分离工程试题库1
第一部分 填空题
1. 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。
2. 汽液相平衡是处理（气液传质分离）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）。 3. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。
4. 吸收因子为（mV
L A ），其值可反应吸收过程的（难易程度 ）。
5. 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 ）。
6. 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。
7. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 8. 解吸收因子定义为（ S= m V/ L ）。 9. 吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。
10. 吸收有（1 ）个关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。精馏有（2）
个关键组分，这是由于（双向传质 ）的缘故。 11. 恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（大10K ）以上。 12. 吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。 13. 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）。
14. 要提高萃取剂的选择性，可（增大 ）萃取剂的浓度。 15. 吸收过程发生的条件为(P i ＞P i *,y i ＞y i * )。
16. 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。
17. 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）。
18. 设置复杂塔的目的是为了（减少塔数目，节省能量）。
19. 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。 20. 为表示塔传质效率的大小，可用（级效率 ）表示。
21. 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。
22.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。
23.分离过程分为(机械分离)和(传质分离)两大类。
24.传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率控制过程）两大类。
25.分离剂可以是（能量）和（物质）。
26.机械分离过程是（过滤、离心分离）。吸收、萃取、膜分离。渗透。
27.速率分离的过程是过滤、离心分离、吸收、萃取、（膜分离、渗透）。
28.平稳分离的过程是过滤、离心分离、（）。膜分离。渗透。
29.气液平相衡常数定义为（气相组成和液相组成的比值）。
30.理想气体的平稳常数与（组成）无关。
31.低压下二元非理想农液的对挥发度α12等于(γ1P10/γ2P20)
32.气液两相处于平衡时，（化学位）相等。
33.在多组分精馏中塔顶温度是由（露点）方程求定的。
34.泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（小）
35.泡点压力计算时若∑Kixi>1，压力应调（大）
36.在多组分精馏中塔底温度是由（泡点）方程求定的。
37.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）。
38.分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。
39.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）。
40.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。
41.萃取精馏塔中，萃取剂是从塔（底）出来。
42.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。
43.吸收中平衡常数大的组分是（难）吸收组分。
44.吸收中平衡常数小的组分是（易）吸收组分。
45.吸收因子越大对吸收越（有利）
46.温度越高对吸收越（不利）
47.压力越高对吸收越（有利）。
48.吸收因子A（反比）于平衡常数。
49.吸收因子A（正比）于吸收剂用量L。
50.吸收因子A（正比）于液气比。
51.从节能的角度分析难分离的组分应放在（最后）分离。
52.从节能的角度分析分离要求高的组分应放在（最后）分离。
53. 从节能的角度分析进料中含量高的组分应（先 ）分离。
第二部分 选择题
1. 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
2. 计算溶液露点时，若01/<-∑i i K y ，则说明（ C ） a.温度偏低b.正好泡点 c.温度偏高
3. 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（ ） a.提高压力 b.升高温度 c.增加液汽比d.增加塔板数
4. 多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是（ ） a.恒温操作 b.恒摩尔流 c.贫气吸收
5. 当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节（ B ） a.加大回流比 b.加大萃取剂用量 c.增加进料量
6. 液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂（ C ） a.精馏段 b.提馏段 c.精馏段和进料处 d.提馏段和进料板
7. 简单精馏塔是指（ C ）
a.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 8. 分离最小功是指下面的过程中所消耗的功（ B ）
a.实际过程
b.可逆过程
