化工分開(kāi)工程復(fù)習(xí)題及答案

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化工分開(kāi)過(guò)程試題庫(kù)(復(fù)習(xí)重點(diǎn))第一部分填空題1、分開(kāi)作用是由于參與（分開(kāi)劑）而引起的，由于分開(kāi)過(guò)程是（混合過(guò)程）的逆過(guò)程。2、分開(kāi)因子是根據(jù)（氣液相平衡）來(lái)計(jì)算的。它與實(shí)際分開(kāi)因子的區(qū)別用（板效率）來(lái)表示。3、汽液相平衡是處理（汽液傳質(zhì)分開(kāi)）過(guò)程的基礎(chǔ)。相平衡的條件是（所有相中溫度壓力相等，每一組分的化學(xué)位相等）。4、精餾塔計(jì)算中每塊板由于（組成）改變而引起的溫度變化，可用（泡露點(diǎn)方程）確定。5、多組分精餾根據(jù)指定設(shè)計(jì)變量不同可分為（設(shè)計(jì)）型計(jì)算和（操作）型計(jì)算。6、在塔頂和塔釜同時(shí)出現(xiàn)的組分為（分派組分）。7、吸收有（輕）關(guān)鍵組分，這是由于（單向傳質(zhì)）的起因。8、對(duì)多組分吸收，當(dāng)吸收氣體中關(guān)鍵組分為重組分時(shí)，可采用（吸收蒸出塔）的流程。9、對(duì)寬沸程的精餾過(guò)程，其各板的溫度變化由（進(jìn)料熱焓）決定，故可由（熱量衡算）計(jì)算各板的溫度。

10、對(duì)窄沸程的精餾過(guò)程，其各板的溫度變化由（組成的改變）決定，故可由（相平衡方程）計(jì)算各板的溫度。

11、為表示塔傳質(zhì)效率的大小，可用（級(jí)效率）表示。

12、對(duì)多組分物系的分開(kāi)，應(yīng)將（分開(kāi)要求高）或（最困難）的組分最終分開(kāi)。

13、泡沫分開(kāi)技術(shù)是根據(jù)（表面吸附）原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而膜分開(kāi)是根據(jù)（膜的選擇滲透作用）原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。14、新型的節(jié)能分開(kāi)過(guò)程有（膜分開(kāi)）、（吸附分開(kāi)）。

15、傳質(zhì)分開(kāi)過(guò)程分為（平衡分開(kāi)過(guò)程）和（速率分開(kāi)過(guò)程）兩大類。

16、分開(kāi)劑可以是（能量）和（物質(zhì)）。17、Lewis提出了等價(jià)于化學(xué)位的物理量（逸度）。

18、設(shè)計(jì)變量與獨(dú)立量之間的關(guān)系可用下式來(lái)表示(Ni=Nv-Nc即設(shè)計(jì)變量數(shù)=獨(dú)立變量數(shù)-約束關(guān)系)

19、設(shè)計(jì)變量分為（固定設(shè)計(jì)變量）與（可調(diào)設(shè)計(jì)變量）。20、溫度越高對(duì)吸收越（不利）

21、萃取精餾塔在萃取劑參與口以上需設(shè)（萃取劑回收段）。22、用于吸收過(guò)程的相平衡關(guān)系可表示為（V=SL）。

23、精餾有（兩個(gè)）個(gè)關(guān)鍵組分，這是由于（雙向傳質(zhì)）的起因。24、精餾過(guò)程的不可逆性表現(xiàn)在三個(gè)方面，即（通過(guò)一定壓力梯度的動(dòng)量傳遞），（通過(guò)一定溫度梯度的熱量傳遞或不同溫度物流的直接混合）和（通過(guò)一定濃度梯度的質(zhì)量傳遞或者不同化學(xué)位物流的直接混合）。25、通過(guò)精餾多級(jí)平衡過(guò)程的計(jì)算，可以決定完成一定分開(kāi)任務(wù)所需的（理論板數(shù)），為表示塔實(shí)際傳質(zhì)效率的大小，則用（級(jí)效率）加以考慮。27、常用吸附劑有（硅膠），（活性氧化鋁），（活性炭）。28、恒沸劑與組分形成最低溫度的恒沸物時(shí)，恒沸劑從塔（頂）出來(lái)。

