。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。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。简述捷法的特点。简捷法是通过N、N、R、R四者的关系计算理论的板数的近似计算法，其计算简便，不mm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。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；塔料的温度要严控制；回流比不能随意调整。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。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？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。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。工艺角度简述萃剂的选择原则。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；价格低廉，来源丰富。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）盐析说出4种恒沸剂的回收方法。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。吸收的有利条件是什么20.21.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。20.21.试分板吸收因子对吸收过程的影响吸收因子A二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。用平均吸收因子法计算理论板数时，分别采用L0/VN+1（L0:吸收剂用量，VN+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，为什因为g＜鼻所以耳V平-｝厶丨坊1fX所咳冷记％】）所以土_＜：如因盍——丄析决却＞虫因比辱cNL0/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。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①，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①。二T-.V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二T-.V异丁烷正丁烷戊烷摩尔％253045a值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。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，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。溶剂优先被吸附。DC溶刘优先被吸附。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，不能单纯用表观吸附量等于零看溶质是否被吸附与否。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。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。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。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。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。第四部分计算题第四部分计算题以烃类蒸汽混合物含有甲烷%,乙烷%,丙烷%及异丁烷%。试求混合物在25°C时的露点压力与泡点压力，并确定在t=25°C,p=1MPa大气压时的气相分率。解：a.求混合物在25°C时的露点压力设p=1MPa二，由t=25°C查图2-1a得：K=165,K=27,K=,K=1234=0.2129丰1TOC\o"1-5"\h\zy0.050.100.30=0.2129丰1/.Ex=工一＞~=+++—iK165278.13.2i选异丁烷为参考组分，则K=KxEx=3.2x0.2129=0.68134Gi由K=0.6813和t=25°C查图2_1a得p=650kPa:4K=28,K二，K二，K二1234y0.050.100.300.55‘心‘.•.Ex=E—=+++=1.003q1iK285.351.70.681i故混合物在25°C时的露点压力为650kPa。