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化工传质分离工程课后习题答案

第一章绪论 (1)

第二章单级平衡过程 (6)

第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)

第四章气体吸收 (24)

第五章液液萃取 (27)

第六章多组分多级分离的严格计算 (28)

第七章吸附 (34)

第八章结晶 (35)

第九章膜分离 (36)

第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)

第一章绪论

1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。

答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。

属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。

2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。

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馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏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。

3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？

答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。

4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。

5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：（1）总变更量数Nv;

（2）有关变更量的独立方程数Nc ；（3）设计变量数Ni;

（4）固定和可调设计变量数Nx ,

Na ；

（5）对典型的绝热闪蒸过程，你

将推荐规定哪些变量？

思路1：

3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个

热量衡算式1个相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式

1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni

=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3

固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na ＝0 解：

（1） Nv = 3 ( c+2 )

（2） Nc 物 c 能 1 相 c

F zi

T F P F

V , yi ,T v , P v

L , x i , T L , P L

习题5附图

内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：

输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个，热量衡算式1个 ,共 C+1个设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3

固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量Na ：有0

6. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计变更量数是多少？（2）如果有，请指出哪些附加变

量需要规定？

解： N x u 进料 c+2

压力 9 c+11=7+11=18

N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。

7. 附图为热藕合精馏系统，进料为三组分混合物，采出三个产品。确定该系统：（1）设计变量数;

（2）指定一组合理的设计变量。解: N x u 压力 N+M+1+1

进料 c+2

合计 N+M+c+4

( c = 3 )

a u 串级 6

分配器 1

侧线 3 传热 2

习题7附图

进料，顶产物

底产物

习题6附图

N v u = N+M+3+4 = N+M+19

8. 利用如附图所示的系统将某混合物分离成三个产品。试确定：（1）固定设计变量数和可调设计变量数; （2）指定一组合理的设计变更量解: N x u 进料 c+2 压力 N+M+1+1+1 c+N+M+5

N a u 串级 4 分配 1 侧线 1 传热 4 10

9. 采用单个精馏塔分离一个三组分

混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47

N a u 3+1+1+2 = 7 N v u = 54

冷却器

习题8附

图

140k P a

习题9附

图

习题14附图

设计变量：回流比，馏出液流率。

第二章单级平衡过程

1. 计算在0.1013MPa 和378.47K 下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当x 1=0.3125，x 2=0.2978，x 3=0.3897时的K 值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K 值比较。已知三个二元系的Wilson 方程参数。 83.977;33.103522121112=--=-λλλλ 15.4422223=-λλ ;05.4603323-=-λλ

14.15101113=-λλ ; 81.16423313-=-λλ (单位：J/mol) 在T=378.47K 时液相摩尔体积为：

k m o l m v L 3311091.100-?= ；321055.117-?=L v ；331069.136-?=L v 安托尼公式为：

苯：)36.5251.27887936.20ln 1--=T P s ；甲苯：()67.5352.30969065.20ln 2--=T P s ；

对二甲苯：)84.5765.33469891.20ln 3--=T P s ；(K T Pa P s :;:) 解1：由Wilson 参数方程()

[]

RT v

v ii

ij L

j ij λλ--=

Λexp

()[]RT

v v L

L 11121

212exp λλ--=

()()[]47.378314.833.1035exp 10

91.1001055.1173

3?--??=

=1.619 ()

[]RT

v v L

L 22

212

21exp λλ--=

()()[]47.378314.883.977exp 10

55.1171091.1003

3?-??=

=0.629

同理：838.013=Λ ；244.131=Λ 010.123=Λ ；995.032=Λ

由Wilson 方程∑

∑

∑ΛΛ-???

? ??

Λ-=k

kj k

ki j

j ij i x x x ln 1ln γ：

9184.01=γ ；9718.02=γ ；9930.03=γ

根据安托尼方程：

M P a P s 2075.01= ；Pa P s 4

210693.8?= ；Pa P s 4310823.3?=

由式(2-38)计算得：

88.11=K ；834.02=K ；375.03=K 如视为完全理想系，根据式(2-36)计算得： 048.21=K ；858.02=K ；377.03=K 解2：在T=378.47K 下

苯： )36.5247.378/(5.27887936.20ln 1--=s P ；∴ s P 1=207.48Kpa 甲苯： )67.5347.378/(52.30969065.20ln 2--=s P ；∴s P 2 =86.93Kpa 对二甲苯：)84.5747.378/(65.33469891.20ln 3--=s P ；∴s P 3=38.23Kpa Wilson 方程参数求取

