《分離工程》課程試卷5

分離工程》課程試卷5本試卷用于生物與化學(xué)工程系2005級化學(xué)工程與工藝專業(yè)（精化方向）本科學(xué)生

（時量：120分鐘總分100分）

注意：1、答案必須填寫在答題紙上，填寫在試卷上的無效。

2、答卷必須寫明題目序號，并按題號順序答題。3、請保持行距，保持卷面整潔。一、 填空（本大題共9小題，每空1分，共25分）1、分離過程可分為 、 兩大類。2、在平衡分離過程中，平衡關(guān)系用分離因子表示為= 。分離因子在精ijTOC\o"1-5"\h\z餾中又稱為 ，在液液平衡中又稱為 。3、對于一四組分氣液平衡物系而言，其自由度數(shù)f等于 。4、吸收過程按溶質(zhì)數(shù)多少可分為 和 ；按吸收溫度狀況可分為 和 。5、超臨界流體萃取有 、 和 等三種操作方法。6、閃蒸溫度必須介于物系的 與 之間。7、吸附劑的再生方法有 、 、 、 。8、結(jié)晶分離的傳質(zhì)推動力為 。9、膜分離過程按分離體系不同可分為 、 。按推動力不同可分為 、 、 。二、 簡述題（本大題共5小題，每題5分，共25分）1、 平衡常數(shù)與組成無關(guān)的泡點(diǎn)溫度計算過程。2、 平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)溫度計算過程。3、 萃取精餾中提高塔頂產(chǎn)品含量的方法有哪些。4、 間歇精餾中的操作方式有哪幾種，工業(yè)上主要采用哪一種。5、 變溫吸附的原理是什么？（以圖示表示）。三、 名詞解釋（本大題共4小題，每小題4分，共16分）1、化學(xué)吸附 2、輕關(guān)鍵組分3、清晰分割 4、物理吸收

四、計算題（本大題共3小題，共34分）1、一烴類混合物中含有乙烷30%、丙烷30%、正丁烷40%。其安托因方程參數(shù)見下表試求30°C時的泡點(diǎn)壓力及此時的氣相組成。（物系可認(rèn)為是完全理想物系）（10分）。安托因方程為：巾P二A-TBC組分ABCT(K)P(mmHg)乙烷15.66371511.42-17.16丙烷15.7261872.46-25.16丁烷15.67822154.9-34.422、 將苯（A）——甲苯（B）——對二甲苯（C）混合物送入精餾塔分離，進(jìn)料流量為100kmol/h，組成為ZA=0.4、ZB=0.4、ZC=0.2，要求苯在塔頂回收率為95%，甲苯在塔ABC釜的回收率為95%。組分相對平均揮發(fā)度aAB=2.0,試按清晰分割法求全回流條件下所需理論板數(shù)及塔頂與塔底的流量及組成。（10分）3、 具有三塊理論板的吸收塔，用來處理下列組成的氣體（Vn+1）,在操作條件下各組分平均吸收因子見下表。富氣與貧油流率均為100kmol/h，試用平均吸收因子法計算各組分的吸收率、吸收液與尾氣的量及組成。（14分）組分VN+1.iL0iA.iC2H66000.8C3H83003n-C4H1010010n-C6H140100合計100100分離工程》課程試卷5參考答案及評分細(xì)則一、填空（本大題共9小題，每空1分，共25分）（每填對一空給一分）1、平衡分離過程、速率分離過程。yxK2、 J.=-^亠二匚，相對揮發(fā)度，相對選擇性。ijxyKij j3、 4。4、單組分吸收、多組分吸收；等溫吸收、非等溫吸收。5、等溫法、等壓法、吸附法。6、 露點(diǎn)溫度、泡點(diǎn)溫度。7、 變壓法、變溫法、惰性氣體吹掃法、置換再生法、。8、 過飽和度。9、 氣體、液體。濃度差、壓力差、電位差。二、簡述題（本大題共5小題，每題5分，共25分）1、 平衡常數(shù)與組成無關(guān)的泡點(diǎn)溫度計算過程。答：1）已知p,假設(shè)TT求出（或查出）各組分的psips2） K=亠TK由已知的xTy二Kxip i i i ii3） |EKx-1|<8（e通常取為0.005）T泡點(diǎn)Tii4） 如果工Kx-1>8；降低T,重新計算。ii工Kx-1<-8；升高T,重新計算。ii2、 平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)溫度計算過程。答：1）已知p,假設(shè)TT求出（或查出）各組分的相應(yīng)參數(shù)及利用維里方程計算0i2） 由已知的y.,取Yl=1求出k.,初步算出x.i i i i3） 校正YL，求出K.,由已知的yTx=y/Ki . i i ii4） |Zx-1|<8（e通常取為0.005）T露點(diǎn)T5） 如果込一1<8； 降低T,重新計算。込-1>-8；升高T,重新計算。3、 萃取精餾中提高塔頂產(chǎn)品含量的方法有哪些。答：1）加大采出量，減小回流量。2）加大萃取劑用量3）減少進(jìn)料量4、間歇精餾中的操作方式有哪幾種，工業(yè)上主要采用哪一種。答：1）恒回流比 2）恒塔頂組成3）變優(yōu)化操作（先恒塔頂組成后恒回流比）。工業(yè)中常采用變優(yōu)化操作5、變溫吸附的原理是什么？（以圖示表示）。7jT.7jT.三、名詞解釋（本大題共4小題，每小題4分，共16分）1、化學(xué)吸附——在吸附過程中吸附質(zhì)與吸附劑分子間形成化學(xué)鍵的作用。2、輕關(guān)鍵組分——精餾過程由設(shè)計者指定濃度或提出分離要求（如指定回收率）的那個相對易揮發(fā)的組分。3、 清晰分割——餾出液中除了HK外，沒有其他重組分，釜液中除了LK外，沒有其他輕組分。4、 物理吸收——?dú)怏w溶質(zhì)溶入到吸收溶劑中，不與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。四、計算題（本大題共3小題，共34分）1、解：