29、分開(kāi)要求越高，精餾過(guò)程所需的最少理論板數(shù)（越多）。30、回流比是（可調(diào)）設(shè)計(jì)變量。

其次部分選擇題

1、以下哪一個(gè)是速率分開(kāi)過(guò)程（）a.蒸餾b.吸收c.膜分開(kāi)d.離心分開(kāi)2、以下哪一個(gè)是機(jī)械分開(kāi)過(guò)程（）a.蒸餾b.吸收c.膜分開(kāi)d.離心分開(kāi)3、以下哪一個(gè)是平衡分開(kāi)過(guò)程（）a.蒸餾b.吸收c.膜分開(kāi)d.離心分開(kāi)

4、汽液相平衡K值越大，說(shuō)明該組分越（）a.易揮發(fā)b.難揮發(fā)c.沸點(diǎn)高d.蒸汽壓小5、氣液兩相處于平衡時(shí)（）

a.兩相間組份的濃度相等b.只是兩相溫度相等c.兩相間各組份的逸度相等d.相間不發(fā)生傳質(zhì)

6、當(dāng)把一個(gè)氣相冷凝時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生液滴的點(diǎn)叫作（）a.露點(diǎn)b.臨界點(diǎn)c.泡點(diǎn)d.熔點(diǎn)

7、當(dāng)物系處于泡、露點(diǎn)之間時(shí)，體系處于（d）a.飽和液相b.過(guò)熱蒸汽c.飽和蒸汽d.氣液兩相

8、閃蒸是單級(jí)蒸餾過(guò)程，所能達(dá)到的分開(kāi)程度（）

a.很高b.較低c.只是冷凝過(guò)程，無(wú)分開(kāi)作用d.只是氣化過(guò)程，無(wú)分開(kāi)作用9、設(shè)計(jì)變量數(shù)就是（）

a.設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的變量數(shù)b.約束數(shù)

c.獨(dú)立變量數(shù)與約束數(shù)的和d.獨(dú)立變量數(shù)與約束數(shù)的差10、約束變量數(shù)就是（）a.過(guò)程所涉及的變量的數(shù)目；b.固定設(shè)計(jì)變量的數(shù)目

c.獨(dú)立變量數(shù)與設(shè)計(jì)變量數(shù)的和；

d.變量之間可以建立的方程數(shù)和給定的條件

11、當(dāng)蒸餾塔的回流比小于最小的回流比時(shí)（）

a.液相不能氣化b.不能完成給定的分開(kāi)任務(wù)c.氣相不能冷凝d.無(wú)法操作12、當(dāng)蒸餾塔的產(chǎn)品不合格時(shí)，可以考慮（）

a.提高進(jìn)料量b.降低回流比c.提高塔壓d.提高回流比

13、假使二元物系,γ1>1,γ2>1,則此二元物系所形成的溶液一定是（）a.正偏差溶液b.理想溶液c.負(fù)偏差溶液d.不確定14、以下哪一個(gè)不是均相恒沸物的特點(diǎn)（）a.氣化溫度不變b.氣化時(shí)氣相組成不變

c.活度系數(shù)與飽和蒸汽壓成反比d.冷凝可以分層15、以下哪一個(gè)不是吸收的有利條件（）

a.提高溫度b.提高吸收劑用量c.提高壓力d.減少處理的氣體量16、平衡常數(shù)較小的組分是（）

a.難吸收的組分b.最較輕組份c.揮發(fā)能力大的組分d.吸收劑中的溶解度大17、以下關(guān)于吸附劑的描述哪一個(gè)不正確（）a.分子篩可作為吸附劑b.多孔性的固體

c.外表面積比內(nèi)表面積大d.吸附容量有限

18、以下哪一個(gè)不是等溫吸附時(shí)的物系特點(diǎn)（）

a.被吸收的組分量很少b.溶解熱小c.吸收劑用量較大d.被吸收組分的濃度高19、吸收塔的汽、液相最大負(fù)荷處應(yīng)在（）a.塔的底部b.塔的中商c.塔的頂部