9. 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 10. 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 11. 下列哪一个是平衡分离过程（ A ） a.蒸馏 b. c.膜分离 d.离心分离 12. 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
13. 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
14.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
15.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
16.当把一个常人溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（ C ）
a.露点
b.临界点
c.泡点
d.熔点
17.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
18.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
19.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
20.系统温度小于泡点时，体系处于（ B ）
a. 饱和液相
b.冷液体
c.饱和气相
d.气液两相
21.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
22.A、B两组份的相对挥发度αAB越小（ B ）
a.A、B两组份越容易分离
b.A、B两组分越难分离
c.A、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
23.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
24.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.热力学效率高
b.恒摩尔流不太适合d.是蒸馏过程
25.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
（D）
a. 最小理论板数
b.最小回流比
c.理论版
d.压力
26.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.计算结果准确
27.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
28.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
c.塔项几块板以下进入
d.进料位置不重要
29.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
30.对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（ B ）
a.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
31.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
32.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
33.下列哪一个不是影响吸收因子的物理量（ D ）
a.温度
b.吸收剂用量
c.压力
d.气体浓度
34.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
35.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
36.当体系的yi-yi*=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
第三部分名词解释
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.泡点温度：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。
7.露点温度：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。
8.气化率：气化过程的气化量与进料量的比值。
9.冷凝率：冷凝过程的冷凝量与进料量的比。
10.回流比：回流的液的相量与塔顶产品量的比值。
11.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。
12.全塔效率：理论板数与实际板数的比值。
13.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。
14.理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
19.吸收因子：操作线的斜率（L/V）与平衡线的斜率（KI）的比值。
20.绝对吸收率：被吸收的组分的量占进料中的量的分率。
21.膜的定义：广义上定义为两相之间不连续的区间。
22.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。
23.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。
24.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。
第四部分问答题
1.已知A，B二组分的恒压相图如下图所示，现有一温度为T0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x F
t1饱和液体，组成等于x F
t2气夜两相，y>x F >x
t3饱和气体，组成等于x F
t4过热气体，组成等于x F
2.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
塔的操作压力为10atm，试问：
a.液体经节流后会发生哪些变化？
b.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？
