自考化工分离工程复习题

《分离工程》复习
一、填空题
1. 请在下列选项中选择：
超滤属于B 、D过程；沉降属于 C ；共沸精馏属于A、B过程。

A. 平衡分离
B. 传质分离
C. 机械分离
D. 速率分离
2. 膜分离的推动力可以是、或。

压力差、浓度差或电位差
3. 宽沸程混合物闪蒸的热衡算更主要地取决于，因此将热衡算放在循环中。

温度,外层5. 推导Underwood公式所用假设是：1）；2）。

塔内气相和液相均为恒摩尔流率
6. 根据右图中恒浓区（阴影部分）的位置，
HNK为，LNK为。

非分配组分，分配组分
7. 汽相为理想气体，液相为非理想溶液时，
（第6题）
活度系数法计算相平衡常数的简化形式是。

K i=γi P i s/P
8. 液液平衡的分离因子又称为。

相对选择性
9. MESH方程分别指；；；。

M-物料平衡方程；E-相平衡方程；S-摩尔分率加和式；H-焓平衡方程（热量平衡）
11.分离过程是将分成的两种或几种产品的操作。

混合物组成互不相同
12.平衡分离过程是借助，使均相混合物系统变成，再以混合物中各组分在处于
的两相中为依据而实现分离。

分离媒介，两相系统，相平衡，不等同的分配
13.传质分离过程用于各种混合物的分离，其特点是有发生，依据的不同，传质分离过程又分为过程和过程。

均相，质量传递现象，物理化学原理，平衡分离，速率分离。

14.活度系数的基准态是指活度系数等于1的状态。

15.从动力学上讲，相平衡是指相间为零的状态。

相平衡指的是混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。

从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小的状态。

从动力学来看，相间表观传递速率为零。

16.膜分离过程包括、、、、微孔过滤、气体分离等多种分离过程。

电渗析、反渗透、超滤
17.恩特伍德公式的假设条件是（1）；（2）数。

塔内汽液相流率为恒摩尔流，各组分相对挥发度是常数
20．吸收过程是用液体处理气体混合物，是利用不同而达到分离有关组分的传质分离过程。

气体在液体中的溶解度
21．分离媒介包括和。

能量媒介（ESA）和物质媒介（MSA）22．离子交换的步骤分为、、交换反应、、五步。

膜扩散、颗粒扩散、扩散到颗粒外表面、扩散到溶液主体。

23．相平衡常数计算方法有、两种计算方法。

状态方程法、活度系数法。

24．最小理论塔板数与无关，只取决于。

进料组成，分离要求。

25．萃取剂的作用是和。

改变原溶液关键组分间的相互作用和稀释作用
二、简答题
1. 试描述“逆行精馏”效应，实际操作中如何减弱或消除
答：精馏塔的作用是使轻、重关键组分的摩尔分率比从再沸器中的最低值提到冷凝器中的较高值，接近最小回流比下操作时，在进料板上下区域会出现随蒸汽逐级上升，此比值反而下降，及精馏成果被抵消的情况，称为“逆行精馏”效应。

提高回流比或改变进料位置均可以减弱或消除该效应。

4．非均相催化反应精馏的定义是什么利用非均相催化反应精馏进行反应与固定床反应器相比有什么优点
答：非均相催化反应精馏，即将催化剂填充于精馏塔中，它既起加速反应的催化作用，又作为填料起分离作用。

优点:
1).对于受平衡制约的反应，采用催化精馏能够大大超过固定床的平衡转化率。

2).由于精馏作用移出物系中较重的污染物，使催化剂保持清洁，延长了催化剂的寿命。

5．萃取精馏和共沸精馏的相同点和不同点是什么
答：相同点：
都是加入溶剂改变原溶液的相对挥发度，使其可以用精馏方法分离。

不同点：
1)可供选择的共沸剂数目远不及萃取剂多，且萃取剂用量不像共沸剂受限制；
2)共沸剂从塔顶蒸出，萃取剂从塔底出，因此消耗能量多；
3)共沸精馏受组成限制，操作条件比较苛刻，萃取精馏可在较大范围变化，操作比较容易，流程较简单，只用于连续操作；
4)同样压力下共沸精馏温度低，适于热敏性物料。

7．计算最小回流比所用恩特伍德公式的假设条件是什么当简单精馏塔在最小回流比下操作时，当轻重组分均为分配组分和均为非分配组分两种情况下，塔内恒浓区的位置分布情况。

答：假定：
1) 塔内汽相和液相均为恒摩尔流率；
2）各组分的相对挥发度均为常数；
9．如何判断闪蒸问题是否成立
答：方法一：分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的露点和泡点温度，然后核实闪蒸温度是否处于泡露点温度之间。

若该条件成立，则闪蒸问题成立。

方法二：计算ΣK i z i和Σz i/K i,若ΣK i z i>1, 说明T B<T；若Σz i/K i>1，说明T D>T。

综合两种试算结果，只有T B<T<T D成立，才构成闪蒸问题。

四、计算题
1. 今有A、B、C、D四元混合物送入精馏塔分馏，进料组成及相对挥发度见下表。

要求馏出液中B的收率为98％（mol），釜液中D的收率为99％（mol）。

计算最少理论板数和全回流操作下的组分分配。

组分摩尔分率相对挥发度
A
B
C
D
注：Fensk 公式：HK
LK W HK D LK W
HK D LK m N -⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣
⎡--•=αϕϕϕϕlg )1)(1(lg ,,,,
解：由题意，组分B 和D 分别为轻、重关键组分，用公式计算最少理论板数：
HK LK W HK D LK W HK D LK m N -⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣
⎡--•=αϕϕϕϕlg )1)(1(lg ,,,,=76
.4lg )99.01)(89.01(99.089.0lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯ ==
全回流下组分分配计算：（假设100mol/h 进料）
由此计算非关键组分含量：以组分D 为参考组分
组分
进料
馏出液
釜液
数量
mol% 数量 mol%
数量 mol%
A 20
B 30
C 10
D 40 合计
100
100
2. 设计一个脱乙烷塔，从含有4个轻烃的混合物中回收乙烷，进料组成、各组分的平均相对挥发度见
设计条件表，要求馏出液中乙烷的收率为97％，釜液中丙烯的收率为85％（mol.）。

试求最小理论板数及在全回流条件下馏出液和釜液的组成。

脱乙烷塔的设计条件
编号 进料组分 mol% α 1
甲烷
2乙烷
3丙烯
4丙烷
2 解：假设100kmol/h进料,
由题意，乙烷（2）和丙烯（3）分别为轻、重关键组分。

用Fensk公式计算最少理论板数：
HK
LK
W
HK
D
LK
W
HK
D
LK
m
N
-
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
-
-
•
=
α
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
lg
)
1
)(
1(
lg
,
,
,
,
=09
.2
lg
)
85
.0
1
)(
97
.0
1(
85
.0
97
.0
lg⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
-
-
⨯
==（块）
d2=h，w2=h，d3=h，w3=h。

由此计算非关键组分含量：以组分3为参考组分，
计算结果：
编号进料组分f i, kmol/h d i, kmol/h w i, kmol/h 1甲烷0
2乙烷
3丙烯
4丙烷。