20、對(duì)一個(gè)恒沸精餾過(guò)程，從塔內(nèi)分出的最低溫度的恒沸物（）a.一定是做為塔底產(chǎn)品得到b.一定是為塔頂產(chǎn)品得到c.可能是塔項(xiàng)產(chǎn)品，也可能是塔底產(chǎn)品d.視具體狀況而變

第三部分名詞解釋

1.分開(kāi)過(guò)程：將一股或多股原料分成組成不同的兩種或多種產(chǎn)品的過(guò)程。2.機(jī)械分開(kāi)過(guò)程：原料由兩相以上所組成的混合物，簡(jiǎn)單地將其各相加以分開(kāi)的過(guò)程。

3.傳質(zhì)分開(kāi)過(guò)程：傳質(zhì)分開(kāi)過(guò)程用于均相混合物的分開(kāi)，其特點(diǎn)是有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象發(fā)生。按所依據(jù)的物理化學(xué)原理不同，工業(yè)上常用的分開(kāi)過(guò)程又分為平衡分開(kāi)過(guò)程和速率分開(kāi)過(guò)程兩類。

4.相平衡：混合物或溶液形成若干相，這些相保持著物理平衡而共存的狀態(tài)。從熱力學(xué)上看，整個(gè)物系的自由焓處于最小狀態(tài)，從動(dòng)力學(xué)看，相間無(wú)物質(zhì)的靜的傳遞。

5.相對(duì)揮發(fā)度：兩組分平衡常數(shù)的比值叫這兩個(gè)組分的相對(duì)揮發(fā)度。6.泡點(diǎn)溫度：當(dāng)把一個(gè)液相加熱時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生氣泡時(shí)的溫度。7.露點(diǎn)溫度：當(dāng)把一個(gè)氣體冷卻時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生氣泡時(shí)的溫度。8.設(shè)計(jì)變量數(shù)：設(shè)計(jì)過(guò)程需要指定的變量數(shù)，等于獨(dú)立變量總數(shù)與約束數(shù)的差。10.約束數(shù)：變量之間可以建立的方程的數(shù)目及已知的條件數(shù)目。11.回流比：回流的液相的量與塔頂產(chǎn)品量的比值。

12.精餾過(guò)程：將揮發(fā)度不同的組分所組成的混合物，在精餾塔中同時(shí)屢屢地部分氣化和部分冷凝，使其分開(kāi)成幾乎純態(tài)組成的過(guò)程。13.全塔效率：理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)的比值。14.精餾的最小回流比：精餾時(shí)在一個(gè)回流比下，完成給定的分開(kāi)任務(wù)所需的理論板數(shù)無(wú)窮多，回流比小于這個(gè)回流比，無(wú)論多少塊板都不能完成給定的分開(kāi)任務(wù)，這個(gè)回流比就是最小的回流比。實(shí)際回流比大于最小回流比。15.理論板：離開(kāi)板的氣液兩相處于平衡的板叫做理論板。

16.萃取劑的選擇性：加溶劑時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度與未加溶劑時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度的比值。

17.萃取精餾：向相對(duì)揮發(fā)度接近于1或等于1的體系，參與第三組分P，P體系中任何組分形成恒沸物，從塔底出來(lái)的精餾過(guò)程。

18.共沸精餾：向相對(duì)揮發(fā)度接近于1或等于1的體系，參與第三組分P，P體系中某個(gè)或某幾個(gè)組分形成恒沸物，從塔頂出來(lái)的精餾過(guò)程。

