華東理工化工復(fù)試分離工程綜合復(fù)習(xí)資料

分離工程》綜合復(fù)習(xí)資料一、填空題請(qǐng)?jiān)谙铝羞x項(xiàng)中選擇：超濾屬于—、—過程；沉降屬于—；共沸精餾屬于_丄、—L過程。A.平衡分離B.傳質(zhì)分離C.機(jī)械分離D.速率分離TOC\o"1-5"\h\z膜分離的推動(dòng)力可以是壓差、 電位差或濃度差 。相平衡狀態(tài)下，從熱力學(xué)上看，整個(gè)物系自由焓處于 ；從動(dòng)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 ，因此將熱衡算放在 循環(huán)中。推導(dǎo)Underwood公式所用假設(shè)是：1） ；2） 全塔相（第6題）（第6題）根據(jù)右圖中恒濃區(qū)（陰影部分）的位置，HNK為 ，LNK為 。汽相為理想氣體，液相為非理想溶液時(shí)，活度系數(shù)法計(jì)算相平衡常數(shù)的簡化形式 &液液平衡的分離因子又稱為—相對(duì)揮發(fā)度 化學(xué)工業(yè)中最常使用的結(jié)晶技術(shù) 和 MESH方程分別指 : 相平衡方程 ： 歸一化方程熱衡算方程 。分離過程是將 分成 的兩種或幾種產(chǎn)品的操作。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(shí)現(xiàn)分離。傳質(zhì)分離過程用于各種 混合物的分離，其特點(diǎn)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?；疃认禂?shù)的基準(zhǔn)態(tài)是指活度系數(shù)等于 的狀態(tài)。從動(dòng)力學(xué)上講，相平衡是指相間 為零的狀態(tài)。膜分離過程包括 、 、 、 、微孔過濾、氣體分離等多種分離過程。恩特伍德公式的假設(shè)條件是（1）恒摩爾流 ；（2） 全塔相對(duì)揮發(fā)度為常數(shù)由設(shè)計(jì)者指定濃度或提出要求的兩個(gè)組分稱為關(guān)鍵組分 ，其中相對(duì)易于揮發(fā)的組分TOC\o"1-5"\h\z成為輕關(guān)鍵組分 ，不易揮發(fā)的組分稱為重關(guān)鍵組分 。相平衡指的是混合物或溶液形成若干相，這些相保持 而 的狀態(tài)。吸收過程是用液體處理氣體混合物，是利用 不同而達(dá)到分離有關(guān)組分的傳質(zhì)分離過程。分離媒介包括 和 。離子交換的步驟分為 、 、交換反應(yīng)、 、 五步。相平衡常數(shù)計(jì)算方法有 、 兩種計(jì)算方法。最小理論塔板數(shù)與 無關(guān)，只取決于 。萃取劑的作用是 和 。二、簡答題試描述“逆行精餾”效應(yīng)，實(shí)際操作中如何減弱或消除？萃取精餾流程中，溶劑加入口如何確定？解釋原因。某廠一多組分精餾塔，正常操作時(shí)塔頂?shù)桩a(chǎn)品都合格，乙班接班后操作兩小時(shí)分析發(fā)現(xiàn)塔頂產(chǎn)品不合格，請(qǐng)你告訴操作工如何調(diào)節(jié)操作參數(shù)?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(jìn)行反應(yīng)與固定床反應(yīng)器相比有什么優(yōu)點(diǎn)?萃取精餾和共沸精餾的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？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(jì)算最小回流比所用恩特伍德公式的假設(shè)條件是什么？當(dāng)簡單精餾塔在最小回流比下操作時(shí)，當(dāng)輕重組分均為分配組分和均為非分配組分兩種情況下，塔內(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(diǎn)是什么？吸收塔內(nèi)氣液相濃度和溫度如何變化？如何判斷閃蒸問題是否成立？簡述簡單分離塔序排列的五條經(jīng)驗(yàn)原則。三、綜合題（20分）對(duì)再沸器單元求相應(yīng)設(shè)計(jì)變量數(shù)，要求寫出詳細(xì)步驟。（5分）某原料含有A、B、C、D和E五個(gè)組分。已知a>a>a>a>a其中E的含量很高，B與CABCDE最難分離。試設(shè)計(jì)一個(gè)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(jìn)料為四組分。塔頂采用全凝器，塔釜采用部分再沸器。該塔通過側(cè)線采出部分產(chǎn)品。忽略壓降。請(qǐng)計(jì)算該裝置的設(shè)計(jì)變量數(shù)，并指定固定設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)型可調(diào)設(shè)計(jì)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%?，F(xiàn)有一甲乙酮和水的混合物，其中甲乙酮含量為35％，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一流程對(duì)此混合物進(jìn)行分離，要求畫出流程圖，在圖上指出進(jìn)料和出料，并通過r-x-y圖說明你所設(shè)計(jì)的流程。5?某原料含有A、B、C、D和E五個(gè)組分。已知aA>aB>ac>aD>ae，其中E的含量很高，B與C最難分離。試設(shè)計(jì)一個(gè)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。四、計(jì)算題（15分）今有A、B、C、D四元混合物送入精餾塔分餾，進(jìn)料組成及相對(duì)揮發(fā)度見下表。要求餾出液中B的收率為98%（mol）,釜液中D的收率為99%（mol）。計(jì)算最少理論板數(shù)和全回流操作下的組分分配。組分摩爾分率相對(duì)揮發(fā)度

