《化工分離工程》試卷及答案

PAGEPAGE8一、填空（每空2分，共20分）1。如果設(shè)計(jì)中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)才有結(jié)果。2. ,,分，存在著兩個(gè)恒濃區(qū)，出現(xiàn)在精鎦段和進(jìn)料板位置.3。在萃取精鎦中，當(dāng)原溶液非理想性不大時(shí)，加入溶劑后，溶劑與組分1形成具有較強(qiáng)正偏差的非理想溶液,與組分一、填空（每空2分，共20分）1。如果設(shè)計(jì)中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)才有結(jié)果。2. ,,分，存在著兩個(gè)恒濃區(qū)，出現(xiàn)在精鎦段和進(jìn)料板位置.3。在萃取精鎦中，當(dāng)原溶液非理想性不大時(shí)，加入溶劑后，溶劑與組4?；瘜W(xué)吸收中用增強(qiáng)因子表示化學(xué)反應(yīng)對(duì)傳質(zhì)速率的增強(qiáng)程度，增強(qiáng)E的定義是化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)(/質(zhì)系數(shù)(k0L）.5NC個(gè)，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N（2C+3)個(gè)。熱力學(xué)效率定義為1。7。反滲透是利用反滲透膜選擇性的只透過(guò)溶劑的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力,克服溶劑的滲透壓,是一種用來(lái)濃縮溶液的膜分離過(guò)程.二、推導(dǎo)（20分）1。由物料衡算,相平衡關(guān)系式推導(dǎo)圖1單級(jí)分離基本關(guān)系式。

2。 精餾塔第j級(jí)進(jìn)出物料如圖1，建立MESH方程。c z(Ki i

1) 0i1

(K1 1i式中：Ki——相平衡常數(shù);-—?dú)庀喾致?氣體量/進(jìn)料量）.三、簡(jiǎn)答(每題5分，共25分）什么叫相平衡？相平衡常數(shù)的定義是什么？由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由焓最小;動(dòng)力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零.K=y/x。i i i組分在頂、釜的分配情況如何？由設(shè)計(jì)者指定濃度或提出回收率的組分。LKLNKHNK吸收為單相傳質(zhì)過(guò)程，吸收劑吸收了氣體中的溶質(zhì)而流量在下降過(guò)為恒定。在精餾塔中設(shè)中間換熱器為什么會(huì)提高熱力學(xué)效率？在中間再沸器所加入的熱量其溫度低于塔底加入熱量的溫度，在中間冷凝器所引出的熱量其溫度高于塔頂引出熱量的溫度,相對(duì)于無(wú)中間換熱器的精餾塔傳熱溫差小，熱力學(xué)效率高。反應(yīng)精餾的主要優(yōu)點(diǎn)有那些？（1）（3）反應(yīng)熱可由精餾過(guò)程利用；(4）節(jié)省設(shè)備投資費(fèi)用;(5)對(duì)于難分離物系通過(guò)反應(yīng)分離成較純產(chǎn)品。四、計(jì)算（1、210，3153510。6（mol分?jǐn)?shù)）的苯（1)—甲苯（2）101。下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為94℃,用計(jì)算結(jié)果說(shuō)明該溫度能否滿(mǎn)足閃蒸要求？

已知：94℃時(shí)P0=152。56kPa P0=61.59kPa1 已知甲醇和醋酸甲酯54℃下形成共沸物,1 2X分率),在此條件下090.24kPa, P065.98kPa求21 2該系統(tǒng)的活度系數(shù)。0.50、丙烷0.4、丁烷均為摩爾分?jǐn)?shù))81％,取丙烷在全塔的平A=126,,提高平均液汽比2倍，此時(shí)丙烷的吸收率可達(dá)到多少。2006—20072（A）卷

c

y

xc z(K

1)iii i v(K1)1ii220）1。 設(shè)計(jì)變量。2。 精鎦段和進(jìn)料板。

i1 i1 i1 i2．3。 正;負(fù)偏差或理想。

GMi,j

Lj1

xi,j1

Vj1

yi,j1

Fj

i,j

(Lj

U)xj i,j

W)y 0j i,j化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（

)/無(wú)化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)

GEy

K x 0L（k0。

i,j

i,jC

i,ji,j5。 NC+NC+2N+N=N(2C+3）。

GSYj

i1

yi,j

1.006.B分離

（－W凈

；小.

GSXj

xi,j

1.007。 溶劑；溶劑的滲透壓。二、 推導(dǎo)(20分)

i1GHL j j1

j1

V j1

j1

FHj F,

(L

U)hj j

W)H Q0j j j j1。 VF氣化分率

三、 簡(jiǎn)答（每題5分，共25分）物料衡算式

LxVyFyi i i i

(1)

上看物系的自由焓最小；動(dòng)力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。K=y/x.i i i相平衡關(guān)系式xi

K yi

（2）

2。由設(shè)計(jì)者指定濃度或提出回收率的組分。LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴(yán)格控制；yKxi i i

（3）

HKLNK將(3)代入（1)zi

(1)xi

Kxi iizi

HNK全部或接近全部在塔釜出現(xiàn).吸收為單相傳質(zhì)過(guò)程,吸收劑吸收了氣體中的溶質(zhì)而流量在下降整理:xi

1(Ki

1)

（4)