1）求出各組分的飽和蒸氣壓，由：Inp二A-tBc，T=303.15K,得：（3分）lnp乙烷lnp丙烷lnp丁烷1511.42lnp乙烷lnp丙烷lnp丁烷乙烷二15-6637-303151716二心3788?p0二32171mmHg乙烷［父刁。A二“6-303.15-25.16二阿03二仏烷宀亦2154.9=15-6782-303153442二心山卩廠曲收2）求泡點(diǎn)壓力，因?yàn)槲锵悼梢钥醋骼硐胛锵?，由拉烏爾定律，得到：?分）P=p0x+p0x+p0x二32171x0.3+8025x0.3+2120x0.4二12906.8mmHgK乙烷K丙烷K丁烷3）求平衡常數(shù)K乙烷K丙烷K丁烷二p0/P二32171/12906.8二2.492ny二Kx二2.492x0.3二0.7478乙烷 乙烷 乙烷乙烷二p0/P二8025/12906.8二0.622ny 二Kx 二0.622x0.3二0.1866丙烷 丙烷 丙烷丙烷二p0/P二2120/12906.8二0.164ny 二Kx二0.164x0.4二0.0656丁烷 丁烷 丁烷丁烷2、解1）按清晰分割進(jìn)行塔頂及塔底組分分配，由所給定條件可知，苯為輕關(guān)鍵組分，甲苯為重關(guān)鍵組分，由所給定的回收率可知：（4分）苯在塔頂?shù)牧繛椋篸二fx0.95二40x0.95二38kmol/hLL苯在塔底的量為：b二f-d二40-38二2kmol/hLLL甲苯在塔底的量為：b二fx0.95二40x0.95二38kmol/hHH甲苯在塔頂?shù)牧繛椋篸二f-b二40-38二2kmol/hHHH對一二甲苯在塔底的量為：b二f二20kmol/hCC對一二甲苯在塔頂?shù)牧繛椋?2）塔頂、塔底的流量及組成的計算（3分）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"D=d+d+d=38+2=40kmol/hnx=0.95;x =0.05;x =0LHC DL DH DCB=b+b+b=2+38+20=60kmol/hnx=0.0333;x=0.6333;x=0.3334LHC BL BH BC3）全回流下理論板數(shù)的計算（3分）lgDLIx'DHV、xBH八XBL丿lg"LH3、解：1）計算各組分吸收率，由0i0乙烷AN+1—A烷 乙烷AN+1—1乙烷lg(0.95Y0.6333\lg2.0竺巴=8.5AN+1—Ai「可得：(4分)AN+1—1i0.84—0.8二0.66120.84—1AN+1—A丙烷丙烷AN+1—1丙烷34—3= =0.97534—10正丁烷AN+1—A 104—10正丁烷正丁烷= =0.9991AN+1—1 104—1正丁烷2）各組分被吸收量的計算，由Qiv—v切，可得：v-vN+1,i 1,i=N+1,ivN+l,i=0v (4分)iN+1,i=0v乙烷N+1,乙烷v —vN+1,乙烷 1,乙烷v —vN+1,丙烷 1,丙烷v —vN+1,正丁烷 1,正丁烷3）尾氣和吸收液的流量的組成計算（6分）二60-39.672二20.328kmol/h二0.6612x60二39.672kmol/hnv1,乙烷=0v二0.975x30二29.25kmol/hnv二30—29.25二0.75kmol/h丙烷N+1,丙烷 1,丙烷=0v =0.9991x10=9.91kmol/hnv正丁烷N+1,正丁烷1,正丁烷二10—9.91二0.09kmol/h由以上計算可知尾氣量為：V=Ev=20.328+0.75+0.09=21.168kmol/h1 1,i尾氣中各組分含量為：y乙烷=v1,乙烷/V=20.328/21.168=0.96031y丙烷=v1,丙烷/V=0.75/21.168=0.03541y正丁烷=v/V=0.09/21.168=0.00431吸收液的量為：L=LN0N+11x