b.求混合物在25°C时的泡点压力设p=1MPa=,由t=25°C查图2-1a得:K=165,K=27,K=,K=1234.••Ey=EKx=165x0.05+27x0.10+8.1x0.30+3.2x0.55=15.14丰1iii选异丁烷为参考组分,则K3.2K=—=—2—=0.21144Eyi15.14由K=0.2114和t=25°C查图2-1a得p=2800kPa：4K=,K=,K=,K=1234.Ey=EKx=6.1x0.05+1.37x0.10+0.44x0.30+0.211*0.55=0.690*1iii®Ey0.6903由K4=0.306和t=25°C查图2-1a得p=1550kPa:K=,K=,K=,K=1234.••Ey=EKx=11.0x0.05+2.2x0.10+0.7x0.30+0.306x0.55=1.148丰1iiiK4=f^=1.1480306K4=f^=1.148由K4二0.27和t=25°C查图2-1a得p=1800kPa:K=，K=，K=，K=1234y=EKx=9.6x0.05+1.9x0.10+0.62x0.30+0.27x0.55=1.004丰1iii则混合物在25°C时的泡点压力为1800kPa。=25°C,p=1MPa=K=165,K=27,K=,K=1234z0.050.100.300.55=+++=0.2129<1K165278.13.2iEKz=165x0.05+27x0.10+8.1x0.30+3.2x0.55=15.14>1ii故在t=25°C,p=1MPa大气压时的气相分率等于1。某混合物含丙烷（摩尔分数），异丁烷，正丁烷，在t=94°C和p二下进行闪蒸，试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知K1=,K2二，兀二。解：设0二，由t=94°C,p==2410kPa,K=,K=,K二得：123z0.4510.1830.366‘心门‘=++=1.039>1K1.420.860.72iEKz=1.42x0.451+0.86x0.183+0.72x0.366=1.061>1ii故混合物处于两相区,可进行闪蒸计算。F(0)=E(yi-xi)=E；用二［=01+0(k—1)i0.451(1.42—1)0.183(0.86—1)0.366(0.72—1)MF(0)=++=0.00981+0.5(1.42—1)1+0.5(0.86—1)1+0.5(0.72—1)厂―、E乙(k.—l)2F(0)=厂―、E乙(k.—l)2F(0)=—E—f.匸=—1+0(k—i).p.1+0.5(1.42—1+0.5(1.42—1)21+0.5(0.86—1)21+0.5(0.72—1)20=0-牛=0.5-卫込=0.594k+1kF'(0)—0.10440.451(1.42-1)+0.451(1.42-1)+0.183(0.86-1)F(0)=1+0.594(1.42—1)°.366(0.72—D=0.0007.0+1+0.594(0.86—1)1+0.594(0.72—1)故0=。z

—trx1由x故0=。z

—trx1由x=I1+0(ki—1)i0.451y=kx得iii0.1831+0.594(1.42—1)=0.361；X2=1+0.594(0.86—1)=0.200，x3=1-X1-X2=1-0.361-0.2=0.439；或X3=0.3661+0.594(0.72—1)=0.439y1=1.42x0.361=0.513；y2=0.86x0.2=0.172；y3=0.72x0.439=0.315或y=1—y—y=1—0.513—0.172=0.315312已知某乙烷塔,塔操作压力为标准大气压,塔顶采用全凝器,并经分析得塔顶产品组成组分甲烷组分甲烷a.乙烷b.丙烷c.异丁烷d.总合组分甲烷组分甲烷a.乙烷b.丙烷c.异丁烷d.总合组成xiD88100%（摩尔分数）求塔顶温度。解：设t二20°C,p==2917kPa,由查图2_1a得:K1二，K2=,K3二，K4=组成xiD88100%（摩尔分数）求塔顶温度。解：设t二20°C,p==2917kPa,由查图2_1a得:K1二，K2=,K3二，K4=选乙烷为参考组分,则K=KxSx=1.031x1.2=1.242Gi由K二1.24和p=2917kPa，查图2-1a得t=22°C：2K1=,K2=,K3=,K4=故塔顶温度为22°C。某精馏塔的操作压力为,其进料组成为组分正丁烷正戊烷正己烷正庚烷正辛烷总合组成（摩尔分数）试求：①露点进料的进料温度。②泡点进料的进料温度。解：①露点进料的进料温度设t二20°C,p==100kPa，由查图2-1a得:K1=,K2=,K3=,K4=,K5=选正己烷为参考组分,则K=KxSx=7.734x0.17=1.3153Gi由K二1.315和p=100kPa，查图2-1a得t=78°C：2K1=,K2=,K3=,K4=,K5=—9.5+3.2+1.315+0.56+0.25K=KxSx=0.851x1.315=1.1193Gi由K2=1.119和p=100kPa，查图2-1a得t=74°C：K1=,K2=,K3=,K4=,K5=故露点进料的进料温度为74°C。