化工分離工程考試答案.doc

2013化工分離過(guò)程期中考試試題答案一、填空題（每空1分，共20分）1. 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)。2. 分離作用是由于加入（分離劑）而引起的，因?yàn)榉蛛x過(guò)程是（混合過(guò)程）的逆過(guò)程。3. 汽液相平衡是處理（傳質(zhì)分離）過(guò)程的基礎(chǔ)，相平衡的條件是（各相溫度壓力相等，各組分在每一相中的化學(xué)位相等）。4. 當(dāng)混合物在一定的溫度、壓力下，進(jìn)料組成zi和相平衡常數(shù)Ki滿足（ ）條件即處于兩相區(qū)，可通過(guò)（物料平衡和相平衡）計(jì)算求出其平衡汽液相組成。5. 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。6. 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。7. 最低恒沸物，壓力降低使恒沸組成中汽化潛熱（?。┑慕M分增加。8. 萃取精餾中塔頂產(chǎn)品不合格時(shí)，經(jīng)常采?。ㄔ黾虞腿┯昧浚┗颍p小進(jìn)料量）的措施使產(chǎn)品達(dá)到分離要求。9. 吸收有（1個(gè)）關(guān)鍵組分，這是因?yàn)椋▎蜗騻髻|(zhì)）的緣故。10. 吸收劑的再生常采用的是（用蒸汽或惰性氣體的蒸出塔）、（用再沸器的蒸出塔）和（用蒸餾塔）。二、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）1. 吸收屬于（A） A.平衡分離；B.速率分離；C.機(jī)械分離；D.膜分離。2. 計(jì)算溶液泡點(diǎn)時(shí)，若，則說(shuō)明（C）A. 溫度偏低； B. 正好泡點(diǎn)； C. 溫度偏高。3. 如果體系的汽相為理想氣體，液相為非理想溶液；則相平衡常數(shù)可以簡(jiǎn)化表示為（ D ） A. B. C. D. 4. 汽液相平衡K值越大，說(shuō)明該組分越（A ）A.易揮發(fā)； B.難揮發(fā)； C.沸點(diǎn)高； D.蒸汽壓小。5. 如果塔頂采用全凝器，計(jì)算塔頂?shù)谝患?jí)的溫度可以利用方程（ B ）A.泡點(diǎn)方程； B.露點(diǎn)方程； C. 閃蒸方程； D.相平衡方程。 6. 計(jì)算在一定溫度下與已知液相組成成平衡的汽相組成和壓力的問(wèn)題是計(jì)算（B ） A.泡點(diǎn)溫度； B.泡點(diǎn)壓力； C.等溫閃蒸； D.露點(diǎn)壓力。7. 精餾中用HNK表示（C）A. 輕關(guān)鍵組分； B. 重關(guān)鍵組分；C. 重非關(guān)鍵組分； D. 輕非關(guān)鍵組分。8. 以下描述中，不屬于萃取精餾中溶劑的作用的是（ D ）A.稀釋作用； B.對(duì)組分相互作用不同； C.與某組分形成正偏差溶液； D.與某組分形成共沸物。9. 在一定溫度和組成下，A，B混合液的總蒸汽壓力為P，若，且，則該溶液（ A）A.形成最低恒沸物； B.形成最高恒沸物； C.不形成恒沸物。10. 對(duì)吸收有利的操作條件為（ C ） A.低溫低壓； B.高溫高壓； C.高壓低溫； D.低壓高溫。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分）1. 簡(jiǎn)述分離過(guò)程的特征？什么是分離因子，敘述分離因子的特征和用途。答：分離過(guò)程的特征：分離某種混合物成為不同產(chǎn)品的過(guò)程，是個(gè)熵減小的過(guò)程，不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要外界對(duì)系統(tǒng)作功（或輸入能量）方能進(jìn)行。分離因子表示任一分離過(guò)程所達(dá)到的分離程度。定義式：根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品組成，分離因子與1相差越遠(yuǎn)，則可達(dá)到有效的分離。