854

.0)47

.378314.883

.977exp(1091.1001055.117)exp(3

322

121221=?-

??=--

∧--RT

v L L

λλ

7472

.0)47.378314.815.442exp(1069.1361055.117)exp(3

322

233223=?-??=--

∧--RT

v v L

L λλ

346

.1)47.378314.805.460exp(1055.1171069.136)exp(3

333

232332=?--

??=--

∧--RT

v L L

λλ

457

.0)47.378314.814.1510exp(1091.1001069.136)exp(3

311

1321

13=?-

??=--

∧--RT

v v L

L λλ

283

.2)47.378314.881.1642exp(10

91.1001069.136)exp(3

333

131

331=?--

??=--

∧--RT

v L L

λλ

313

212

111221*********

21122333113223

ln 1ln()(

)

0.3125

1ln(0.3125 1.1930.29780.4570.3897)(

0.3125 1.1930.29780.4570.3897

0.8540.29780.8540.31250.29780.74x x x r x x x x x x x x x x x x ∧∧=-+∧+∧-+

+∧+∧∧++∧∧+∧+=-+?+?-+?+??+?++ 2.2830.3897

)720.3897 2.2830.3125 1.3460.29780.38970.09076

?++?+?+=-

∴

1r =0.9132

193

.1)47

.378314.833.1035exp(1055.1171091.100)exp(3

311

1221

12=?--

??=

∧--RT

v v L

L λλ

323

112

212123*********

21122333113223

ln 1ln()(

)

0.2125 1.193

1ln(0.31250.8540.29780.74720.3897)(

0.3125 1.1930.29780.4570.3897

0.29780.8540.31250.29780.7x x x r x x x x x x x x x x x x ∧∧=-∧++∧-+

+∧+∧∧++∧∧+∧+?=-?++?-+?+?+?++0.3897 1.346

)4720.3897 2.2830.3125 1.3460.29780.38970.0188

?++?+?+=

∴

2r =1.019

113

232

313122*********

21122333113223

ln 1ln()(

)

0.31250.457

1ln(0.31250.4570.2987 1.3460.3897)(

0.3125 1.1930.29780.4570.3897

0.74720.29780.8540.31250.297x x x r x x x x x x x x x x x x ∧∧=-∧+∧+-+

+∧+∧∧++∧∧+∧+?-?+?+-+?+??+?+0.3897

)80.74720.3897 2.2830.3125 1.3460.29780.38970.2431

+++?+?+=

∴

3r =1.2752

故

.13

.10148.2079132.01

11=?==P

P r K s

8744.03

.10193

.86019.1222=?==P P r K s

4813

.03

.10123

.382752.13

33=?==

P r K s

而完全理想系：

048

.23

.10148.2071

1===P

P K s

8581.03.10193.8622===P P K s

3774

.03

.10123

.383

3===

P K s

2. 一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa 式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解1：

(1)平衡常数法：设T=368K 用安托尼公式得：

k P a P s 24.1561= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263= 由式(2-36)得：

562.11=K ；633.02=K ；269.03=K

781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y

由于∑i y >1.001，表明所设温度偏高。

由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 553

.11

'1==

∑

y K K 可得K T 78.367'=

重复上述步骤：

553.1'1=K ；6284.0'2=K ；2667.0'3=K

7765.0'1=y ；1511.0'

2=y ；066675.0'3=y ；0003.1=∑i y

在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、

甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。

(2)用相对挥发度法：

设温度为368K ，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的： 13α

解2：

(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃

苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ；

∴ Pa

P s

110569.1?= 甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ；

∴Pa

P s

210358.6?= 对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；

∴Pa

P s

310702.2?=

569.110

569.15

1=?==

P K s

；6358

.02

2==

P K s

2702

.03

3==

P K s

∴011

.125.06358.025.02702.05.0596.1=?+?+?=∑i i x K

选苯为参考组分：552.1011.1569.112==K ；解得T 2=94.61℃

∴05.11ln 2=s

P ； Pa

P s 4

210281.6?= 19

.10ln 3=s

P ； Pa

P s

3106654.2?=

∴2K =0.6281

3K =0.2665

∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=?+?+?=∑i i x K

故泡点温度为94.61℃，且776.05.0552.11=?=y ；

157.025.06281.02=?=y ；067.025.02665.03=?=y

(2)相对挥发度法

设t=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702

∴807

.513=α，353.223=α，133=α

∴∑=?+?+?=74

.325.0125.0353.25.0807.5i i x α

.174

.325.0174

.325

.0353.274

.35

.0807.5=?+

∑∑

∑=i

i i i i x x y αα

故泡点温度为95℃，且776

.074.35

.0807.51=?=

y ；

157

.074

.325

.0353.22=?=

y ；

067

.074

.325.013=?=

3. 一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。

解1：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，i K 值只取决于温度和压力。可使用烃类的P-T-K 图。 ⑴泡点压力的计算：75348