xxxx泡点进料的进料温度设t二20°C,p==100kPa，由查图2-1a得:K1二，K2=,K3二，K4二，K5二.•.Ey=EKx=2.1x0.05+0.56x0.17+0.17x0.65+0.055x0.1+0.017x0.03=0.317丰1iiiKgKg°」7K3==0.317=0^4由K3=0.54和p=100kPa，查图2-1a得t50°C：K1=,K2=,K3=,K4=,K5=Kg0.54/.Ey=EKx=5.2x0.05+1.6x0.17+0.54x0.65+0.21x0.1+0.085x0.03=0.907丰Kg0.54K3='Ey.=0.907=°'6°由K=0.60和P=100kPa，查图2-1a得七二54°6K1二，K2=,K3=,K4=,K5=.••Ey=EKx=5.5x0.05+1.76x0.17+0.6x0.65+0.25x0.1+0.095x0.03=0.992〜1iii故泡点进料的进料温度为54°C。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为重组分，全部从塔釜液中采出。由于甲烷的蒸出率为98%D=5.8x0.98=5.684Kmol；B=5.8一5.684=0.116Kmol22乙烯的回收率为96%B=33.2x0.96=31.872KmolD=33.2—31.872=1.328Kmol3；3D=D+D+D=33.8+5.684+1.328=40.812Kmol123B=F一D=100一40.812=59.188Kmol或B=EB=0.116+或B=EB=0.116+31.872+25.7+0.50+0.30+0.70=ii=21Dq=33.8D=40.812=0.828D5.684x=2=2DD40.81259.188Kmol=0.139x一D一1.328=0.0333DD40.812x一毎一0.116=x一D一1.328=0.0333DD40.812x一毎一0.116=0.0022BB59.188；x一竹-25.70=0.4344BB59.188；x=B=0.30=0.0056BB59.188；x—B3—31.872=0.5383BB59.188x—生-0.50=0.0085BB59.188x一B7-0.70=0.0127BB59.188将计算结果列表如下：不清晰分割物料衡算由aiHlg[组分z.xiDxD.B.iiBii/ch4CH24CH26//CH36//CH38//C4//序号1234567组分H2CHCH24CH26CHCH3OCx/摩尔％K/ai31/匚计算各组分的相对挥发度，结果列表。DBD3-B2lga23’「5.68431.872,lg[]1.3280.116=392lg6.071—•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D=aNmD3和F=D+B分别计算组分4、5、6、7的分布。Bi3Biiii3对组分4：D4=aNmD3=0.6433.921.328=0.0074;而25.7二D+BB4mB31.8724443由此计算得D=0.189；B=25.51144对组分5：D=aNmD3=0.1183.921.328=0.00001;而0.5=D+BBi5B31.8725553由此计算得D〜0.0；B=0.50将计算结果列表如下：

组分z.XX•nD.B,HhcH4C2H6CH6CH38iIBii某连续精馏塔的进料、馏出液、釜液组成以及平均条件下各组分对重关键组分的平均相对挥发度如下：进料为饱和液体进料。试求：a.最小回流比R,b•进料为饱和液体进料。试求：a.最小回流比R,b•若回流比R=1,用简捷法求理论板数N。m解：以F=100Kmol进料为基准，由题意选择B为轻关键组分，C为重关键组分。采用Fenske公式计算最少理论板数：N=mxxlg[―bDcB]xxcDbB—lgabc…0.480.48_,lg[]0.020.02=191lg2.5—.采用Underwood采用Underwood法计算最小回流比：axaxY亠片=1-q；R二丫亠吹-1

a-9ma-9ii由于进料为饱和液体进料，故q由于进料为饱和液体进料，故q=1,采用N-R法迭代求9，设9=1.3**2.5x025*1x025*02x025十一】一。血丰°5-1.32.5-1.31-1.30.2-1.39a.xF.「5x0.25F(9)=Yi伙—1*q=a-9iF(9)=Y"严刃-=UL*25沁*1x0互*4互=-9.175