注：Fensk公式:申LKD注：Fensk公式:申LKD?申HKWlg(17lk,D)d7曲,w)lgLK-HK設(shè)計(jì)一個(gè)脫乙烷塔，從含有4個(gè)輕烴的混合物中回收乙烷，進(jìn)料組成、各組分的平均相對(duì)揮發(fā)度見設(shè)計(jì)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(jì)條件編號(hào)進(jìn)料組分mol%a1甲烷10.07.352乙烷40.02.093丙烯25.01.004丙烷25.00.90二、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(shí)，在進(jìn)料板上下區(qū)域會(huì)出現(xiàn)隨蒸汽逐級(jí)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(jìn)料位置均可以減弱或消除該效應(yīng)。2.答：因?yàn)槿軇┑姆悬c(diǎn)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(jìn)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。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(dāng)加大回流量或適當(dāng)降低塔釜操作溫度進(jìn)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。優(yōu)點(diǎn):1）.對(duì)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。2）.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。5．答：相同點(diǎn)：都是加入溶劑改變?cè)芤旱南鄬?duì)揮發(fā)度，使其可以用精餾方法分離。不同點(diǎn)：1）可供選擇的共沸劑數(shù)目遠(yuǎn)不及萃取劑多，且萃取劑用量不像共沸劑受限制；2）共沸劑從塔頂蒸出，萃取劑從塔底出，因此消耗能量多；3）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(jìn)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(diǎn)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(jìn)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。

7．答：假定：1）塔內(nèi)汽相和液相均為恒摩爾流率2）各組分的相對(duì)揮發(fā)度均為常數(shù)；8．答：物理吸收過程是氣相分子向液相的單方向分子擴(kuò)散和傳質(zhì)過程。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?．答：方法一：分別用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程計(jì)算在閃蒸壓力下進(jìn)料混合物的露點(diǎn)和泡點(diǎn)溫度，然后核實(shí)閃蒸溫度是否處于泡露點(diǎn)溫度之間。若該條件成立，則閃蒸問題成立。方法二：計(jì)算工Kz和工z/K,若工Kz>1,說明T〈T；若工z/K>1,說明T〉T。綜合兩種試算結(jié)果,iiiiiiBiiD只有T〈T〈T成立，才構(gòu)成閃蒸問題。BD10.答：1）按相對(duì)揮發(fā)度遞減的順序逐個(gè)從塔頂分離出各組分；2）最困難的分離應(yīng)放在塔序的最后；3）應(yīng)使各個(gè)塔的餾出液的摩爾數(shù)與釜液的摩爾數(shù)盡量接近4）分離很高揮手率的組分的塔應(yīng)放在塔序的最后；5）進(jìn)料中含量高的組分盡量提前分出。三、綜合題1.解：Ne=3C+7Ne=2C+3vcNe二C+4iNe二C+3 Ne二1xa2.解：ABCDABCB解：固定設(shè)計(jì)變量NxE:［2分］一股進(jìn)料：c+2=4+2=6一個(gè)壓力等級(jí)：1Ne=6+1=7x固定設(shè)計(jì)變量指定［2分］:進(jìn)料溫度、壓力、流率，其中三個(gè)組分的濃度，塔的操作壓力可調(diào)設(shè)計(jì)變量Ne：［3分］a3個(gè)串級(jí)：3

TOC\o"1-5"\h\z分配器： 1全凝器： 1側(cè)線采出單元：1再沸器： 1NE=7a設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)變量指定：［3分，注此題標(biāo)準(zhǔn)答案不止下述一種］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(jìn)料位置解：濃度為35%的甲乙酮首先進(jìn)入低壓塔（I）,塔頂產(chǎn)品為含甲乙酮65%的溶液，塔釜產(chǎn)品為純水。I塔的塔底產(chǎn)品進(jìn)入高壓塔（II）,塔釜為純甲乙酮，塔頂為含甲乙酮為50%的溶液做為塔I的循環(huán)進(jìn)料。3分5.解：B+C+DB+C+D四、計(jì)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(jì)算最少理論板數(shù):lgLK:D HKWlgLK:D HKW (1_申)(1—申)LK-D HKW-1lgaLK—HK1 0.98x0.99lg _(1—0.98)(1—0.99)

lg4.76=3.68583/0.6776=5.43948全回流下組分分配計(jì)算：（假設(shè)100mol/h進(jìn)料）由此計(jì)算非關(guān)鍵組分含量：以組分D為參考組分組分進(jìn)料餾出液釜液數(shù)量mol%數(shù)量mol%數(shù)量mol%A200.219.99339.320.004960.01B300.329.457.820.61.22

C100.11.05122.07&948818.21D400.10.40.7939.680.56合計(jì)10010050.8442100.0049.15376100.002解：假設(shè)100kmol/h進(jìn)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(jì)算最少理論板數(shù)：lg9 唧LKlg9 唧LK,DHKW(1-9 )(17 )LK,D HK,W」LK-HKt0.97x0.85lg _(1-0.97)(1-0.85)

lg'209=2.26/0.32=7.07(塊)d2=38.8kmol/h，w2=1.2kmol/h，d3=3.75kmol