x K

∑i i

x K

=1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa 。

⑵露点压力的计算：

假设P=0.6MPa ，因T=25℃,查图求K

解2：(1)设P 1=1000KPa ，由25℃，1000KPa ，查P-T-K 列线图得i K

1K =16.5 2K =3.2

3K =1.0

4K =0.43

所以168.143.055.00.13.02.31.05.1605.0>=?+?+?+?=∑i y 选异丁烷为参考组分

282.0907

.0256

.042

43===

∑

y K K ，查得P=1771KPa

在此条件下求得∑i y =1.02≠1，继续调整

279.002

.1282

.043

44===

∑

y K K ，查得P=1800KPa

求得：1001.1≈=y

(2)求露点压力

设P 1=1000KPa ，由25℃，1000KPa ，查P-T-K 列线图得i K

1K =16.5 2K =3.2

3K =1.0 4K =0.43

所以∑∑

=++==614

.143

.055

.02

.310

.05

.1605

.0i

i K y x

选异丁烷为参考组分

694.0614.143.04142=?=?=∑i x K K

由25℃，42K =0.694查得P=560KPa ，查得各组分的i K 值

求得1990.0≈=∑i x

4. 含有80%(mol)醋酸乙酯(A)和20%乙醇(E)的二元物系，液相活度系数用V an Laar 方程计算，AE A =0.144，EA A =0.170。试计算在101.3kPa 压力下的泡点温度和露点温度。安托尼方程为：

醋酸乙酯：()

15.5750.27900444.21ln --=T P S A

乙醇：()

68.4198.38038047.23ln --=T P S E (P S ：Pa ；T ：K)

解1：⑴泡点温度

此时8.0=A x ，2.0=E x 0075.02.0170.08.0144.01144.01ln 2

? ????+=

???

? ?

?+=

E EA A AE AE

x A x

A A γ

0075.1=A γ 1013.08.0144.02.0170.01170.01ln 2

? ????+=

???

? ?

?+=

A AE E EA EA

E x A x

A A γ

1067.1=E γ 设T=350K

()

P T P S

A 100271516

.1115.5750

.27900444.21ln ==--=

()

P T P S

E 955054669

.1168.4198

.38038047.23ln ==--=

9972

.0==

P K S

A A γ

0434

.1==

P K S

E E γ ∑=?+?=+=0064

.12.00434.18.09972.0E E A A i i x K x K x K

∑≈1i i

x K

所以泡点温度为350K 。 ⑵露点温度

此时8.0=A y ，2.0=E y

设T=350K ，

()

P T P S

A 100271516

.1115.5750

.27900444.21ln ==--=

()

P T

P S

E 955054669

.1168.4198

.38038047.23ln ==--=

设1=A

，1=E

98984

.0==

P K S

A A γ 94279

.0==

P K S

E E γ

8082.0==

A A A K y x

2121.0==

E E K y x

00806

.02121.0170.08082.0144.01144

.01ln 2

?? ?

???+=

???

? ??+=

E EA A AE AE

x A x A A γ

0081

.1'=A

09908.08082.0144.02121.0170.01170

.01ln 2

? ????+=

???

? ??+=

A AE E EA EA

E x A x

A A γ

1042.1'

=E γ 99785

.0101300

100271

0081.1''

=?=

P K S

A γ

04103

.110130095505

1042.1''

=?=

=P P K S

E γ

9938.01921.08017.0'

=+=+

=∑

E A

A i

i K y K

y K y

∑

≈1i

i K y

所以露点温度为350K 。解2：(1)计算活度系数：

0075

.0)

.017.08

.0144.01(144

.0}

1(ln 2

=??+=

EA A

AE AE

A x A x A A r

A r =1.0075

10137

.0}

.0144.02

.017.01(17

.0}

1(ln 2

=??+=

AE E

EA EA

E x A x A A r

E r =1.107

(2)计算泡点温度设T=353.15K(80℃)

617

.1115

.5715.35350

.27900444.21ln =--=s

A P

∴Pa

P s A 5

101097.1?=

5917

.1168

.4115.35398

.38088047.23ln =--=s

E P

∴Pa

P s E 5

10082.1?=

∴

1037

.110

013.110

1097.10075.15

=???=

P P r K S

A A A

1821

.110

013.110

082.1107.15

=???=

P r K S

E E E

∴

1194

.12.01821.18.01037.1=?+?=∑i i

x K

调整98597.01194.11037.12==A K

)15

.575.27900444.21exp(0075

.110

013.198597.05

=??=

T r P

A S A

解得T 2=349.65，即T 2=76.50℃

∴s

A P ln =11.504 Pa

P s A 4

1091.9?= s

P ln =11.453

P s

E 4

104175.9?=

∴A K =0.9857 E K =1.0288

9943.02.00288.18.09857.0≈=?+?=∑i i

x K

故泡点温度为76.5℃ (3)计算露点温度设T=353.15K(80℃)

∴9867.0894.01037.12=?=A K

)

