分離工程綜合復(fù)習資料

1、中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠程教育 分離工程分離工程綜合復(fù)習資料綜合復(fù)習資料 一、填空題一、填空題 請在下列選項中選擇：1. 過程。 、 過程；沉降屬于 ；共沸精餾屬于 超濾屬于 、 機械分離 D. 速率分離 A. 平衡分離 B. 傳質(zhì)分離 C. 。 膜分離的推動力可以是 、 或 2. 。3. 相平衡狀態(tài)下，從熱力學(xué)上看，整個物系自由焓處于 ；從動力學(xué)來看，相間 寬沸程混合物閃蒸的熱衡算更主要地取決于 循環(huán)中。 ，因此將熱衡算放在 4. ）推導(dǎo) Underwood 公式所用假設(shè)是：1 ；2）5. 。 根據(jù)右圖中恒濃區(qū)（陰影部分）的位置，6. 進料 。為 HNK 為 ，LNK 7. 汽相為理想氣體

2、，液相為非理想溶液時， 。 活度系數(shù)法計算相平衡常數(shù)的簡化形式是第 6 題） （ 8. 液液平衡的分離因子又稱為 。 9. 化學(xué)工業(yè)中最常使用的結(jié)晶技術(shù)是 和 。 10. MESH 方程分別指 ； ； ； 。 11.分離過程是將 分成 的兩種或幾種產(chǎn)品的操作。 12.平衡分離過程是借助 ，使均相混合物系統(tǒng)變成 ，再以混合物中各組分在處于 的兩相中 為依據(jù)而實現(xiàn)分離。 13.傳質(zhì)分離過程用于各種 混合物的分離，其特點是有 發(fā)生，依據(jù) 的不同，傳質(zhì)分離過程又分為 過程和 過程。 14.活度系數(shù)的基準態(tài)是指活度系數(shù)等于 的狀態(tài)。 15.從動力學(xué)上講，相平衡是指相間 為零的狀態(tài)。 16.膜分離過程包括

3、 、 、 、 、微孔過濾、氣體分離等多種分離過程。 數(shù)。 ）2（； ）1 恩特伍德公式的假設(shè)條件是（17. 中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠程教育 ，其中相對易于揮發(fā)的組分成為 18.由設(shè)計者指定濃度或提出要求的兩個組分稱為 。 ，不易揮發(fā)的組分稱為 的狀態(tài)。而 19.相平衡指的是混合物或溶液形成若干相，這些相保持著 不同而達到分離有關(guān)組分的傳 20吸收過程是用液體處理氣體混合物，是利用 質(zhì)分離過程。 21分離媒介包括 和 。 、交換反應(yīng)、 離子交換的步驟分為 、 22 、 五步。 兩種計算方法。相平衡常數(shù)計算方法有 、23 。 24最小理論塔板數(shù)與 無關(guān)，只取決于 和 。25萃取劑的作用是 二、簡

4、答題二、簡答題 1.效應(yīng)，實際操作中如何減弱或消除？試描述“逆行精餾” 萃取精餾流程中，溶劑加入口如何確定？解釋原因。2. 某廠一多組分精餾塔，正常操作時塔頂?shù)桩a(chǎn)品都合格，乙班接班后操作兩小時分析發(fā)現(xiàn)塔頂產(chǎn)3. ?品不合格，請你告訴操作工如何調(diào)節(jié)操作參數(shù) 4非均相催化反應(yīng)精餾的定義是什么？利用非均相催化反應(yīng)精餾進行反應(yīng)與固定床反應(yīng)器相比有 什么優(yōu)點? 5萃取精餾和共沸精餾的相同點和不同點是什么？ 6畫出萃取精餾的流程簡圖，指出萃取劑的加入位置，并說明原因？ 計算最小回流比所用恩特伍德公式的假設(shè)條件是什么？當簡單精餾塔在最小回流比下操作時，7 當輕重組分均為分配組分和均為非分配組分兩種情況下，塔

5、內(nèi)恒濃區(qū)的位置分布情況。 物理吸收過程與精餾相比，傳質(zhì)特點是什么？吸收塔內(nèi)氣液相濃度和溫度如何變化？8 9如何判斷閃蒸問題是否成立？ 10.簡述簡單分離塔序排列的五條經(jīng)驗原則。 分）分） 2020 三、綜合題（三、綜合題（ 程教育現(xiàn)代遠中國石油大學(xué)（華東） 分） （5 1. 對再沸器單元求相應(yīng)設(shè)計變量數(shù)，要求寫出詳細步驟。Q VoL L o 某原料含有 A、B、C、D 和 E 五個組分。已知 2. 其中 E 的含量很高，B ECBDA與 C 最難分離。試設(shè)計一個合理的精餾分離塔序,畫出流程示意圖，將各組分分為純組分。（5 分） 3如圖所示一精餾塔，進料為四組分。塔頂采用全凝器，塔釜采用部分再沸