(a-9)2(5-1.3)2(2.5-1.3)2(1-1.3)2(0.2-1.3)2i9=9-凹=1.3-皿=1.302n+inF'(9)-9.175n5x0.252.5x0.251x0.250.2x0.25F(9)=****1-1=-0.01-05-1.3022.5-1.3021-1.3020.2-1.302a，X5x0.52.5x0.481x0.02R=YiDi—1=**—1=0.6115ma-95-1.3022.5-1.3021-1.302iR—R1-0.6115m==0.194由题意R=1，R*11*1，查吉利兰(Gilliland)关联图

匚给=日！=0.435N+1N+1求得理论板数N=4.15要求在常压下分离环己烷a.（沸点80.8°C）和苯b.（沸点80.2°C）,它们的恒沸组成为苯（摩尔分数），共沸点77.4°C，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，共沸组成为（环己烷摩尔分数），若希望得到几乎纯净的苯，试计算：所需恒沸剂量。塔顶、塔釜馏出物量各为多少。（以100kmol/h进料计）解：以100kmol/h进料为基准，设丙酮恒沸剂的用量为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FQJ，XDi0对环己烷作物料平衡DXD对环己烷作物料平衡DXD1=FXF1FxD=F1x

D1100X0.4980.60=83kmol恒沸剂S的用量为S=DxD3=83X0-40=332kmol由于塔釜希望得到几乎纯净的苯，W=W2=FxF2=100X0.502=50.2kmol四氢呋喃水b.混合液当x1=0.854（摩尔分数）时形成恒沸物，恒沸温度为63.4°C，当以呋喃（S）为恒沸剂时，则与其水成为非均相恒沸物，恒沸温度为30.5°C,恒沸组成为x2=0.0438。要求该溶液分离得X]=0.999（顶）及珀＜0.001（釜），试以简捷法计算所需理论板数N0已知：A12=0.42;A21=1-068;A1S=0;AS1=0;A2s=1-95;as2=2.59。30.5°C时各饱和蒸汽压：p10=27.359kPa；p20=4.833kPa；pS0=100.418kPa甲醇丙酮b.在55.7°C时形成恒沸物，其恒沸组成为X]=0.198，水和苯均可作为萃取剂进行萃取精馏以分离甲醇和丙酮，试通过计算确定水c•与苯d•的选择度，并据理说明哪种萃取剂更佳及塔顶馏出液各为何种物质已知：Xs=0.8（mol）；A12=0.2798；A21=0.2634；A13=0.3794；A31=0.2211；A23=0.9709；A32=0.5576；A14=0.8923；A41=0.7494；A24=0.2012；A42=0.1533解：以水作萃取剂理=丄*+4)=沁+氓=0.27161221221A=丄(A+A)=0.3794+0.22n=0.3002TOC\o"1-5"\h\z1s21ss1柿1宀片、0.9709+0.5576八”“=(A+A)==0.76432s22ss22lgS=X\A-A'-A'(1-2X')]=0&0.3002-0.7643-0.2716(1-2x0.198)]=-0.502512s1s2s121s=0.3144<112

以苯作萃取剂，108923+07494A1s=2(A1S+AS1U—=0・82°85“”、-.2-12+-.1533A'=(A+A)==-.177252S22SS22lgS=x\A-A-A(1-2x')1=0.8[0.82085-0.17725-0.2716(1—2x0.198)]=0.383612S1S2S121S=2.419>112以苯作为萃取剂进行萃取精馏分离甲醇和丙酮更佳，而水作为萃取剂比不加入萃取剂时的效果更差。由于甲醇的沸点（64.7°C）高于丙酮（55.rO,则塔顶馏出物为丙酮，塔釜馏出物为甲醇和苯。乙酸甲酯a.和甲醇b•混合物在45°C时为恒沸物，今以水为溶剂进行萃取精馏，已知其组成为x=-.7，x=-.8；A=-.447；A=-.411；A=1.3；A=-.82；A=-.36；

1S1221133123A32=-.22。试求其选择度，并说明塔顶馏出何物解：A=丄(A+A)=0.447+0.411=-.4291221221A=-(A+A)=1.3+0.82=1.06TOC\o"1-5"\h\z1S21SS1“1”、0.36+0.22A'=(A+A)==0.292S22SS22lgS=x[4；-A；-A'(1-2x；)L0.8[1.06-0.29-0.429(1-2x0.7)]=0.753312S1S2S121S=5.666>112由于甲醇的沸点(64.7°C)低于乙酸甲酯(°C),贝I」塔顶馏出物为甲醇酮，塔釜馏出物为乙酸甲酯和水。某裂解气组成如下表所示。组分H2CHCHCHCHi-CHy..36现拟以i-C^。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，塔的平均温度按-14C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，查得在和-14C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N=g,A=o=0.99,关关=申•K=0.72x0.99=0..7128Vmin关关