.575.27900444.21exp(0075

.110

013.19867.05

=??=

T r P

A S A

解得T 2=349.67K(76.52℃)

∴s

A P ln =11.505 Pa

P s A 4

1092.9?= s

E P ln =11.454

Pa P s

E 4

10425.9?=

9866.0013

.1992.00075.1=?=

.1013

.19425

.0107.1=?=

E K

005.103

.12

.09866

.08

.0≈=+=∑i

故露点温度为76.52℃

5. 设有7个组分的混合物在规定温度和压力下进行闪蒸。用下面给定的K 值和进料组成画出Rachford-Rice 闪蒸函数曲线图。

{}()

()

∑=-ψ+-=

ψc

i i

i i K

K z f 1

111

解：计算过程如下表所示：

根据上表所得数据画图：由曲线图得：Ψ=0.527

6. 组成为60%(mol)苯，25%15%对二甲苯的100kmol 物，在101.3kPa 和100℃试计算液体和气体产物托尼方程计算蒸气压。解：在373K 下苯

()36.5251.27887936.20ln 1--=T P S

kPa

P S

315.1791=

77.11=K

甲苯： ()67.5352.30969065.20ln 2--=T P S kPa P S 834.732=

729.02=K

对二甲苯：()84.5765.3346981.20ln 3--=T P S kPa P S 895.313=

315.03=K

计算混合组分的泡点T B T B =364.076K 计算混合组分的露点T D T D =377.83K

.0076

.36483.377076.3643731=--=

()()

()

∑=-ψ+-=

ψ040443

.01111

i i K

K z f

()()

()[]

∑

-=-ψ+--=ψ414

.01112

i i K K z f

()()

7477

.01'

112=ψψ-

ψ=ψf

()00024.02≈-=ψf

此时：x 1=0.38，x 2=0.3135，x 3=0.3074，L=74.77kmol ； y 1=0.6726，y 2=0.2285，y 3=0.0968，V=25.23kmol 。 7. 用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来的物料温度811K ，组成如下表。闪蒸罐操作条件下各组分的K 值：氢-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-0.004

解：以氢为1，甲烷为2，苯为3，甲苯为4。总进料量为F=460kmol/h ，

4348.01=z ，4348.02=z ，1087.03=z ，0217.04=z

又K1=80，K2=10，K3=0.01，K4=0.004 由式(2-72)试差可得：Ψ=0.87，由式(2-68)计算得：

y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；V=400.2mol/h 。

8. 下图所示是一个精馏塔的塔顶部分。图中以表示出总精馏物的组成，其中10%(mol)作为汽相采出。若温度是311K ，求回流罐所用压力。给出该温度和1379kPa 压力下的K 值为：C 2-2.7；C 3-0.95；C 4-0.34，并假设K 与压力成正比。解：由图中可知z C2=0.10，z C3=0.20，z C4=0.70；

由题意知：'

1379

i i K P K =

，Ψ=0.1，

由式(2-72)试差得：P=2179kPa 。

9. 在101.3kPa 下，对组成为45%(摩尔)正己烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。 ⑴求泡点和露点温度

⑵将此混合物在101.3kPa 下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，

两相的组成。

解：⑴因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液，K I 只取决于温度

和压力，可使用烃类的P-T-K 图。泡点温度计算得：T B =86℃。露点温度计算得：T D =100℃。

⑵由式(2-76)

()()

∑≈=-ψ+-00006.0111i

i K

z K

所以闪蒸温度为93℃。

由式(2-77)、(2-68)计算得：

x C6=0.308，x C7=0.266，x C8=0.426 y C6=0.591，y C7=0.234，y C8=0.175

所以液相中含正己烷30.8%，正庚烷26.6%，正辛烷42.6%；汽相中含正己烷59.1%，正庚烷23.4%，正辛烷17.5%。

第三章多组分精馏和特殊精馏

1. 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 B =0.2,z T =0.1,z X =0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：BT α=

2.25，TT α=1.0，XT α=0.33，CT α=0.21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。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(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关键组分，则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。以重关键组分计算相对挥发度。

71.1021

.025

.2==BC α

762

.421

.00.1==TC α 5714

.121

.033

.0==XC

1=CC α

由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。

h kmol W C /84.79998.04.0200=??=

kmol D C /16.084.795.0200=-?= h kmol D T /7.59995.03.0200=??=

h kmol W T /3.07.593.0200=-?=

所以37.7762

.4lg 3

.084.7916.07

.59lg[lg ]lg[=?=?=

C T

m W W D D N α

由H

H Nm

iH i

W D W D ?

=α与

i i W D F +=求出非关键组分的分布

苯： 4

.710

8.784

.7916.071

.10?=?

W D ∴B W =0，B D =200?0.2=40Kmol/h 二甲苯：

056

.084

.7916.05714

.137

.7=?