6、器。該塔通過側(cè)線采 出部分產(chǎn)品。忽略壓降。請計算該裝置的設(shè)計變量數(shù)，并指定固定設(shè)計變量和設(shè)計型可調(diào)設(shè)計變 量。 4甲乙酮（MEK）和水在常壓下形成二元均相正偏差共沸物，共沸組成為含甲乙酮 65，而在 0.7MPa 的壓力下，共沸組成變化為含甲乙酮 50%。現(xiàn)有一甲乙酮和水的混合物，其中甲乙酮含量 為 35，請設(shè)計一流程對此混合物進行分離，要求畫出流程圖，在圖上指出進料和出料，并通過 T-x-y 圖說明你所設(shè)計的流程。 5某原料含有 A、B、C、D 和 E 五個組分。已知 ，其中 E 的含量很高， EDBACB 與 C 最難分離。試設(shè)計一個合理的精餾分離塔序，畫出流程示意圖，將各組分分為純組分。

7、 四、計算題（四、計算題（1515 分）分） 1. 今有 A、B、C、D 四元混合物送入精餾塔分餾，進料組成及相對揮發(fā)度見下表。要求餾出液中 。計算最少理論板數(shù)和全回流操作下的組）mol（99 的收率為 D 中液釜， ）mol（98 的收率為 B中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠程教育 分分配。 相對揮發(fā)度組分 摩爾分率 10.70.2 lg? HK? LK 4.70.3 1.50. 1.0.D ? WHKLK ,D ,lg? ? (1)(1? ? D,LK N公式：注：Fensk? )m ? WHK, 2. 設(shè)計一個脫乙烷塔，從含有 4 個輕烴的混合物中回收乙烷，進料組成、各組分的平均相對揮發(fā) 度見

8、設(shè)計條件表，要求餾出液中乙烷的收率為 97，釜液中丙烯的收率為 85（mol.） 。試求最 小理論板數(shù)及在全回流條件下餾出液和釜液的組成。 脫乙烷塔的設(shè)計條件 編號進料組分 mol% 甲烷 10.0 7.351 乙烷 2.09 2 40.0 丙烯 1.00 3 25.0 丙烷 0.90 4 25.0 二、簡答題 1.答：精餾塔的作用是使輕、重關(guān)鍵組分的摩爾分率比從再沸器中的最低值提到冷凝器中的較高 值，接近最小回流比下操作時，在進料板上下區(qū)域會出現(xiàn)隨蒸汽逐級上升，此比值反而下降，及 精餾成果被抵消的情況，稱為“逆行精餾”效應(yīng)。提高回流比或改變進料位置均可以減弱或消除 該效應(yīng)。 2.答：因為溶劑

9、的沸點比被分離組分高，為了使塔內(nèi)維持較高溶劑濃度，溶劑加入口一定要位于 進料板之上，但需要與塔頂保持有若干塊塔板，起到回收溶劑的作用，稱為溶劑回收段。 3.答：所謂塔頂產(chǎn)品不合格，是指塔頂餾出物中重組分含量較多。因此，可以通過適當加大回流 量或適當降低塔釜操作溫度進行調(diào)節(jié)。 4答：非均相催化反應(yīng)精餾，即將催化劑填充于精餾塔中，它既起加速反應(yīng)的催化作用，又作為 填料起分離作用。 遠程教育）現(xiàn)代中國石油大學(xué)（華東 優(yōu)點: 1).對于受平衡制約的反應(yīng)，采用催化精餾能夠大大超過固定床的平衡轉(zhuǎn)化率。 由于精餾作用移出物系中較重的污染物，使催化劑保持清潔，延長了催化劑的壽命。2). ：5答：相同點相同點

10、都是加入溶劑改變原溶液的相對揮發(fā)度，使其可以用精餾方法分離。 ：不同點不同點 可供選擇的共沸劑數(shù)目遠不及萃取劑多，且萃取劑用量不像共沸劑受限制；1) 共沸劑從塔頂蒸出，萃取劑從塔底出，因此消耗能量多；2) 共沸精餾受組成限制，操作條件比較苛刻，萃取精餾可在較大范圍變化，操作比較容易，流程 3) 較簡單，只用于連續(xù)操作； 4)同樣壓力下共沸精餾溫度低，適于熱敏性物料。 6答： 加入位置：溶劑的加入口一定要位于進料板以上，但需要與塔頂保持有若干塊塔板。 原因：溶劑的沸點比被分離組分高，為了使塔內(nèi)維持較高的溶劑濃度，溶劑的加入口一定要位于 進料板以上。但需要與塔頂保持有若于塊塔板，起回收溶劑的作用。