(1)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。
(2)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。
4.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。
5.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。
6.简述捷法的特点。
简捷法是通过N、N m、R、R m四者的关系计算理论的板数的近似计算法，其
计算简便，不需太多物性数据，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。
7.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；
b.塔料的温度要严控制；
c.回流比不能随意调整。
8.√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。
9.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？
b.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。
10.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。
11.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；
c.价格低廉，来源丰富。
12.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
13.说出4种恒沸剂的回收方法。
14.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。
15.吸收的有利条件是什么？
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。
16.试分板吸收因子对吸收过程的影响
吸收因子A=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。
17.用平均吸收因子法计算理论板数时，分别采用L0/V N+1(L0:吸收剂用量，V
N+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
L0/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。
18.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Φ，
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Φ 。
19.√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？
异丁烷正丁烷戊烷
摩尔% 25 30 45
a值 1.24 1.00 0.34
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。
20. 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。
第五部分计算题
1.以烃类蒸汽混合物含有甲烷a.5%，乙烷b.10%，丙烷c.30%及异丁烷d.55%。
试求混合物在25℃时的露点压力与泡点压力，并确定在t=25℃，p=1MPa大
气压时的气相分率。
解：a.求混合物在25℃时的露点压力
设p=1MPa=101.3kPa ，由t=25℃查图2-1a 得：
K 1=165，K 2=27， K 3=8.1， K 4=3.2
12129.02
.355.01.830.02710.016505.0≠=+++=∑
=∑∴i i i K y x 选异丁烷为参考组分，则
6813.02129.02.34=?=∑?=i G x K K
由6813.04=K 和t=25℃查图2-1a 得p=650kPa ：
K 1=28，K 2=5.35， K 3=1.7， K 4=0.681
1003.1681
.055.07.130.035.510.02805.0≈=+++=∑
=∑∴i i i K y x 故混合物在25℃时的露点压力为650kPa 。 b.求混合物在25℃时的泡点压力
设p=1MPa=101.3kPa ，由t=25℃查图2-1a 得：
K 1=165，K 2=27， K 3=8.1， K 4=3.2
114.1555.02.330.01.810.02705.0165≠=?+?+?+?=∑=∑∴i i i x K y
选异丁烷为参考组分，则
2114.014
.152.34==∑=
i G y K K 由2114.04=K 和t=25℃查图2-1a 得p=2800kPa ：
K 1=6.1，K 2=1.37， K 3=0.44， K 4=0.2114
16903.055.02114.030.044.010.037.105.01.6≠=?+?+?+?=∑=∑∴i i i x K y
306.06903
.02114
.04==∑=
i G y K K 由306.04=K 和t=25℃查图2-1a 得p=1550kPa ：
K 1=11.0，K 2=2.2， K 3=0.70， K 4=0.306
1148.155.0306.030.07.010.02.205.00.11≠=?+?+?+?=∑=∑∴i i i x K y
27.0148
.1306.04==∑=i G y K K
由27.04=K 和t=25℃查图2-1a 得p=1800kPa ：
K 1=9.6，K 2=1.9， K 3=0.62， K 4=0.27
1004.155.027.030.062.010.09.105.06.9≠=?+?+?+?=∑=∑∴i i i x K y
则混合物在25℃时的泡点压力为1800kPa 。 c.t=25℃，p=1MPa=101.3kPa
K 1=165，K 2=27， K 3=8.1， K 4=3.2
12129.02
.355.01.830.02710.016505.0<=+++=∑
i i K z 114.1555.02.330.01.810.02705.0165>=?+?+?+?=∑i i z K
故在t=25℃，p=1MPa 大气压时的气相分率等于1。