W D ，X D +X W =200?0.1=20

求得X D =1.06，X W =18.94，

2. 在101.3Kpa 压力下氯仿(1)-甲醇(2)系统的NRTL 参数为： 12τ=8.9665J/mol ，

12τ=-0.83665J/mol ，12α=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。

安托尼方程(S P ：Pa ；T ：K)

氯仿：）（16.4679.26968660.20ln 1--=T P S

甲醇：）（29.3455.36264803.23ln 2--=T P S 解：设T 为53.5℃ 则）（16.4665.32679.26968660.20ln 1--=S P ）

（29.3465.32655.36264803.23ln 2--=S P S

P 1

=76990.1 S P 2=64595.6

由）（ij ij ij G τα-=exp ，ij α=ji α

）

（121212exp τα-=G =）（9665.83.0exp ?-=0.06788 ）

（212121exp τα-=G =）（8365.03.0exp ?=1.2852

????+++=2121212

12221212

21212

1ln ）（）（G x x G G x x G x ττγ =??????+-?+?-+?--21

122122

1]06788.01[06788

.09665.8]2852.11[2852.18365.01x x x x x ）（）（）（）（ =??????-+---21

212

193212.016086.02852.02852.13817.11）（）（）（x x x ??????+++=221

2121

21212122

12122

ln ）（）（G x x G G x x G x ττγ

=??????-+?-++-?211211221

]12852.1[2852.18365.006788.0106788.09665.8）（）

（x x x x x

化工分离工程复习题及答案..

化工分离过程试题库(复习重点) 第一部分填空题 1、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。 2、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。 3、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）。 4、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。 5、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。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、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。 9、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。 10、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。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、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。 13、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。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。 15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18、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=独立变量数-约束关系 ) 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越高对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V = SL）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、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）。 25、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。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、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。

化工分离工程Ⅰ期末复习试试题库及答案

分离工程复习题库第一部分填空题 1、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。 2、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。 3、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）。 4、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。 5、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。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、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。 9、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。 10、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。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、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。 13、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。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。

15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18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-独立变量数-约束关系） 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越咼对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V - SL ）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、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） 25、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。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、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。 29、分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。 30、回流比是（可调）设计变量。第二部分选择题 1下列哪一个是速率分离过程（） a. 蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离

专科分离工程试卷答案样本

专科《分离工程》一、 ( 共46题,共150分) 1. 按所依据的物理化学原理, 传质分离过程能够分为________分离过程和 ________分离过程, 常见的平衡分离过程有________、 ________、 ________。( 5分) .标准答案: 1. 平衡;2. 速率;3. 精馏;4. 吸收;5. 闪蒸; 2. 表征表征能量被利用的程度有两类效率: ____________和____________。要降低分离过程的能耗, 提高其____________效率, 就应该采取措施减小过程的有效能损失。有效能损失是由____________引起的。 ( 4分) .标准答案: 1. 热效率;2. 热力学效率;3. 热力学;4. 过程的不可逆性; 3. 泡露点计算是分离过程设计中最基本的汽液平衡计算, 按规定哪些变量和计算哪些变量可分为如下四种类型: ________________________、 ________________________、 ________________________和 ________________________。 ( 4分) .标准答案: 1. 泡点温度计算;2. 泡点压力计算;3. 露点温度计算;4. 泡点压力计算; 4. 影响气液传质设备处理能力的主要因素有________、 ________、 ________和________。 ( 4分) .标准答案: 1. 液泛;2. 雾沫夹带;3. 压力降;4. 停留时间; 5. 多组分多级分离过程严格计算中围绕非平衡级所建立的MERQ方程分别是指 ________________________、 ________________________、 ________________________和________________________。 ( 4分) .标准答案: 1. 物料衡算方程;2. 能量衡算方程;3. 传递方程;4. 界面相平衡方程; 6. 常见的精馏过程节能途径有________________________________________、 ________________________________________、 ________________________________________。 ( 3分) .标准答案: 1. 单个精馏塔的调优节能;2. 精馏系统的综合优化节能;3. 精馏系统与整个工艺过程的综合优化节能; 7. 理想气体和理想溶液混合物传热速率________最小分离功, 非理想溶液混和物传热速率________最小分离功, 最小分离功的大小标志着________。 ( 3分) .标准答案: 1. 等于;2. 不等于;3. 物质分离的难易程度; 8. 假设相对挥发度与组成关系不大且不同组分的塔板效率相同, 经过对若干不同组分系统的精馏计算结果分析研究发现, ( )下组分的分配比接近于实际操作回流比下的组分分配比。 ( 2分) A.高回流比 B.低回流比 C.全回流 D.最小回流比 .标准答案: C 9. 在多组分混合物的吸收过程中, 不同组分和不同塔段的吸收程度是不同的。( )一般主要在靠近塔顶的几级被吸收, 在其余级变化很小。 ( 2分) A.轻关键组分 B.重关键组分 C.轻非关键组分 D.重非关键组分 .标准答案: C 10. 多组分精馏与多组分吸收过程均不能对所有组分规定分离要求, 而只能对分离操作中起关键作用的组分即关键组分规定分离要求, 其中多组分精馏过程最多只能有( )个关键组分, 多组分吸收过程最多只能有( )个关键组分。 ( 2分)