b•理论板数的计算（、操作液气比Lv=L1-5x。・7128=1-0692亠=皿=1.485关键组分的吸收因子为VK关0.72①一1“N①一1“N=—-———1=理论板数lgA’0.99—1.485lg099亠-1=8.868lg1.485c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成AN+1—A―iiVKi和AN+1—1VKi和以及v1,i="—ai^N+1,i；V=Ev；y=V1,i：V进行计算结果见表。11,i1,i/V1组分CH^CH24CH26CH36i-CH410yN+1i/v,kmol/hATl1；7Ni1,iA/000二吸收剂量塔内气体的平均流率为塔内液体的平均流率为100+38.1115塔内气体的平均流率为塔内液体的平均流率为100+38.11152=69.056kmol/hL=L+(L0+61.8885)2=L0+30.944由LV=L。692得L0=42.89kmol/h12.拟进行吸收的某厂裂解气的组成如下。组分CHCH26CH38i-CHn-CHi-CHn-CHn-CH当在压力下，以相对分子质量为220的物质为吸收剂，吸收剂温度为30°C，而塔中液相平均温度为35°C。试计算异丁烷（i-CH）回收率为时所需理论塔板数以及各组分410的回收率。操作液气比为最小液气比的倍，求塔顶尾气的数量和组成。解：选异丁烷为关键组分，查得在和35°C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N=8,A关=9关=0.9,Vy=9关•K关=0.59x0.9=0.531min关关b•理论板数的计算（、―亠一,兄=1.5W=1.07x0.531=0.568操作液气比’V'Vmin亠=型=0.963关键组分的吸收因子为VK关0.59lg9-A9lg9-A9-1-N=—-———1=理论板数lgA’0.9—0.963lg-1=11.255lg0.963c.各个组分的回收率和塔顶尾气的数量和组成VKi和9iANVKi和9iAN+1—A■i■iAN+1—1以及v1,i="—ai^N+1,i；V=Ev；y=v1，iy进行计算结果见表。11,i1,i/V组分CH^CH26CH38i-CH410n-CH410i-CH510n-CH510n-CH614yN小N11,iN+1,i,kmol/hA9比0001,id.吸收剂量塔内气体的平均流率为塔内液体的平均流率为100+82.188塔内气体的平均流率为塔内液体的平均流率为100+82.1882=91.09kmol/h九+（九+17.81）2=V0+8.906由/V=°568得V=42.833kmol/h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z二,z二,z=（mol）。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度BTX数据为：a二，a二，a二，a二。规定异丙苯在釜液中的回收率为%，甲苯在馏出BTTTXTCT液中的回收率为%。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，在作物料衡算时修正二甲苯为中间组分，在作物料衡算时修正初定它在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算物料衡算如下组分进料憎出液di釜液W.iB4040-T60xxX20218C800.002x4080200Dx0.998W解得D=W=D=xTDxTW=xCDxTDxTW=xCD=xCW=lg0.58610.81350.00160.0031lg(l(/Q.21)lg(l(/Q.21)(dx)=(Wx"c)xT)NmWaccTd+W=xx2Q解得d=；xW=x组分进料diB40T60X20C80组分xdixwiB0CTTWi40—xx80x0.00280x0.998100.9199.09xxxxlg0.59160.80510.00160.0030lg0.59160.80510.00160.0030lg(ic)W)CTacTlg".10.21lg(ic)W)CTacTX组分TX进料馏出液釜液数量Mol%数量mol%数量mol%苯402040——甲苯6030二甲苯2010异內苯80400.160.15979.8480.5520()100100.9100.0099.1100.00cd+W=20某原料气组成如下：组分CHCHCHi-CHn-CHi-CHn-CHn-CH42638410410512512614y0（摩尔分率）先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°C,压力为，如果要求将匚弋彳片°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倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。求塔底的吸收液量解：由题意知，上9片。为关键组分由P二，t平二38°C查得K关二（P-T-K图）①在最小液气比下N二8,A关二中关二关关（V）min=K关'A关二X二0.5544②.).Xin0.5544②.).Xin0.56=0.99所以理论板数为log0.99N=圧-1=^91_1=9.48logAlog0.99③它组分吸收率公式Ai③它组分吸收率公式AiLVK