19.吸收過(guò)程：按混合物中各組份溶解度的差異分開(kāi)混合物的過(guò)程叫吸收過(guò)程。20.吸收因子：操作線的斜率（L/V）與平衡線的斜率（KI）的比值。21.絕對(duì)吸收率：被吸收的組分的量占進(jìn)料中的量的分率。22.半透膜：能夠讓溶液中的一種或幾種組分通過(guò)而其他組分不能通過(guò)的這種選擇性膜叫半透膜。

23.滲透：當(dāng)用半透膜隔開(kāi)不同濃度的溶液時(shí)，純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)膜向高濃度溶液滾動(dòng)的現(xiàn)象叫滲透。

24.反滲透：當(dāng)用半透膜隔開(kāi)不同濃度的溶液時(shí)，純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)膜向低濃度溶液滾動(dòng)的現(xiàn)象叫反滲透。

25.吸附過(guò)程：當(dāng)用多孔性的固體處理流體時(shí)，流體的分子和原子附著在固體表面上的現(xiàn)象叫吸附過(guò)程。

第四部分問(wèn)答題

1.簡(jiǎn)述絕熱閃蒸過(guò)程的特點(diǎn)。

答；絕熱閃蒸過(guò)程是等焓過(guò)程，節(jié)流后壓力降低，所以會(huì)有汽化現(xiàn)象發(fā)生，汽化要吸收熱量，由于是絕熱過(guò)程，只能吸收本身的熱量，因此，體系的溫度度降低。2.普通精餾塔的可調(diào)設(shè)計(jì)變量是幾個(gè)？試按設(shè)計(jì)型和操作型指定設(shè)計(jì)變量。答；普通精餾塔有4個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量。

按設(shè)計(jì)型：兩個(gè)分開(kāi)要求、回流比、再沸器蒸出率；

按操作型：全塔理論板數(shù)、精餾段理論板數(shù)、回流比、塔頂產(chǎn)品的流量。3.簡(jiǎn)述精餾過(guò)程最小回流時(shí)的特點(diǎn)。

答；最小回流比是精餾的極限狀況之一，此時(shí)，為了完成給定的分開(kāi)任務(wù)，所需要理論經(jīng)板數(shù)無(wú)窮多，假使回流比小于最小回流比，則無(wú)論多少理論板數(shù)也不能完成給定的分開(kāi)任務(wù)。

4.簡(jiǎn)述精餾過(guò)程全回流的特點(diǎn)。答；全回流是精餾的極限狀況之一。全回流所需的理論板數(shù)最少。此時(shí)，不進(jìn)料，不出產(chǎn)品。

5.簡(jiǎn)述萃取塔操作要注意的事項(xiàng)。

答；a.氣液相負(fù)荷不均，液相負(fù)荷遠(yuǎn)大于氣相負(fù)荷；b.塔料的溫度要嚴(yán)控制；c.回流比不能隨意調(diào)整。

7.工藝角度簡(jiǎn)述萃取劑的選擇原則。

答；a.簡(jiǎn)單再生，不起化學(xué)反應(yīng)、不形成恒沸物、P沸點(diǎn)高；b.適合的物性，互溶度大、穩(wěn)定性好；c.價(jià)格低廉，來(lái)源豐富。8.吸收的有利條件是什么？

答；低溫、高壓、高的氣相濃度、低的液相濃度、高的用量、低的氣相量。9.有一烴類混合物送入精餾裝置進(jìn)行分開(kāi)，進(jìn)料組成和相對(duì)揮發(fā)度a值如下，現(xiàn)有A、B兩種方案可供選擇，你認(rèn)為哪種方案合理？為什么？異丁烷正丁烷戊烷摩爾%253045a值1.241.000.34

答；由于正丁烷和異丁烷是體系中最難分的組份，應(yīng)放在最終分開(kāi)；進(jìn)料中戊烷含量高，應(yīng)盡早分出。所以方案B是合理的。10.表觀吸附量等于零，說(shuō)明溶質(zhì)不被吸附對(duì)嗎？