分离工程课后习题答案-刘家祺

分离工程习题第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：（1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc ；（3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na ；（5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1： 3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na ＝0 解： V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图

化工分离工程试题答卷及参考答案

MESH方程。一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于设计变量，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，出现在精镏段和进料板位置。 3. 在萃取精镏中，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的非理想溶液，与组分2形成负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。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。 ——相平衡常数；式中： K i ψ——气相分率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立

三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义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。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中，一般关键组分与非关键组分在顶、釜的分配情况如何由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 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； 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的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏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的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些（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）反应热可由精馏过程利用；（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（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。

化工分离工程考试答案

2013化工分离过程期中考试试题答案一、填空题（每空1分，共20分） 1. 传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 2. 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。 3. 汽液相平衡是处理（传质分离）过程的基础，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K 满足（ K i Z 1, z K i 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）的措施使产品达到分离要求。 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）。二、单项选择题（每小题1分，共10分） 1. 吸收属于（A ） A.平衡分离；B.速率分离；C.机械分离；D.膜分离。 C 2. 计算溶液泡点时，若 K i X i 1 0，则说明（C ） 1 A.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；则相平衡常数可以简化表示为（D ） 4. 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 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（ 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已知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HN 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. K i L i V i B. K i P S C. K i D. K i ?R s i i

分离工程习题解答

［例2-3］求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高，可使用烃类的 p －T －K 图（见图 2-1）。假设 T ＝ 50℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ，组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃，重复上述计算得故泡点温度为 58.7℃。解：B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ，组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑=∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分，则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4，K 2=1.56， K 3=0.6， 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x

故混合物在78℃。［例2-7］进料流率为 1000kmol/ h的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。由给定的T 和p ，从p - T - K 图查K i ，再采用上述顺序解法求解。 (1)核实闪蒸温度假设50℃为进料泡点温度，则假设50℃为进料的露点温度，则说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 (2)求Ψ ，令Ψ 1 =0.1(最不利的初值) =0.8785 因f (0.1)>0，应增大Ψ 值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ 的一个方程: 计算R - R 方程导数公式为：

化工分离工程考试答案

2013化工分离过程期中考试试题答案一、填空题（每空1分，共20分） 1. 传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 2. 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。 3. 汽液相平衡是处理（传质分离）过程的基础，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z i 和相平衡常数K i 满足（ 1,1>>∑∑i i i i K z z K ）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）的措施使产品达到分离要求。 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）。二、单项选择题（每小题1分，共10分） 1. 吸收属于（A ） A.平衡分离；B.速率分离；C.机械分离；D.膜分离。 2. 计算溶液泡点时，若∑=>-C i i i X K 101，则说明（C ） A. 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；则相平衡常数可以简化表示为（ D ） A. L i i V i K φφ= B. s i i P K P = C. $$L i i V i K φ φ= D. s i i i P K P γ= 4. 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。 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已知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 ）

分离工程课后习题答案_汇总

第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝×298×=。所以反渗透膜两侧的最小压差应为。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：（1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc ；（3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na ；（5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1： 3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na ＝0 解： V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图

（1） Nv = 3 ( c+2 ) （2） Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个，热量衡算式1个 ,共 C+1个设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3 固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量Na ：有0 11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计变更量数是多少？（2）如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解： N x u 进料 c+2 压力 9 c+11=7+11=18 N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。 16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47 N a u 3+1+1+2 = 7 N v u = 54 进料，227K ，2068kP a 组分N 2 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 K m ol/h 1.054.467.6141.154.756.033.3塔顶产物底产物 9 2 习题6附图