iAN+1—A―iAN+1—1i计算结果如下：组分进料量相平衡常数KiA,被吸收量塔顶尾气数量组成CH4CH26CH38i—CH410n—CH410i—CH512n—CH512n—CH614合计—以CH4为例：0.5544VKi17.40.5544VKi17.4=0.0320.0329.48+1—0.99=0.32i=0.0329.48+1—1V1CH4）=（1-ei）VN+1=（）x=y（V1CH4）=（1-ei）VN+1=（）x=y（1CH4）V（CH）V17405=°-923④塔内气体平均流率：v=1°°皿°=9°.1°Kmol/h塔内液体平均流率：L=塔内液体平均流率：L=L（0+鑿=£+9.90520L0=h15.某1L0=h15.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为In丫1=Ax?,ln丫2=Axf，端值常数与温度的关系：A二x蒸汽压方程为⑴K|nPS=16.0826—40501TlnP2lnP2S=163526-P：kPa：T：K)假设汽相是理想气体，试问时①系统是否形成共沸物②共沸温度是多少解：设T为350KInPS=InPS=16ln卩：=163526-4050PS1因为在恒沸点由a==1得b=pi-12yPSyPS2221ln卑=ln-^ln卑=ln-^=lny-lnyyPS1222=Ax22-x2)=A(1-2X])ln1^=0300(1-2X1)x2二=0.3009x0.05132lny2==0.3009x0.05132lny2=0.3009x0.94872y二1二y二2二则A=xxxxxH99-75设T为340KInPS=16n卩：=163526-鬻P二;d-2xi)山64^=0.343(1-2x)84.84581x2二二=0.3434x0.10692Iny=0.3434x0.89312y二1二y二2二p=口ixipi二xxxxH99.75设T为352K则A=xxlnP1S=16・0826-4050；lnP2S=163526-4050则A=xxPS二；PS二12(1(1-2斗(1(1-2斗由In罕=A

p2in272143127.3473=0.2924(1-2X])x==2二inY]=0.2924x0.03832in=0.2924x0.96172Y1Y216.P=ZyxPS二xxxxu99.75在压力下氯仿甲醇b.系统的NRTL参数为：t二mol,iii12t二Y1Y216.P=ZyxPS二xxxxu99.75在压力下氯仿甲醇b.系统的NRTL参数为：t二mol,iii12t二mol,a二。试确定共沸温度和共沸组成。1212安托尼方程（pS：Pa；T：K）氯仿：inPS=20.8660-2696.7（T-46.16）甲醇：inpS=23.4803—3626.5（卩_3429）解：设T为53.5°C则inPS=20.8660-2696.7(326.65—46.16)inP2=23.4803-3626.5((326.65-34.29)2PS=PS=12由G=exp(—at),ijijijexp(—at1212ijG12a=aijji)=exp(—0.3x8.9665)=G=exp(—at)_exp(0.3x0.8365)212121=TG22121+T2T2(x+xG)2(x+xG)2122121121—x)2(—0.8365)x1.28522&9665x0.06788+[x+(1—x)x1.2852]2([1—x)+0.06788x]21—x1)2—1.38170.6086+1.2852—0.2852x1)2(1—0.93212x1)2inY2=212(忑+2丿2(x1+x2G21)2~22112c&9665x0.067882—0.8365x1.2852x2+1(1—x+0.06788x)2[x+1.2852(1—x)]21111xx12xx12512215122151221512210.04131-1.07507+(1-0.93212x)2(1.2852-0.2852x)211」In罕ln76990.1lnY1-lnY2二PS二64595.6二求得区］二h二Y2二工兀£$丫=x占可1+x2PSy2二0.32x76990.1x1.2092+0.68x64595.6x0.8971二Y设T为60°C则1n甲=20・8660-2696%3.15-46.16)InPS-234803-3626.55/lnP2-23.4803(333.15-34.29)PSPS1二2二lnPSln95721.9lny1-lny2二PS二84599.9二设T为56°C则ln则lnPS-20.8660-2696.7(329.15—46.16)lnps—234803—3626.55/lnP2-23.4803(329.15-34.29)P1S二P2S二ln坚ln83815.2lny1-lny2二PS二71759.3二求的当lny「ny2二时求得X二肾y2二工x’psyi-x1PSy1+x2p2Sy2二0.30x83815.2x1.1099+0.70x71759.3x0.9500二Y以水为溶剂对醋酸甲酯⑴-甲醇⑵溶液进行萃取精馏分离。