2. 什么叫清晰分割法，什么叫非清晰分割法？什么是分配組分與非分配組分？非關(guān)鍵組分是否就一定是非分配組分？答：清晰分割法指的是多組分精餾中餾出液中除了重關(guān)鍵組分(HK)之外，沒(méi)有其它重組分；釜液中除了輕關(guān)鍵組分(LK)之外，沒(méi)有其它輕組分。非清晰分割表明各組分在頂釜均可能存在。在頂釜同時(shí)出現(xiàn)的組分為分配組分；只在頂或釜出現(xiàn)的組分為非分配組分。一般情況下，LK、HK和中間組分為分配組分；非關(guān)鍵組分可以是分配組分，也可以是非分配組分，所以非關(guān)鍵組分不一定是非分配組分。3. 萃取精餾中，萃取劑在何處加入？為何？答：在萃取精餾塔頂下幾塊理論板、進(jìn)料板以上幾塊理論板處加入，在進(jìn)料板以上幾塊板加入可以使全塔范圍內(nèi)保持較高的溶劑濃度，在塔頂下保留幾塊理論板是為了防止萃取劑從萃取精餾塔頂帶出，起到回收溶劑的作用。四、分析題（10分）分析右圖進(jìn)料級(jí)的設(shè)計(jì)變量，得出：。物流含c個(gè)組分，要求列出具體步驟。解：獨(dú)立變量數(shù)： 約束關(guān)系數(shù)：物料平衡式 c 能量平衡式 1 相平衡式 c L、V溫度、壓力相等 2 Nce 2c+3 所以 固定設(shè)計(jì)變量 進(jìn)料變量 3c+6 單元壓力 1 Nxe 3c+7可調(diào)設(shè)計(jì)變量 五、計(jì)算題（每小題15分，共45分）1. 正己烷（1）, 正庚烷（2）, 正辛烷（3）三元混合物送入精餾塔分離，進(jìn)料組成及相對(duì)揮發(fā)度見(jiàn)下表。要求餾出液中正庚烷濃度x2, D0.01（摩爾分?jǐn)?shù)），釜液中正己烷濃度x1,W0.01（摩爾分?jǐn)?shù)）。進(jìn)料流率為100kmol/h。組分摩爾分率平均相對(duì)揮發(fā)度10.335.2520.332.2730.341.00求：（1）用清晰分割法計(jì)算組分在塔頂和塔釜分配，用物料平衡表表示（不需要核算清晰分割的合理性）；（2）計(jì)算最少理論板數(shù)。解：根據(jù)題意，組分1為輕關(guān)鍵組分，組分2為重關(guān)鍵組分，組分3為重組分，采用清晰分割法，根據(jù)物料衡算關(guān)系可列下表：組分進(jìn)料fi/kmol/h餾出液di釜液wi13333-0.01W0.01W2330.01D33-0.01D334034合計(jì)100DW根據(jù)物料衡算，有方程組： D=32.65kmol/h W=67.35kmol/h則餾出液和釜液組成列表如下：組分進(jìn)料fi餾出液di組成xi,D釜液wi組成xi,W13332.32650.990.67350.012330.32650.0132.67350.48533400340.505合計(jì)10032.65167.351用芬斯克公式求解最少理論板數(shù)：2. 某二元系，活度系數(shù)和飽和蒸汽壓關(guān)系式如下，試求組成為（摩爾分?jǐn)?shù)）時(shí)，該物系共沸溫度與共沸壓力。已知：； ； （飽和蒸汽壓，KPa；T溫度，K）解：共沸精餾：則兩邊取對(duì)數(shù)：聯(lián)立上式有 將 x1=0.75，x2=0.25代入上式計(jì)算得共沸溫度：T=338.77K則有 那么，共沸壓力為：3. 含86%C2H6，9%C3H8和5%n-C4H10（摩爾分?jǐn)?shù)）的氣體在0.3MPa(絕壓)下，用分子量為180的烴油吸收。塔的操作溫度為38，具有10塊理論板，正丁烷的吸收因子為0.9。1000富氣進(jìn)料，試計(jì)算：（1）所需的油氣比；（2）尾氣的量和組成？（3）所需的吸收油量是多少？組分C2H6C3H8n-C4H10Ki（38，0.3MPa）10.53.71.15解： 已知，理論板數(shù)為10，則有 又 尾氣的量和組成見(jiàn)下表：組分進(jìn)料vn+1,kmol相平衡常數(shù),Ki吸收因子,A吸收率,被吸收量,塔頂尾氣數(shù)量,組成y(mol分?jǐn)?shù))C2H686010.50.098570.09857