(完整版)化工分离工程0708期末试题A答案

2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准

2007—2008学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A卷）答案及评分标准注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:化学化工学院专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 三、判断题（本大题14分，每小题2分，对的打√，错的打×） 1、对拉乌尔定律有偏差的物系一定是恒沸体系。…………………………………………（×） 2、绝热闪蒸过程，节流后的温度降低。…………………………………………………（√ ） 3、若组成为 i z的物系，1 > ∑K X i i ，且1 /> ∑ i i k y，其相态为气液两相。………………（√ ） 4、在精馏操作中回流比是可调设计变量。………………………………………………（√ ） 5、在萃取精馏操作中，液相流率总是大于气相流率。……………………………………（×） 6、在萃取精馏中所选的萃取剂使p1A值越大，溶剂的选择性越大。……………………（√ ） 7、吸收中吸收因子小的组分是易于吸收组分。…………………………………………（×）四、分析题（本大题10分，每小题5分） 1、分析下图的点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？ 2、预将甲苯-烷烃二元恒沸物进行分离，现以甲醇为恒沸剂分离甲苯-烷烃的流程如图，分析各塔物流，并将恒沸精馏塔和脱甲醇塔分离过程用三角相图表示出来。答：C，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。曲线CD说明了溶质优先被吸附，曲线DE 说明了溶剂优先被吸附。答：分析可知：恒沸精馏塔：由于恒沸剂加入过量，塔底为甲醇－甲苯的混合物，塔顶烷烃-甲醇的二元恒沸物。脱甲醇塔：塔底为甲苯，塔顶为甲苯-甲醇的二元恒沸物。萃取塔：塔底为甲醇水溶液，塔顶为烷烃。脱水塔：塔底为水，塔顶为甲醇。相图如下： 3

化工分离工程07-08期末试题A答案

2007—2008学年分离工程课程期末考试试卷（A卷）答案及评分标准注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:化学化工学院专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 一、填空题（本大题20分，每空1分） 1、分离工程分为( 机械分离法)和( 传质分离法)两大类。 2、对拉乌尔定律产生偏差的溶液称为( 非理性溶液)或( 实际溶液)。 3、对于能生成二元恒沸物的物系来说，在恒沸点处气液相两相组成（相等）。在恒沸点两侧组分的挥发能力（不同或相反）。 4、端值常数A为( 0 )时体系为理想溶液，A为( <0 )时体系为负偏差溶液。 5、用郭氏法分析，串级单元的可调设计变量为（1 ），侧线采出板的可调设计变量为（0 ）。 6、根据萃取精馏原理，通常希望所选择的萃取剂与塔顶组分形成具有（正）偏差的非理想溶液，与塔底组分形成理想溶液或具有（负）偏差的非理想溶液。 7、萃取精馏塔中，当原料以液相加入时，则提馏段中的溶剂浓度将会因料液的加入而变得比精馏段（低），此时为了保证整个塔内萃取剂的浓度，常将部分溶剂随（料液）一起加入。 8、恒沸精馏过程恒沸剂的加入不仅影响原溶液组分(挥发度或相对挥发度a)，同时与原溶液中的一个或几个组分形成恒沸物，当形成最低温度的恒沸物时恒沸剂从塔（顶）出来。 9、在多组分精馏过程中，由芬斯克公式计算的最少理论板数决定于两组分的分离要求和（挥发度或相对挥发度a），与进料组成（无关）。 10、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，透过曲线是以（流出物中吸附质的浓度）为纵坐标绘制而成。

二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 '1'1,y x ，则（ C ）（A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是（ D ）（A ）闪蒸罐的温度（B ）闪蒸罐的压力（C ）气化率（D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则（ A ）（A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为（ A ）（A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，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 ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率?的变化为（ C ）（A ）y 2上升，?下降（B ）y 2下降，?上升（C ）y 2上升，?不变（D ）y 2上升，?变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A <1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡（ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是（ D ）（A ）难吸收的组分（B ）较轻组份（C ）挥发能力大的组分（D ）吸收剂中的溶解度大 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。（ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 10、液相双分子吸附中，U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂（ A ） (A) 始终优先吸附一个组分的曲线 (B) 溶质和溶剂吸附量相当的情况 (C) 溶质先吸附，溶剂后吸附 (D) 溶剂先吸附，溶质后吸附

自考化工分离工程复习题

《分离工程》复习一、填空题 1. 请在下列选项中选择：超滤属于B 、D过程；沉降属于 C ；共沸精馏属于A、B过程。 A. 平衡分离 B. 传质分离 C. 机械分离 D. 速率分离 2. 膜分离的推动力可以是、或。压力差、浓度差或电位差 3. 宽沸程混合物闪蒸的热衡算更主要地取决于，因此将热衡算放在循环中。温度,外层5. 推导Underwood公式所用假设是：1）；2）。塔内气相和液相均为恒摩尔流率 6. 根据右图中恒浓区（阴影部分）的位置， HNK为，LNK为。非分配组分，分配组分 7. 汽相为理想气体，液相为非理想溶液时，（第6题）活度系数法计算相平衡常数的简化形式是。 K i=γi P i s/P 8. 液液平衡的分离因子又称为。相对选择性 9. MESH方程分别指；；；。 M-物料平衡方程；E-相平衡方程；S-摩尔分率加和式；H-焓平衡方程（热量平衡） 11.分离过程是将分成的两种或几种产品的操作。混合物组成互不相同 12.平衡分离过程是借助，使均相混合物系统变成，再以混合物中各组分在处于的两相中为依据而实现分离。分离媒介，两相系统，相平衡，不等同的分配 13.传质分离过程用于各种混合物的分离，其特点是有发生，依据的不同，传质分离过程又分为过程和过程。均相，质量传递现象，物理化学原理，平衡分离，速率分离。 14.活度系数的基准态是指活度系数等于1的状态。 15.从动力学上讲，相平衡是指相间为零的状态。相平衡指的是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的状态。从动力学来看，相间表观传递速率为零。