2. 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
解： 取100Kmol 进料为基准，选取甲烷为轻关键组分，乙烯为重关键组分。
按清晰分割的概念，组分1为轻组分，全部从塔顶馏出液在采出，组分4、5、6、7为重组分，全部从塔釜液中采出。 由于甲烷的蒸出率为98%
Kmol D 684.598.08.52=?=； Kmol B 116.0684.58.52=-=
乙烯的回收率为96%
Kmol B 872.3196.02.333=?=；Kmol D 328.1872.312.333=-= Kmol D D D D 812.40328.1684.58.33321=++=++=
Kmol D F B 188.59812.40100=-=-=
或Kmol B B i i 188.5970.030.050.07.25872.31116.07
2
=+++++==∑=
828.0812.408.3311===D D x D ；139.0812.40684
.522===D D x D 033.0812.40328.133===D D x D
002.0188.59116.022===B B x B ；538.0188.59872.31
33===B B x B 434.0188.5970.2544===B B x B ；008.0188.5950.055===B B x B
005.0188.5930.066===
B B x B ；012.0188.5970.077===B B x B
3. 要求在常压下分离环己烷a.（沸点80.8℃）和苯b.（沸点80.2℃），它们的恒沸组成为苯0.502（摩尔分数），共沸点77.4℃，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Di Fi x x D F ,,,。 对环己烷作物料平衡 11F D Fx Dx =；
kmol x Fx D D F 8360.0498
.010011=?==
恒沸剂S 的用量为kmol Dx S D 2.3340.0833=?==
由于塔釜希望得到几乎纯净的苯，kmol Fx W W F 2.50502.010022=?=== 4. 四氢呋喃a.-水b.混合液当854.01=x （摩尔分数）时形成恒沸物，恒沸温度为63.4℃，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℃，恒沸组成为0438.02=x 。要求该溶液分离得999.01=x （顶）及001.01 已知：42.012=A ；068.121=A ；01=S A ；01=S A ；95.12=S A ；59.22=S A 。30.5℃ 时各饱和蒸汽压：kPa p 359.2701=；kPa p 833.402 =；kPa p S 418.1000= 5. 现拟以i-C 4H 10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4.052Mpa ，塔的平均温度按-14℃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。 ③各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。 ④塔顶应加入的吸收剂量。 解：选乙烯为关键组分，查得在4.052Mpa 和-14℃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 ，9.0==关关?A 9， () 7128..099.072.0min =?=?=∴关关K V L ? b.理论板数的计算 操作液气比() 0692 .17128.05.15.1min =?==V L V L 关键组分的吸收因子为 485.172 .00692 .1=== 关关VK L A 理论板数 868.81485.1lg 199.0485 .199.0lg 1lg 1 lg =---= ---= A A N ?? c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成 由 i i i VK L K K A A == 关关和 1 11--= =++N i i N i i i A A A α? 以及()i N i i v v ,1,11+-=α；∑=i v V ,11；1 ,1,1V v y i i =进行计算结果见表。 塔内气体的平均流率为：h kmol V /056.6921115 .38100=+= 塔内液体的平均流率为： 944 .302) 8885.61(000+=++= L L L L 由0692 .1=V L ，得h kmol L /89.420= 当在1.013Mpa 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℃，而塔中液相平均温度为35℃。试计算异丁烷（i-C 4H 10）回收率为0.90时所需理论塔板数以及各组分的回收率。操作液气比为最小液气比的1.07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1.013Mpa 和35℃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 ，9.0==关关?A ， () 531.09.059.0min =?=?=∴关关K V L ? b.理论板数的计算 操作液气比() 568 .0531.007.15.1min =?==V L V L 关键组分的吸收因子为 963.059 .0568 .0=== 关关VK L A 理论板数 255.111963.0lg 19.0963 .09.0lg 1lg 1 lg =---= ---= A A N ?? c.各个组分的回收率和塔顶尾气的数量和组成 由 i i i VK L K K A A == 关关和 1 11--= =++N i i N i i i A A A α? 以及()i N i i v v ,1,11+-=α；∑=i v V ,11；1 ,1,1V v y i i =进行计算结果见表。 塔内气体的平均流率为：h kmol V /09.912188 .82100=+= 塔内液体的平均流率为： 906 .82) 81.17(000+=++= L L L L 由568 .0=V L ，得h kmol L /833.420= 7. 