答；不一定。表觀吸附量只有在溶液是稀液、溶質(zhì)吸附不明顯時(shí)，才能代表實(shí)際的吸附量，因此，不能單純用表觀吸附量等于零看溶質(zhì)被吸附與否。11.吸附劑的選擇原則。

答；a.選擇性高；b.比表面積大；c.有一定的機(jī)械強(qiáng)度；d.有良好的化學(xué)穩(wěn)定性

和熱穩(wěn)定性。

12.吸附質(zhì)被吸附劑吸附一脫附分哪幾步？

答a.外擴(kuò)散組份穿過(guò)氣膜或液膜到固體表面；b.內(nèi)擴(kuò)散組份進(jìn)入內(nèi)孔道；c.吸附；d.脫附；e.內(nèi)反擴(kuò)散組份由內(nèi)孔道來(lái)到外表面；f.外反擴(kuò)散組份穿過(guò)氣膜或液膜到氣相主體流。

13.由物料衡算，相平衡關(guān)系式推導(dǎo)圖1單級(jí)分開(kāi)基本關(guān)系式。

zi(Ki?1)?0?(Ki?1)??1i?1

式中：Ki——相平衡常數(shù)；?——?dú)庀喾致剩怏w量/進(jìn)料量）。

c

答;設(shè)

物料衡算式：...(1)

相平衡關(guān)系式：...(2)...(3)

將（3）代入（1）

整理：...(4)

將（2）代入（1）

整理:

...(5)

第五部分計(jì)算題

1.已知某乙烷塔，塔操作壓力為28.8標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，塔頂采用全凝器，并經(jīng)分析得塔頂產(chǎn)品組成為

組分甲烷a.乙烷b.丙烷c.異丁烷d.總合

組成xiD1.488810.160.36100%（摩爾分?jǐn)?shù)）求塔頂溫度。解：設(shè)t=20℃，p=28.8MPa=2917kPa，由查圖2-1a得：K1=5.4，K2=1.2，K3=0.37，K4=0.18

??xi??yi0.01480.880.10160.0036?????1.031?1Ki5.41.20.370.18

選乙烷為參考組分，則

K2?KG??xi?1.031?1.2?1.24

由K2?1.24和p=2917kPa，查圖2-1a得t=22℃：K1=5.6，K2=1.24，K3=0.38，K4=0.19

??xi??yi0.01480.880.10160.0036?????0.999?1Ki5.61.240.380.19

故塔頂溫度為22℃。

2.要求在常壓下分開(kāi)環(huán)己烷a.（沸點(diǎn)80.8℃）和苯b.（沸點(diǎn)80.2℃），它們的恒沸組成為苯0.502（摩爾分?jǐn)?shù)），共沸點(diǎn)77.4℃，現(xiàn)以丙酮為恒沸劑進(jìn)行恒沸精餾，丙酮與環(huán)己烷形成恒沸物，共沸組成為0.60（環(huán)己烷摩爾分?jǐn)?shù)），若希望得到幾乎純凈的苯，試計(jì)算：①所需恒沸劑量。

②塔頂、塔釜餾出物量各為多少。（以100kmol/h進(jìn)料計(jì)）

解：以100kmol/h進(jìn)料為基準(zhǔn)，設(shè)丙酮恒沸劑的用量為Skg，恰好與料液中的環(huán)己烷組成恒沸物，進(jìn)料量和塔頂恒沸物的量和組成分別為F,D,xFi,xDi。