分离工程课后习题答案_概要()

第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：（1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc ；（3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na ；（5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1： 3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na ＝0 解：（1） Nv = 3 ( c+2 ) （2） Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图

分离工程课后习题答案刘家祺

分离工程习题第一章 1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M，式中C为溶解盐的浓度，g/cm3；M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：（1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc；（3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na；（5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1： 3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式C个热量衡算式1个相平衡组成关系式C个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na＝0 解：（1）Nv = 3 ( c+2 ) （2）Nc 物 c

能 1 相 c 内在(P，T) 2 Nc = 2c+3 （3）Ni = Nv – Nc = c+3 （4）Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5）Nau = c+3 –( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc：物料衡算式C个，热量衡算式1个,共C+1个设计变量数Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3 固定设计变量Nx:有C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量Na：有0 11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计变更量数是多少？（2）如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解：N x u 进料c+2 压力9 c+11=7+11=18 N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u+N a u = 20 附加变量：总理论板数。 16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U进料c+2 压力40+1+1 c+44 = 47 N a u3+1+1+2 = 7 N v u = 54 设计变量：回流比，馏出液流率。第二章 4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别

分离工程习题解答模板

［例2-3］求含正丁烷( 1) 0.15、正戊烷( 2) 0.4、和正已烷( 3) 0.45( 摩尔分数) 之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解: 因各组分都是烷烃, 因此汽、液相均可看成理想溶液, K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高, 可使用烃类的 p －T －K 图( 见图 2-1) 。假设 T ＝ 50℃, p ＝0.2MPa, 查图求 K i , 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃, 重复上述计算得故泡点温度为 58.7℃。解: B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃, p ＝0.2MPa, 查图求 K i ,

组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑ =∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分, 则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4, K 2=1.56, K 3=0.6, 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x 故混合物在78℃。［例2-7］进料流率为 1000kmol/ h 的轻烃混合物, 其组成为: 丙烷 (1)30% ; 正丁烷 (2)10% ; 正戊烷 (3)15% ; 正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在 50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。

化工分离工程试卷及答案

一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于设计变量，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，出现在精镏段和进料板位置。 3. 在萃取精镏中，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的非理想溶液，与组分2形成负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组分数为C个，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 6. 热力学效率定义为 = η；实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。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 i——相平衡常数； ψ——气相分率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立MESH方程。

三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义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。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中，一般关键组分与非关键组分在顶、釜的分配情况如何由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 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； 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的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏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的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些（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）反应热可由精馏过程利用；（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（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求已知：94℃时P10=P20= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃下形成共沸物，共沸组成X2=(mol分率), 在此条件下： kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。

分离工程试题库-叶庆国

@化学工程与工艺教学改革系列参考书分离工程试题库叶庆国钟立梅主编喬匣才午刮L大寺化工学院化学工程教研室

化学工程与工艺专业所在的化学工程与技术一级学科属于山东省“重中之重”学科，一直处于山东省领先地位，而分离工程是该专业二门重要的必修专业课程之一。该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等基础基础知识中有关相平衡热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系分离和提纯技术。传统的教学方法的突出的弊端就是手工计算工程量大，而且结果不准确。同时III 于现代化化学工业日趋集成化、自动化、连续化，学生能学到的东西越来越少。所以，传统的教学模式不能满足现代化工业生产对高水平工业工程师的需求，开展分离工程课程教学方法与教学手段课题的研究与实践，对我们的学生能否承担起现代化学工业的重任，与该课程的教学质量关系重大，因此对该门课程进行教学改革具有深远意义。分离工程课程的改革主要包括多媒体辅助教学课件的开发、分离工程例题与习题集、分离工程试题库的编写等工作。訂前全国各高校化学工程与工艺专业使用的教材一般均为山化学工程与丄艺专业委员会组织编写的化丄分离过程（陈洪紡主编，化学工业出版社），其他类似的教材已出版了十余部。这些教材有些还未配习题，即便有习题，也无参考答案，而至今没有一本与该课程相关的试题库的出版，因此编写这样一本学习参考书，既能发挥我校优势，乂符合形势需要，填补参考书空白，具有良好的应用前景。分离工程试题库与课程内容紧密结合，贯穿II询已出版的相关教材，包括填空、选择、名词解释、问答和计算题多种题型，有解题过程和答案，为学生的课堂以及课后学习提供有力指导。编者2006 年3月