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，初定它在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算修正 物料衡算如下 组分 进料 馏出液i d 釜液i W B 40 40 - T 60 60?0.995 60?0.005 X 20 2 18 C 200 80 D 40002.0? W 998 .080? 解得 D=101.86 W=98.14 TD x =0.5861 TW x =0.0031 CD x =0.00157 CW x =0.8135 =? ?????=）（）（）（CT W C T D T C m x x x x N α1lg lg ）（21.01lg 0031.08135.00016.05861.0lg ???????=7.35 Nm cT xT c c x x W d W d ））（（）（αα= 20=+x x W d 解得 x d =1.05mol ； x W =18.95mol 组分 进料 i d i W B 40 40 — T 60 60?0.995 60?0.005 X 20 1.05 18.95 C 80 91.100002.080? 09 .99998 .080? 组分 di x wi x B 0.3964 0 T 0.5916 0.0030 X 0.0104 0.1912 C 0.00158 0.8057 = ? ?????=）（）（）（CT W T C D C T m x x x x N α1lg lg ）（21 .01lg 0030.08051.00016.05916.0lg ???????=7.37 Nm cT xT c c x x W d W d ） ）（（）（αα= 8. 某原料气组成如下： 组分 CH 4 C 2H 6 C 3H 8 i-C 4H 10 n-C 4H 10 i-C 5H 12 n-C 5H 12 n-C 6H 14 y 0(摩尔分率)0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045 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℃，压力为1.013Mpa ，如果要求将i-C 4H 10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。 ③各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。 ④求塔底的吸收液量 解：由题意知，i-C 4H 10为关键组分 由P=1.013Mpa ，t 平=38℃ 查得K 关=0.56 （P-T-K 图） ①在最小液气比下 N=∞，A 关=中关=0.9 关 关）（A K V L ?=min =0.56 ?0.9=0.504 ②.min 1.1） （V L V L ==1.1?0.504=0.5544 99 .056 .05544 .0=== 关关关V K L A 所以 理论板数为 48.9199.0log 9.019.099.0log 1log 1log =---=---= ） （）（A A N ?? ③它组分吸收率公式 i i VK L A =，1 11--=++N i N i i A A A ? 以CH4为例： i A =032.04.175544.0==i VK L i φ =32.01032.099 .0032.0148.9148.9=--++ V1（CH4）=（1-i φ）VN+1=（1-0.032）?76.5=74.05 923.05.7605 .741 1144== = V V y CH CH ）（）（ ④塔内气体平均流率： 10 .902190 .80100=+= v Kmol/h 塔内液体平均流率：L= 905 .9281.19000+=++L L L ） （ 由v l =0.5544；∴0L =40.05Kmol/h 9. 已知某混合0.05乙烷,0.30丙烷0.65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=0.13333t+46667 丙烷： k=0.6667t+1.13333 正丁烷： k=0.02857t+0.08571 (t 的单位为℃) 设温度为24℃，用泡点方程∑yi/Ki=1 进行试差，不满足露点方程，设温度为 23℃， 10. 一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得阳小回流比Rm=1.45,最小理论板数 Nm=求得最小回流化为R=1.25Rm,全塔平均板效率为n ＝0.60，求所需最小塔板板数。 R ＝1.25×1.45=1.8125 由此图查，得： 由于，Nm＝8.6所以，N＝19.43 实际板数为：19.43/0.6=32.4=33块 11.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,提馏段操作线方程为,精馏段操作线方程为xn,i=1.2yn-1,i-0.2xD,i 试求离开第n+2板的液相组成.(要求各板组成列表)(塔序从下往上,第n+1板为进料板). (1)用提馏段操作线方程x ni=0.8y n-1,i+0.2x Wi计算x'n+1,i ,即 x n+1,1=0.8×0.473+0.2×0.013=0.381 其他组分的计算结果列于表。. (2)用相平衡方程 计算y'n+1,i计算结果列于表. (3)由于第n+1板为进料板为进料板,所以,用精馏段操作线方程计算x n+2,I,即 其他组分的计算结果列于表。 (4)计算结果汇总 x n+1,iαx'n+1,i y'n+1,i x'n+2,i x n+2,i 1 0.3810 0.9335 0.6223 0.5004 0.5508 2 0.5234 0.5234 0.3489 0.4097 0.4147 3 0.0502 0.0246 0.016 4 0.046 5 0.0197 4 0.0454 0.0186 0.0124 0.0434 0.0149 ∑ 1.0000 1.5000 12.某厂裂解气组成（摩尔%）如下：13.2%氢、37.18%甲烷、30.2乙烯、9.7% 乙烷、8.4% 丙烯、1.32异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。要求乙烯的回收率达到99%。