內(nèi)都不能視為恒定。在中間再沸器所加入的熱量其溫度低于塔底加入熱量的溫度，在將代入zi

(1

) i yKyiKyi

中間冷凝器所引出的熱量其溫度高于塔頂引出熱量的溫度，相對(duì)于無(wú)中間換熱器的精餾塔傳熱溫差小，熱力學(xué)效率高.(1）產(chǎn)物一旦生成立即移出反應(yīng)區(qū)；(2）反應(yīng)區(qū)反應(yīng)物濃度高,i整理:y Kizii 1(Ki

1)

(5）

生產(chǎn)能力大；(3）（4）（5）對(duì)于難分離物系通過(guò)反應(yīng)分離成較純產(chǎn)品。四、計(jì)算（1、210，31535）1.kz1.14681 i iz

同時(shí)存在，為汽液平衡態(tài)，滿(mǎn)足閃蒸條件。i1.056371ki2。pp0x1 11

p0x2 2

p01

p02 2 1

p101.3p0 1p101.3

1.12061.53532 p023。

65.98lgA lg1.260.81 1lgA

1

10.81lg1.26

12.73(2)A21.262.52(AN1(AN1

0.95一、填空(每空2分，共20分）1。傳質(zhì)分離過(guò)程分為平衡分離過(guò)程和速率分離過(guò)程兩大類(lèi)。

2.溶液中1，2組分形成均相共沸物,分析共沸時(shí)活度系數(shù)與飽和蒸汽壓 p0之間的關(guān)系可用式：1 2 表示.2.一個(gè)多組分系統(tǒng)達(dá)到相平衡的條件是所有相中的溫度、壓力相同,各相組分的逸度相同。3。在變量分析中,固定設(shè)計(jì)變量通常指進(jìn)料物流的變量和裝置的壓力。某二元系常壓下汽液平衡數(shù)據(jù)在y～x圖中摘錄如下：x1=0.25時(shí)，y1=0。35;x1=0。8時(shí)，y1=0。62,該系統(tǒng)一定形成共沸物，這是因?yàn)?/p>

p0212三、簡(jiǎn)答（每題5分，共20分）Ky-x(也可其它表示法）.

y pss

vL (pps)p(提示：K p

i i

i

m,i

i ]）5。三對(duì)角線(xiàn)矩陣法用于多組分多級(jí)分離過(guò)程嚴(yán)格計(jì)算時(shí)，以法為基礎(chǔ)MESH方程按類(lèi)型分為三組,即、、和.6。精鎦和吸收操作在傳質(zhì)過(guò)程上的主要差別是.7。在ABC三組分精餾中，有個(gè)分離方案。8。超濾是以壓力差為推動(dòng)力，按粒徑不同選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操作。

i x v RTi i后會(huì)提高原溶液的相對(duì)揮發(fā)度？精餾過(guò)程的熱力學(xué)不可逆性主要由哪些原因引起？在固定床吸附過(guò)程中，什么是透過(guò)曲線(xiàn)?在什么情況下,去吸附能力需再生？四、計(jì)算(1、215,31040）已知某精鎦塔進(jìn)料組成和操作條件下的平均相對(duì)揮發(fā)度如下:組分ABCD二、分析(20分）摩爾分率0.060。170.320。451。00對(duì)再沸器(圖1）N

NN

，回答

(

2.58 1。99 1。00 0。84v c i x a

ic均對(duì)可調(diào)設(shè)計(jì)變量如何指定.

料衡算;不對(duì)非關(guān)鍵組分校核,計(jì)算最少理論板數(shù)。2.用水萃取精餾醋酸甲酯（1）與甲醇（2)二組分溶液料衡算;不對(duì)非關(guān)鍵組分校核,計(jì)算最少理論板數(shù)。2.用水萃取精餾醋酸甲酯（1）與甲醇（2)二組分溶液,XS=0。8,100kmol/h,,11,分,計(jì)算水的加入量。3.955%收,1∶137304kPa,今要80％的丁烷，求所需理論板數(shù)。

＝1.12丁烷2006—2007（B）卷

vL (pps) ssexp[m,i i ]1一、填空（每空2分，共20分)平衡分離過(guò)程和速率分離過(guò)程.溫度、壓力相同,各相組分的逸度相同.

i i i RTiK yipi x pii3。 進(jìn)料物流的變量和裝置的壓力。4。 在圖中，平衡線(xiàn)與對(duì)角線(xiàn)相交（也可其它表示法。

2答：在萃取精餾中，原溶液

,汽相為理想氣體，液相為非理想5。 修正的M方程、 S方程、和修正的H方程。6。 精餾為雙向傳質(zhì),吸收為單向傳質(zhì)。

1ps

psp1 要使p17。 2 。18。 粒徑不同。

12 ps s22 22 二、分析(201．

122

增加，加S后可使(1) (1)。∴加入萃取劑后 s 2 2N 2)17方程 數(shù)目c 物料平衡式 C熱量平衡式 1

會(huì)提高原溶液的相對(duì)揮發(fā)度.答:壓差、溫差、濃度差。答：當(dāng)流體通過(guò)固定床吸附器時(shí)，不同時(shí)間對(duì)應(yīng)流出物濃度變化曲線(xiàn)t兩相T、P合計(jì)：

C22C3

b點(diǎn)時(shí)吸附劑失去吸附能力需再生。10049.6154 50.384610049.6154 50.3846進(jìn)料量塔頂量塔釜量A660B1716.150.85C3227.46544.5346D45045N 7)(2C3)C4Ni(C2)1C3Nx(Ca

4)

3)1ps1 1ps1 1p2 2ppsk2。共沸時(shí) 212 k2

1