11、 S A B S 12 B+S A+B S 1：萃取精餾塔 ：溶劑回收塔 2 答：假定：7 塔內(nèi)汽相和液相均為恒摩爾流率； 1) ）各組分的相對揮發(fā)度均為常數(shù)；2 程教育現(xiàn)代遠中國石油大學(xué)（華東） 答：物理吸收過程是氣相分子向液相的單方向分子擴散和傳質(zhì)過程。8 吸收塔內(nèi)從塔頂?shù)剿瑲?、液相濃度都是上升的，溫度也是上升的?9答：方法一：分別用泡點方程和露點方程計算在閃蒸壓力下進料混合物的露點和泡點溫度，然 后核實閃蒸溫度是否處于泡露點溫度之間。若該條件成立，則閃蒸問題成立。 。綜合兩種試算 TT；若 z/K1，說明 TzKz 和/K,若 Kz1,說明T 方法二：計算 DiiBiiiiii成立

12、，才構(gòu)成閃蒸問題。TTT 結(jié)果，只有 DB 1）按相對揮發(fā)度遞減的順序逐個從塔頂分離出各組分；10. 答： ）最困難的分離應(yīng)放在塔序的最后；2 ）應(yīng)使各個塔的餾出液的摩爾數(shù)與釜液的摩爾數(shù)盡量接近；3 ）分離很高揮手率的組分的塔應(yīng)放在塔序的最后；4 ）進料中含量高的組分盡量提前分出。5 三、綜合題 N3C7解：1.?ee NC32? v c eeeNCC1NN43? ix a 2. 解： A BC B ABCD BCD D E C 解： 2.中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠程教育 分固定設(shè)計變量： 2 N xE 一股進料：c+2=4+2=6 一個壓力等級：1 N=6+1=7xE 分：固定設(shè)計變量指定2

13、 進料溫度、壓力、流率，其中三個組分的濃度，塔的操作壓力分3N 可調(diào)設(shè)計變量： aE 3 個串級： 3 1 分配器： 1 全凝器： 1 側(cè)線采出單元： 1 再沸器： =7N aE 分，注此題標準答案不止下述一種設(shè)計型設(shè)計變量指定：3 塔頂出料中輕關(guān)鍵組分濃度 側(cè)線采出餾分中輕關(guān)鍵組分的濃度 輕關(guān)鍵組分在這兩股出料中的回收率 回流比 適宜出料位置 適宜進料位置 的溶液，塔釜產(chǎn)品為，塔頂產(chǎn)品為含甲乙酮） 65%35%4.4. 解：濃度為 的甲乙酮首先進入低壓塔（I 的溶液做為塔，塔釜為純甲乙酮，塔頂為含甲乙酮為） 50%II 純水。I 塔的塔底產(chǎn)品進入高壓塔（ 分 3 的循環(huán)進料。 I 程教育現(xiàn)代

14、遠中國石油大學(xué)（華東） T I III FI OHMEK ME OHF2 5.5. 解： ABB+CA+B+C+D A+B+C+D+E CD E B+C+D四、計算題 1.解：由題意，組分 B 和 D 分別為輕、重關(guān)鍵組分，用公式計算最少理論板數(shù)： (1)(1?(10.98)(10.99)? ? ? ? DLK, N? )m ?lg? ? W,HK?HKLK =3.68583/0.6776=5.43948 全回流下組分分配計算：（假設(shè) 100mol/h 進料） 為參考組分 D 由此計算非關(guān)鍵組分含量：以組分 遠程教育中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代 進料 釜液餾出液 組分 數(shù)量 數(shù)量數(shù)量 mol% m

15、ol%mol% 39.32 20A 0.2 0.004960.01 19.993 1.220.3 0.6 57.82 29.4B 30 18.21 0.1 C 2.07 8.948810 1.0512 39.60.1D 80.560.440 0.79 合計 100.00 49.15376 100.00100 50.8442100 2 解：假設(shè) 100kmol/h 進料, 由題意，乙烷（2）和丙烯（3）分別為輕、重關(guān)鍵組分。 用 Fensk 公式計算最少理論板數(shù)： ? ?0.85 0.97 ? W HKLK ,D , ?lg ?lg? ?)(1(1? ? 0.85)(10.97)(1 ? ?D,LK ? ? N? m ) =lg? ?lg 2.09W,HK ?LKHK