化工分離工程試題答卷及參考答案

CompanyDocumentnumber：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998二、推導(dǎo)（20分）程。程。一、填空（每空2分,共20分）.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。.在最小回流比條件下，若只有重組分是非分配組分，輕組分為分配組分，存在著兩個(gè)恒濃區(qū)，出現(xiàn)在精鎦段和進(jìn)料板位置。.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2形成負(fù)偏差或理想溶液，可提高組分1對(duì)2的相對(duì)揮發(fā)度。.化學(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)因子E的定義是化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（kL）/無(wú)化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（k0L）。.對(duì)普通的N級(jí)逆流裝置進(jìn)行變量分析，若組分?jǐn)?shù)為C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n二；實(shí)際的分離過(guò)程是不可逆的，所以熱力學(xué)效率必定于1。.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).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。式中：Ki——相平衡常數(shù)；V——?dú)庀喾致剩怏w量/進(jìn)料量）。.精餾塔第j級(jí)進(jìn)出物料如圖1，建立MESH方程。三、簡(jiǎn)答（每題5分,共25分）

在中間再沸器所加入的熱量其溫度低于塔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。Ki=yi/xi。關(guān)鍵組分的定義是什么；在精餾操作中，一般關(guān)鍵組分與非關(guān)鍵組分在頂、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。LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴(yán)格控制；HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴(yán)格控制；LNK全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；HNK全部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。在吸收過(guò)程中，塔中每級(jí)汽、液流量為什么不能視為恒摩爾流吸收為單相傳質(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)程中不斷增加，氣體的流量相應(yīng)的減少，因此氣液相流量在塔內(nèi)都不能視為恒定。在精餾塔中設(shè)中間換熱器為什么會(huì)提高

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）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，生產(chǎn)能力大；（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、2題10分，3題15分，共35分）.將含苯（mol分?jǐn)?shù)）的苯⑴—甲苯（2）混合物在下絕熱閃蒸，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)P1g=.已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常壓、54℃下形成共沸物，共沸組成X2=（mol分率），在此條件下：p0=90.24kPa,P20=65.98kPa求該系統(tǒng)的活度系數(shù)。.氣體混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均為摩爾分?jǐn)?shù)），用不揮發(fā)的烴類(lèi)進(jìn)行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率為81%，取丙烷在全塔的平均熱力學(xué)效率吸收因子A=，求所需理論板數(shù)；若其它條件不變，提高平均液汽比到原來(lái)的2倍，此時(shí)丙烷的吸收率可達(dá)到多少。GGm=Lx+Vy+Fz—(L+U)x-(V+W力i,jj-1i,j-j+1i,j+1ji,jjji,jjji,GE=y-Kx=0i,ji,ji,ji,jGsy=￡y-1.0=0ji,ji=1Gsx=￡x-1.0=0ji,ji=1GH=Lh+VH+FH-(L+U)h-(V+W)Hjj-1j-1j+1j+1jF,jjjjjjj三、簡(jiǎn)答(每題5分,共25分)1.由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物考試參考答案（A）卷一、填空（每空2分,共20分）1.設(shè)計(jì)變量。.精鎦段和進(jìn)料板。.正；負(fù)偏差或理想。.化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（kL）/無(wú)化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（k%）。+NC+2N+N=N（2C+3）。.AB分離（一叫爭(zhēng)）；小。分離凈.溶劑；溶劑的滲透壓。二、推導(dǎo)（20分）.設(shè)甲二VF——?dú)饣致饰锪虾馑闶剑?/p>

2．理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由焓最??；動(dòng)力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi。2.由設(shè)計(jì)者指定濃度或提出回收率的組分。Fz=Lx+Vy=(1—V)Fx+VFy⑴iiiii相平衡關(guān)系式：xi=Kiyi(2)yi=Kixi(3)將（3）代入（1）z=(1-V)x+VKxiiii整理：zx=i(4)i1+V(K-1)i將（2）代入（1）zi=(1-V)Kiy+Vyii整理：Kzy=-(5)i1+v(K-1)i

LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴(yán)格控制；HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴(yán)格控制；LNK全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；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)而流量在下降過(guò)程中不斷增加，氣體的流量相應(yīng)的減少，因此氣液相流量在塔內(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。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，生產(chǎn)能力大；（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、2題10分，3題15分，共35分）1.Zkz=1.1468>1;iiZz=1.05637>1同時(shí)存在，為汽ki液平衡態(tài),滿(mǎn)足閃蒸條件。一、填空（每空2分,共20分）.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)。.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。.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：乂1=時(shí)，y1=；乂1=時(shí)，y1=,該系統(tǒng)在y-x圖中，平衡線(xiàn)與對(duì)角線(xiàn)相交（也可其它表示法）。.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)，以方程解離法為基礎(chǔ)，將MESH方程按類(lèi)型分為三組，即、、和。.精鎦和吸收操作在傳質(zhì)過(guò)程上的主要差別是。.在ABC三組分精餾中，有個(gè)分離方案。.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。二、分析（20分）1．對(duì)再沸器（圖1）進(jìn)行變量分析，得出：N、N、Ni、N、N，回答對(duì)可調(diào)設(shè)計(jì)變量vcixa如何指定。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)與飽和蒸汽壓之間的關(guān)系可用式：L=p2L表示。丫2P10三、簡(jiǎn)答（每題5分,共20分）1.常壓下分離苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系數(shù)法計(jì)算該物系相平衡常數(shù)K一定形成共沸物，這是因?yàn)?/p>

的簡(jiǎn)化形式是什么方程并說(shuō)明理由。（提示：1（提示：1，進(jìn)塔溫度均為37℃，吸收塔壓力為y.Y.ps^s「vLi（P-P；，、K.=--l=-j-Lj_i-exp[i—]）ix.①vpRTii在萃取精餾中，由相對(duì)揮發(fā)度表達(dá)式分析，為什么在加入萃取劑后會(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，吸附劑失去吸附能力需再生四、計(jì)算（1、2題15分，3題10分，共40分）.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摩爾分率已知塔頂B的回收率為95%,塔釜C的濃度為，按清晰分割法物料衡算；不對(duì)非關(guān)鍵組分校核，計(jì)算最少理論板數(shù)。.用水萃取精餾醋酸甲酯（1）與甲醇（2）二組分溶液，若XS=，餾出液量為100kmol/h,且餾出液中不含水，回流比取，溶劑看成不揮發(fā)組分，計(jì)算水的加入量。.某氣體混合物含甲烷95%，正丁烷5%，現(xiàn)采用不揮發(fā)的烴油進(jìn)行吸收，油氣比為1：304kPa,今要從氣體中吸收80%的丁烷，求所需理論板數(shù)。已知該條件下：K丁烷=1.12

考試參考答案（B）卷一、填空（每空2分,共20分）1.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。.進(jìn)料物流的變量和裝置的壓力。.在y-x圖中，平衡線(xiàn)與對(duì)角線(xiàn)相交（也可其它表示法）。.修正的M方程、S方程、和修正的H方程。.精餾為雙向傳質(zhì)，吸收為單向傳質(zhì)。。.粒徑不同。二、分析（20分）．指定：溫度、熱負(fù)荷、氣化分率等之一均可。.共沸時(shí)：

V可改變，要使a12＞1,只有,增加，加SV2VV后可使（」＞＞（」）。.??加入萃取劑后會(huì)V2sV2提高原溶液的相對(duì)揮發(fā)度。3答：壓差、溫差、濃度差。4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)為透過(guò)曲線(xiàn)。對(duì)應(yīng)餾出物最大允許濃度時(shí)間為穿透點(diǎn)時(shí)間th，b四、2