料液的x二（摩尔分F1率），呈露点状态进塔。要求塔顶馏出液中醋酸甲酯的浓度x二，其回收率为98%。选D1取塔的精馏段中溶剂的浓度x二，操作回流比为最小回流的倍。试计算溶剂与料液之比s和所需的理论板数。经研究，此三元系中各组分活度系数可按式（2-73）计算，查得的端值常数为：AAA2SAAA2SAS1二,A1S二,A解：a.解：a.以100kmol进料为基准进行物料衡算:（（7根据题意Dx二，Fx二x已知x二，所以D二63.6hD1F1F10.95设溜出液中不含溶剂，所以x'=x=0.95。D1D1令B'为脱溶剂基的塔底产品量，则B'XB1二一般塔顶产品中溶剂含量可以忽略，因此B'二F-D二二hX'==00393'nnmr于是bi33.1x召2=0・9607(7b计算平均相对挥发度712/s，由于此三元系中三对两元素的端值常数相对接近，均近似为对称系统，因此两组分间的活度系数之比可以按式(2-153)计算。A'12=A'12=2(A12+A)=2.441，A'二0.66782s7计算溶剂加入板12/s)ss式中用到的浓度计算如下：x=0.012选定xs二，x1=(1-°・8)xx=0.012算得(Y1：)=3.458'2组分1算得(Y1：)=3.458'2组分1和2在恒沸点54°C时的蒸汽压分别为P；二好a,ps二65.98kP2a。S•理=3.458x90-24因此712/s二(丫2SP265.98_4・73计算塔釜712/sYIn")丫2S二()+()二式中用到的浓度为：xs二，二()x=0.19212Z)•滋=4.955x9024=6.78于是712/s二Ys于是712/s二22本列中因为进料状态是露点。全塔溶剂浓度近似为常数，故认为全塔12/s为常数，等于7=4.78x6.78=于12/s一一C•计算最小回流比Rm（式2-139d）1—0.951-0.649]1—0.951-0.649]—1=0.7475.66-1[0.649取R二Rm二d.计算全回流时Nm（包括釜）Nm=lg[exNm=lg[exD1)(xB2)]095x0.9607]—XD2XB1=0.050.0393=3.54lg712/slg5.66e.计算实际回流比下的N包括釜）=0.1763N-N=0.1763N-NRt爲查图2-13得N+1N二块（包括釜）此外，在溶剂加入板上应该用一各回收段，可取3~4块板。f.计算溶剂量对进料量的比值S/F先计算7先计算7sn式2-164)X1+X2式中1s和72s可以按下列两式计算:ln71s=ln(Py)+AX1+X2式中1s和72s可以按下列两式计算:ln71s=ln(Py)+A(X—x1)+x2(A'2—A；)/ps1ss12122s1sln71s=ln(P2；s)+A2S(x—X2)+X1(A2'1—A1'S}算得71s二,2s=。代入上式得(70..19+0.01sn26.8x0.19+5.7x0.01=0.0388进料板处，可估计XS二，X1二x，X2二。用同样方式可算得71s二，72s二0.1298+0.0702因此sn37.3x0.1298+6.22x0.0702一0.03797(sn)顶7X+7X1s12s277sn；0.0388x0.0379=0.0383—/式(2-175)0.81.121x66.9x0.8(1—0.0383)—66.9x0.03831—(1—0.0383)x0.81—(1—0.0383)x0.8因此S/F=100二。

在转盘塔中有机溶剂萃取烃类混合物中的芳烃。原料处理量100吨/天，溶剂：进料=5：1（质量）。取溶剂相为连续相。有关物性数据为溶剂p=1200Kg/m3,卩=1.0x10-3p•scca烃p=750Kg/m3卩=0.4x10-3p•sb二x10-3mdda转盘塔转速n二s-1。结构尺寸的比例为：D/D=0.7,D/D=0.6,SRH/D=0.1。试计算所需塔径。T解：为计算塔径。必先求特性速度U，而U的计算式中含由特定的塔径，故应试差。