D?FxF1100?0.498??83kmolxD10.60對(duì)環(huán)己烷作物料平衡DxD1?FxF1；

恒沸劑S的用量為S?DxD3?83?0.40?33.2kmol

由于塔釜希望得到幾乎純凈的苯，W?W2?FxF2?100?0.502?50.2kmol

3.已知A、B兩組分在壓力p=760mmhg下所形成的均相恒沸物的組成XA=0.65（摩爾分率），在恒沸溫度下純A組分的飽和蒸汽壓電效應(yīng)507mmhg，純B組分的飽和蒸氣壓為137mmhg求：a.在恒沸組成條件下的活度系數(shù)。

b.該恒沸物是最低溫度恒沸物還是最高溫度恒沸物？為什么？解:a.均相恒沸物的特點(diǎn)

b.該恒沸物是正偏差最溫度的恒沸物，由于兩組分得活度系數(shù)皆為大于1，故一定是正偏差物系。

4.已知某液體混合物中各組分的汽液平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：

組分C3C4C5組成zi（mol%）0.230.450.32Ki(t的單位為℃)?0.75?0.06t?0.04?0.012t?0.17?0.01t上述混合物若溫度為77℃，試分析是否有液相存在。解:混合物溫度77℃時(shí)；KC3=-0.75+0.06·77=3.87KC4=0.884KC5=0.6∑Kixi=3.87·0.23+0.884·0.56+0.6·0.33=1.583>1即∑yi/ki=0.23/3.87+0.56/0.884+0.33/0.6=1.77>1即∑yi/ki>1,T混合物處于兩相區(qū)，固有液相存在

5.分開(kāi)苯(B)、甲苯(T)和異丙苯(C)的精餾塔，塔頂采用全凝器。假設(shè)為恒摩爾流。相對(duì)揮發(fā)度αBT=2.5，αTT=1.0，αCT=0.21，進(jìn)料板上升蒸汽組成yB=0.35(mol)，yT=0.20，yC=0.45?；亓鞅萀/D=1.7，飽和液體回流。進(jìn)料板上一級(jí)下流液體組成為xB=0.24(mol)，xT=0.18，xC=0.58。求進(jìn)料板以上第2板的上升蒸汽組成。解:根據(jù)精餾段物料衡算V=L+D又有L/D=1.7L/V=1.7/2.7=0.630

根據(jù)精餾段操作線方程y=L/Vxi,j+D/Vxi,d=L/Vxi,j+(1-L/V)xi,dxD,B=0.537，xD,T=0.234，xD,C=0.229

進(jìn)料板上第一塊板上升蒸汽組成為yi,j=αixi,j/∑αi,j·xi,jyb=0.6653，yT=0.1996,yc=0.1351

根據(jù)精餾段操作線方程，進(jìn)料板上其次快板下流液體組成xb=0.74,xT=0.18,xc=0.08

進(jìn)料板上其次快板上升蒸汽組成為yB=0.904,yT=0.088，yC=0.008

6.在20塊板的塔中用烴油吸收含85%乙烷，10%丙烷和5%正丁烷（摩爾百分率）的氣體，采用的油氣比為1:1，該塔處理的氣體量為100kmol/h，操作壓力為3大氣壓。若全塔效率按25%計(jì)，試求：（1）平均溫度為多少，才能回收90%的丁烷；（2）組份的平衡常數(shù)；（3）吸收因子、吸收率；（4）尾氣的組成。操作條件下各組分的平衡常數(shù)如下：

乙烷k=0.13333t+5.46667；丙烷k=0.06667+1.3333；正丁烷k=0.02857t+0.08571(t的單位為℃)解：（1）溫度N理=N實(shí).η=20×25%=5

AKN?1?AK???0.9N?1AK?16A?10AK?9?0AK?1.203AK?1(舍去）K

AK?L11.?1??1.203VKKKKKK?0.02857?t+0.08571解得t=26.09°C

各組分的平衡常數(shù)

K1?0.13333?26.09?5.46667?8.945K2?0.06667?26.09?1.13333?2.873K3?0.02857?26.09?0.08571?0.831吸收因子、吸收率以乙烷為例

L11A乙烷=（)=1?=0.112VK乙烷8.945

A乙烷N?1-A乙烷0.1125+1-0.112?乙烷==N?1A乙烷-10.1125+1-1

其他組分的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表

尾氣的組成見(jiàn)表：

組分vN?1吸收因子A吸收率?尾氣量尾氣組成

乙烷850.112