该吸收塔处理的气体量为100kmo1/h，操作条件下各组分的相平衡常数如下： 氢甲烷乙烯乙烷丙烷异丁烷 ∞ 3.10.72 0.520.150.058 操作液气化为最小液气比的1.5倍 试求:(1)最小液气化; (2)所需理论板数; (3)各组份的吸收因子、吸收率 (4)塔顶尾气的组成及数量； (5)塔顶应加入的吸收剂量 解：(1)最小液气化 (2)所需理论板数N (3)各组份的吸收因子、吸收率 吸收因子，以甲烷为例： 吸收率，以甲烷为例： (4)塔顶尾气的组成及数量（见表） @9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 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。同时由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。目前全国各高校化学工程与工艺专业使用的教材一般均为由化学工程与工艺专业委员会组织编写的化工分离过程（陈洪钫主编，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，又符合形势需要，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，贯穿目前已出版的相关教材，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 ［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： 试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤 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。 《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ，I 产物分离 ，P 纯化 和P 精 制 ； 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等； 3. 离心设备从形式上可分为 管式 ， 套筒式 ， 碟片式 等型式； 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为 微滤膜 ， 超滤膜 ， 纳滤膜 和 反渗透膜 ； 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 ， 管式 ， 螺旋式和 中空纤维式 ； 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 ， 温度 ， 溶液pH 值 ， 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ； 8. 离子交换树脂由 网络骨架 （载体） ， 联结骨架上的功能基团 （活性基） 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂（ 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基） ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） ； TEMED 的作用是 增速剂 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ）； 10 影响盐析的因素有 溶质种类 ， 溶质浓度 ， pH 和 温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 ， 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ； 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类； 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 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 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 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 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（k 0L ） 。 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。 1(1) 0(1) 1c i i i i z K K ψ=-=-+∑ 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0.6（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在101.3kPa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=152.56kPa P20=61.59kPa 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=0.65(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0.50、丙烷0.4、丁烷0.1（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=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的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。 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 φφ= 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 ） 一、 填空 1、当混合物在一定的温度、压力下，满足（ ∑K i Z i>1且 ∑K i / Z i>1）条件即处于两相区，可通过（ 等温闪蒸 ）计算求出其平衡汽液相组成。 2、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ 溶剂回收段 ）。 3、吸收因子为（ A=L /KV ），其值可反应吸收过程的（ 难易程度 ）。 