《分离工程》课程试卷3

《分离工程》课程试卷3本试卷用于生物与化学工程系2005级化学工程与工艺专业（精化方向）本科学生（时量：120分钟总分100分）注意：1、答案必须填写在答题纸上，填写在试卷上的无效。2、答卷必须写明题目序号，并按题号顺序答题。3、请保持行距，保持卷面整洁。分析与简答题（50分）1、试分析泡点法为什么适用于计算分离混合物中各组分沸点相差不大的物系。（8分）2、假设A、B、C、D四个组分所组成的溶液进入一精馏塔精馏，相对挥发度A>B>C>D，分析（1）如果A、B为关键组分（2）如果C、D为关键组分（3）如果B、C为关键组分时，逐级计算的起点如何确定（9分）3、在两组分精馏中，试分析正系统和负系统分别适合在什么状态下操作。（8分）4、萃取精馏中溶剂的作用有哪些？写出四种以上选择萃取溶剂的方法？（8分）5、分离共沸物的变压精馏流程的依据是什么？其经济性主要取决于什么？（7分）6、化工生产造成的污染主要来源于哪些方面？实现分离与再循环系统使废物最小化的方法有哪些？（10分）计算题7、在一精馏塔中分离B，T，X，C四元混合物。进料量200mol/h，进料mol组成ZB=0.2，ZT=0.3，ZX=0.1，ZC=0.4。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。B，T，X，C的平均相平衡常数分别为4.5，2.0，0.66，0.42。规定C在釜液中的回收率为99.8%，T在馏出液中的回收率为99.5%。请指出上述中的关键组分，并求最少理论板数和全回流下的组分分配。（20分）8、一液体混合物的组成为：苯0.5；甲苯0.20；对-二甲苯0.30。用平衡常数法计算该物系在100KPa时的平衡温度和气相组成。（10分）9、在半连续操作的硅胶固定床吸附器中，从低湿含量空气中吸附水汽的试验测得式中为气体与固体的相对质量流速，所用硅胶的视密度为672，平均粒径1.727mm，比外表面2.167。试根据此来估算连续逆流等温吸附器所需硅胶的层高，计算条件为：用该吸附器来干燥26.7ºC，1atm的空气从原湿度为0.006干空气，干燥到湿度为0.00015干空气，硅胶的原始含水量为0，硅胶的质量流速为0.68，空气的质量流速为1.36，在此操作条件和温度范围内吸附等温线可视为直线，空气密度1.181（20分）

《分离工程》试卷3参考答案及评分标准一、简答题（共50分）1、泡点法以求得的浓度来决定下一循环所用的温度，适用于级温度主要决定于浓度，而流率主要决定于热平衡的情况，也就是热衡算中潜热的影响大于显热影响的情况。（4分）沸点相近的混合物精馏时，汽相和液相的总流率是由潜热差通过热平衡确定的，并且塔板温度受组成影响较大。（4分）2、如果A、B为关键组分，塔釜液的组成可以估计得比较准确，应从塔釜开始逐级计算（3分）如果C、D为关键组分，馏出液的组成可以估计得比较准确，应从塔顶开始逐级计算（3分）如果B、C为关键组分，塔釜液和馏出液的组成都不易估计准确，可以考虑从两端开始往加料板处集中。（3分）3、在两组分精馏中，正系统的泡沫稳定性好，液膜不易破裂，适合在泡沫状态下操作。（4分）负系统在喷射状态下，容易形成更细的液滴，汽液两相间传质界面变大，因此负系统宜采用喷射接触状态。（4分）4、溶剂的作用有稀释作用与相互作用，（4分）。从溶剂的极性考虑，从Ewell理论出发考虑或考虑组分间能否生成氢键，采用气相色谱法快速测定关键组分在溶剂中的无限稀释活度系数和选择性，UNIFAC法，实验测定法。（4分）5、压力变化明显影响共沸组成，（3分）。其经济性主要取决于循环流率，（4分）。6、污染源有：未回收的原料；未回收的产品；有用和无用的副产品；原料的杂质；工艺的物料损耗。（5分）方法有：废物直接再循环；进料提纯，除去分离过程中加入的附加物质，附加分离与再循环系统。（5分）二、计算题（共50分）7、（共20分）解：关键组分为C，T。（2分）以C为基准组分，各组分的相对挥发度为：(1分)（1分）（1分）由芬斯克方程得：=7.4。（7分）由di/wi=dr/wr(αir)Nd，代入各组数据得塔顶B的量为：40mol/h，塔釜为0塔顶T的量为：1.03mol/h，塔釜为18.97mol/h。塔顶X的量为：59.7mol/h，塔釜为0.3mol/h。塔顶C的量为：0.16mol/h，塔釜为79.8mol/h。（8分）8、泡点方程为：（1分）假设平衡温度为100℃，则由各组分的饱和蒸汽压方程苯：计算得=179315.12甲苯：计算得=73350.16二甲苯：计算得=31895.11K1=17935.12/100000=0.1794;(1分)K2=73350.16/100000=0.7335;（1分）K3=31895.11/100000=0.3189；（1分）=1.1399＞1；（3分）重设T=368.5；直到≈1为止。y1=0.7812，y2=0.1266，y3