kk假设D=2.1m则ds=D（ds/D）=1-47m,Dr=1.26m,Ht=0.21m由式（5-30）得u=0012(1200-755)0.9(——981——)1.0(1：4Z)2.3(0：21)0.9(ll26)2.6(5.924X10-3)二sVdk12001.26x0.521.261.262.11.0x10-Vd055X86405=1-543x10-2m3/sV=5X1000=4.823X10-2m3/sc1.2x86400u/u=0.32dc由式(5-35)dF=0.25(0.322+8x032)0.5—3xdF=0.254(1-0.32)由式(5-33)u=0.069(1-2x0.25)(1-0.25)2=0.0194m/scF设计速度取液泛速度的75%u=0.75x0.0194=0.01455m/sc由式（5-39）=2.05m八J4x4.823x10-=2.05mD=-i,_3.1416x0.01455由于D二可直接圆整成2.1m，故不再继续试差。乙醇-苯-水系统在，64.86°C形成恒沸物，其组成为%乙醇a.,%苯b•和%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°C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：在等温等压条件下,将其分离成纯组分时所需最小功为-Wmin,T=-Wmin,T=-RT工作工XFiIn丫FixFi设为理想溶液，1，若n”=IkmolFiF一％一％,T=-RT工XFilnXFi=-8.31x(64.38+273.15)[0.228ln0.228+0.539ln0.539+0.233ln0.233]=2836J/kmol含乙烯%的乙烯-乙烷混合物于2Mpa压力下进行蒸馏，塔顶为纯乙烯，温度为239K，塔釜为纯乙烷、温度为260K，正常操作下，塔釜加入热量为8800kJ/kg乙烯，试计算分离净耗功为多少解：设环境温度T0=298K，nF=1kmo1，乙烯的量为=1x0.324x26=8.424kg-=QT(-——)=8.424x8800x298x()=7465.6kJ/kmol净0TT239260LH解：计算题21的热力学效率。解：-Wmin,T=-nFRT工冷冷=-8.31x298[0.3241n0.324+0.6761n0.676]=1560kJ/kmol耳=min==0.209-W7465.6净22.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工进料kmol/h30200370350501000产品1kmol/h301924226产品1kmol/h836635050774=8.314=8.314x298[226x(0.1331n0.133+0.851n0.85+0.01'组分C2C3n—C4n—C5n—C6进料kmol/h30200370350501000x产品1kmol/h301924226x产品1kmol/h836635050774x——i21=RTZ"k(工%kL出1nyi,k)-znj(工yi,j1nyi,j)进+774x(0.011n0.01+0.4731n0.473+0.4521n0.452+0.0651n0.065)-1000x(0.031n0.03+0.21n0.2+0.371n0.37+0.351n0.35+0.051n0.05)]=1.188x106kJ/kmol将含丙稀80%(摩尔)和丙烷20%的料液在常压下分离为含丙稀%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：

nQiX诃6+nQ2x°.°5=110.8n+n=1Q1Q2联列解得：nQ1=,nQ2=wmin=分离最小功由式（wmin=-=T=Kmol0料液已知某混合乙烷,丙烷正丁烷（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=+46667丙烷：k=+正丁烷：k=+（t的单位为。C）设温度为了10°C,用泡点方程工Kx=1进行试差，不满足泡点方程，设温度为7.2C,II重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2C，结果见表。组份组份设温度为ioc设温度为7.2C圆整KKx；KKx；乙烷IXiIXi丙烷正丁烷已知某混合乙烷,丙烷正丁烷（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=+46667丙烷：k=+正丁烷：k=+（t的单位为°C）设温度为24C，用泡点方程工yi/Ki=1进行试差，不满足露点方程，设温度为23°C,重新试差，满足露点方程，露点温度为23C,结果见表。组份组份设温度为24C设温度为23C圆整KKxKKx乙烷r\ir\i丙烷正丁烷一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得阳小回流比Rm二,最小理论板数Nm二求得最小回流化为R二，全塔平均板效率为n=，求所需最小塔板板数。R=X二1.8125-1.45…==0.13应十11.8125+1由此图查，得：2V-Nm二0.53M十1由于，Nm=所以，N=实际板数为：二二33块某多组分精馏塔的原料组成、产品组成(组分1为轻关键组分)及各组分的相对挥建发度如表所示，已知提馏段第n板上升的气相组成,提馏段操作线方