4、吸收剂的再生常采用的是（ 用蒸汽或惰性气体的真空塔 ），（ 用再沸器的解吸塔 ），（ 用蒸馏塔解吸 ）。 5。多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（ 设计型 ）型计算和（ 操作型 ）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（ 1 ）关键组分，这是因为（ 单向传质 ）的缘故。 8、精馏有（ 2 ）个关键组分，这是由于（ 双向传质 ）的缘故。 9、对宽沸程的闪蒸过程，其各板的温度变化由（ 进料热焓 ）决定，故可由（ 热量衡算式 ）计算各板的温度。 10、流量加合法在求得ij x 后，由（ S ）方程求j V ，由（ H ）方程求j T 。 11、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 ）。 12、常用吸附剂有（ 活性炭 ），（ 硅胶 ），（ 沸石分子筛 ），（ 活性氧化铝 ）。 13、分离过程分为( 机械分离 )和( 传质分离 )两大类。 14、传质分离过程分为（ 平衡分离过程 ）和（ 速率分离过程 ）两大类。 15、分离剂可以是（ 物质媒介 ）和（ 能量媒介 ）。 16、露点方程的表达式为( ∑Y i / K i =1 )。 17、泡点方程的表达式为( ∑K i X i=1 )。 18、泡点温度计算时若 ∑K i x i >1，温度应调（ 低 ）。 19、泡点压力计算时若 ∑K i x i >1，压力应调（ 高 ）。 20若组成为Z i 的物系, 11c i i i K Z =>∑, 且1(/)1c i i i Z K =>∑时， 其相态为（ 气液两相 ） 。 21若组成为Z i 的物系, 11c i i i K Z = <∑ 时其相态为（ 过冷液体 ）。 22若组成为Z i 的物系, 1(/)1c i i i Z K =<∑时，其相态为（ 过热液体 ）。 23设计变量分为（ 固定设计变量 ）与（ 可调设计变量 ）。 24透过曲线是以（ 吸附时间 ）为横坐标绘制而成。 25透过曲线是以（ 床出口流体中溶质的相对浓度 ）为纵坐标绘制而成。 26透过曲线是分析（ 床出口流出物的溶质的相对浓度与吸附时间的关系 ）得到的。 27、溶液结晶的推动力是（ 过饱和度 ）熔融结晶的推动力是（ 过冷度 ）。 28、液膜组成中流动载体的作用是（ 是指定的溶质或离子进行选择性迁移 ）。 29、根据微滤过程中微粒被膜截留在膜的表面层或膜深层的现象，可将微滤分成（ 表面过 一、填空题（每空2分，共30分） 1．相对挥发度依次降低顺序排列的混合物ABCDEFG分离，要求馏出液中D组 分的浓度≤2.5mol%，釜液中C组分的浓度≤5.0mol%，则轻关键组分 是，重关键组分是。假定为清晰分割，则馏出液中的组分 为 ,釜液中的组分为。 2．利用状态方程法计算汽液相平衡常数K i的公式为；活度系数法 计算汽液相平衡常数的通式是，当汽相为理想气体，液相 为非理想溶液时，活度系数法计算汽液相平衡常数的通式简化 为。 3．萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点： 和，当原有两组分的沸点接近，非理想性不大时，加入溶剂主要目 的是。 4．多组分多级分离严格计算平衡级的理论模型，简称为 方程，分别是、、和 方程。 二、选择题（每题1分，共10分） 1．按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即速率分离过程和（ C ）两大类。 A．机械分离；B．膜分离；C．平衡分离。 2．在多组分精馏中，最小回流比下由于非关键组分的存在使塔中出现（ C ）个恒浓区。 A．3； B．2； C．1； D．4。 3.在化工生产中常常会遇到欲分离组分之间的相对挥发度接近于1或形成共沸 物的系统，如向这种溶液中加入一种新组分，该新组分和被分离系统中的一 个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出，这种特殊精馏称为（ D ）。 A.热泵精馏；B．萃取精馏； C．普通精馏；D．共沸精馏。 4．多组分吸收和精馏同属于传质过程，多组分吸收过程中，对操作起关键作用的关键组分有（ C ）个。 A．2； B．3； C．1； D．0。 5．萃取塔内两相之间的相际传质面积愈大，传质效率（ B ）。 A．愈大； B．愈小； C．不变； D．先增大后减小。 6．在给定温度下进行闪蒸计算时，先需核实闪蒸问题是否成立，可采用泡点方 第 1 页共3 页 研究生《分离工程》考试试卷（2009-12） 年级 专业 导师 姓名 成绩 一、填空题（20分） 1. 按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即 平衡分离过程 和 速率控制分离过程 。 分离过程常借助分离剂将均相混合物变成两相系统，分离剂有 能量媒介（ESA ） 和 物质媒介（MSA ） 两种类型. 2. 影响板式精馏塔分离效率的因素包括： 传质速率 ， 流型和混 合 效应 ， 雾沫夹带 和 物性的影响 。 4. 精馏操作中, 以板效率定义理论板和实际板的差异, 以汽相浓度表示的板效率定义为: (数学式,在第i 块板上) i i i+1 MV *i+1y -y E = y -y 。 5. 萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点： 对原溶液各组分产生不同程度的作用 和 稀释原溶液，减小各组分相互作用 。 6. 全回流精馏状态下得到的理论板数是,,,,,lg lg D lk B hk D hk B lk m lk hk x x x x N α??? ? ?? ? = 为最少理论塔板数 , 而最小回流比为 1iB Di m i iB x R ααθ=--∑ 理论塔板数无穷多时的回流比 。 7. 液液萃取的分配比定义为: 达到萃取平衡时，被萃物在萃取相中的浓度与被萃物在被萃相中的浓度之比 . 8. 固膜分离技术包括: 微过滤 超过滤 和 反渗透 等。 9. 分离的过程耦合是将不同性质的分离过程自身或与反应过程耦合起来，例如：萃取结晶、吸附蒸馏、化学吸收和化学蒸馏等. 10. 结晶图中，饱和S-S和过饱和曲线T-T将整个区域分为3个区，其中S-S和T-T之间的区称为亚稳定区，它又分为刺激结晶区和养晶区两个区。 11 相平衡常数的计算方法有状态方程法和活度系数法两种方法 12. 相平衡关系可用相图，相平衡常数和分离因子等来表达。 13. 通常所说多组分精馏的FUG简捷计算法中，F代表芬斯克方程，用于计算全回流操作时，达到分离要求所需要的最少理论塔板数，U代表恩德吾特公式，用于计算最小回流比，G代表吉利兰关联，用于确定实际回流比下所需理论塔板数。 14. 如果想用离子交换法去除溶液中的Na+，应用阳离子型的离子交换树脂，并用稀酸洗脱。 二、简答题（20） 1. 什么是物料的露点？它与物料的哪些参数有关？ 答：物料的露点分为露点温度和露点压力两类。当压力一定时，物料蒸汽凝结出第一个液滴时的温度为露点温度；当温度一定，恒温增压到结出第一滴露珠时的压力为露点压力。它与物料的粘度，沸点等参数有关，也与气体压力以及待结露物质在气体中含量有关。。 2. 反胶束萃取的萃取效率与什么效率有关？ 答：影响反胶束萃取蛋白质的主要因素，如下： 1）与反胶束相有关因素包括：表面活性剂的种类、表面活性剂的浓度、有机溶剂的种类、助表面活性剂及其浓度； 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 第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？ 生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？ 一般说来，生化分离过程主要包括4个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高 重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～80％；精细、药用产品的比例更高达70～90％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。 4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？ 它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合，为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵-分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中(多数是液相)，以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化； ②调节悬浮液的pH值，pH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。 2、何谓絮凝？何谓凝聚？何谓混凝？各自作用机理是什么？ 3、常用的凝聚剂有哪些？常用的絮凝剂有哪些？ 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 昆明理工大学试卷（B） 考试科目：分离工程考试日期：命题教师：贾庆明 学院：化学工程学院专业班级：化工081~084 学生姓名：学号： 任课教师：贾愚，贾庆明上课班级：化工081~084 考试座位号： 一、选择题（不定项选择，每空1分，共13分） 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 2.汽液相平衡K值越大，说明该组分越（） A. 易挥发 B. 难挥发 C. 沸点高 D. 蒸汽压小 3.一定条件下，当把一个溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（） A. 露点 B. 临界点 C. 泡点 D. 熔点 4.设计变量数就是（） A.设计时所涉及的变量数 B. 约束数 C. 独立变量数与约束数的和 D. 独立变量数与约束数的差 5.当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（） A. 提高进料量 B. 降低回流比 C. 提高塔压 D. 提高回流比 6.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。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 7.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1 B. 总效率必小于1 C. Murphere板效率可大于1 D. 板效率必小于点效率 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，通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。 A.高回流比 B. 低回流比 C. 全回流 D. 最小回流比 9.影响气液传质设备处理能力的主要因素有（） A. 液泛 B. 雾沫夹带 C. 压力降 D. 停留时间 10.在泡点法严格计算过程中，除用修正的M-方程计算（）外，在内层循环中用S-方程 计算（），而在外层循环中用H-方程计算（）。 A. 级间温度 B. 液相组成 C. 气相流率 D. 级间压力 二、判断题（判断下列各题正误，正确打√，错误打×，每题1分，共10分） 1.计算溶液泡点时，若∑ = > - C i i i X K 1 1，则说明温度偏高。（） 2.分离过程是将混合物分离成组成不相同的两种产品的操作。（） 3.在精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成，而总的级间流量分布则主要反映了热衡算 的限制。( ) 4.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。（） 5.由芬斯克公式可看出，最少理论板数与进料组成有关，且公式计算的精确度在很大程度 上取决于相对挥发度数据的可靠性。（） 6.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。（） 7.分离工程是熵减的过程，可自发进行。（） 8.选择分离过程最基本的原则是可行性。（） 9.化学吸收的类型是按化学反应类型划分的。（） 10.在选择气液传质分离设备中，乱堆填料塔的分离效率大于规整填料塔。（） 三、简答题（1题7分；2题15分；3题15分，共37分） 1.在闪蒸计算的过程中，为什么要首先判断闪蒸问题是否成立，如何判断闪蒸问题成立。最新分离工程试题库
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