《分离工程》综合复习资料答案

分离工程综合复习资料（答案）

一、 不定项选择

1.下列属于机械分离的是（ A C ）

A．沉降 B. 超滤 C. 静电除尘 D. 吸附分离 2.膜分离属于（ B D ）

A. 平衡分离 B. 传质分离 C. 机械分离 D. 速率分离 3.ESA被用于下列哪种分离过程？（ B D ）

A. 机械分离 B. 速率分离 C. 平衡分离 D. 传质分离 4.公式Ki?fiL/fiV适用于下面哪种情况？（ A ）

A. 汽相为理想溶液，液相为理想溶液； B. 汽相为理想气体，液相为理想溶液； C. 汽相为理想溶液，液相为非理想溶液； D. 汽相为理想气体，液相为非理想溶液；

5.已知：T，y1，y2 ……yC；求解：P，x1，x2……xC 属于哪种计算类型（ A ）

A. 露点压力 B. 泡点温度 C. 露点温度 D. 泡点压力

e6.在设计变量中，Na表示（ C ）

A. 装置设计变量数

B. 单元固定设计变量数 进料 C. 单元可调设计变量数 D. 装置固定设计变量数 7.HNK表示（ C ）

A. 重组分 B. 重关键组分 C. 重非关键组分 D. 轻非关键组分 8.根据图中恒浓区（阴影部分）的位置，判断下列说法正确的是（B） （第8题） A. HNK为分配组分，LNK为非分配组分；

B. HNK为非分配组分，LNK为分配组分； C. HNK为分配组分，LNK为分配组分；

D. HNK为非分配组分，LNK为非分配组分；

9. 根据图中恒浓区（阴影部分）的位置，判断下列说法正确的是（ A？P64 ） A. HNK为分配组分，LNK为非分配组分；

进料 B. HNK为非分配组分，LNK为分配组分；

C. HNK为分配组分，LNK为分配组分；

D. HNK为非分配组分，LNK为非分配组分； 10.液液平衡的分离因子又称为（ C？ P14）

A. 相对挥发度 B. 分配系数 C. 相对选择性 D. 回收率

11.图Ⅰ中的汽相浓度变化曲线，描述的是图Ⅱ中的哪个区域？（ D ） （第9题）

1

1 （图Ⅰ）

HNK 1 2

进料 3 4

（图Ⅱ）

0 5 6

A. 属于1区 B. 属于3区 C. 属于4区 D. 属于6区 12. 图Ⅰ中的汽相浓度变化曲线，描述的是图Ⅱ中的哪个区域？（ B ）

1 1

2

（图Ⅰ） 进料 3 （图Ⅱ）

4 HNK

5 0

6

A. 属于1区 B. 属于3区 C. 属于4区 D. 属于6区

13.分离丙酮-甲醇的共沸物，加入下面哪种物质可使得丙酮成为轻组分？（ A） 见P75

A. 水 B. 乙酸甲酯 C. 正己烷 D. 乙醚

二、 名词解释

1. 2.

清晰分割：若馏出液出除了重关键组分外没有其它重组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其它轻组分，这种情况称为～。

萃取精馏：如果加入的新组分不与原系统中的任何组分形成共沸物，而沸点又较原有的任一组分高，从釜液离开精馏塔，这类特殊精馏被称为～

三、 填空题

1.分离过程是将 混合物 分成 组分不相同 的两种或几种产品的操作。

2.平衡分离过程（P3）是借助 分离媒介 ，使均相混合物系统变成 两相混合物 ，再以混合物中各组分在处于 相平衡 的两相中 不等同的分配 为依据而实现分离。

3.传质分离过程（P3）用于各种 均相 混合物的分离，其特点是有 质量传递现象 发生，依据 物理化学原理 的不同，传质分离过程又分为 平衡分离 过程和 速率分离 过程。 4.活度系数的基准态是指活度系数等于 1 的状态。

5.从动力学上讲，相平衡是指相间 表现传递速率 为零的状态。

6.膜分离过程(P204)包括 超滤、渗析、电渗析、反渗透、微孔过滤、气体分离等多种分离过程。 7.恩特伍德公式的假设条件是（1） 塔内汽相液相均为恒摩尔流率 ；（2）各组分挥发度均为常数。

8.由设计者指定浓度或提出要求的两个组分称为 关键组分 ，其中相对易于挥发的组分成为 轻关键组分（LK） ，不易挥发的组分称为 重关键组分（HK） 。

9.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。

2

四、 简答题 1. 在萃取精馏中，溶剂选择的工艺要求有哪些？（P75） 答：在选择溶剂时，应注意以下几点：

① 溶剂与被分离组分有较大的相互溶解度（防止分层）； ② 溶剂在操作中热稳定性要好（为了长期循环使用）； ③ 与混合物中任何组分不起化学反应（缔合、络合等）； ④ 溶剂比（溶剂/进料）不得过大； ⑤ 无毒、不腐蚀、价格低廉，易得等。 2. 速率分离过程 （P10）

是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态，仅有组成上的差别。速率分离包括有：膜分离、超滤、反渗透、渗析、气体渗透分离、液膜分离等。

五、 画出萃取精馏的流程图，并对过程进行描述。

S

S

B+S

1 2 A+B

S

图中塔1为萃取精馏塔，塔2为溶剂回收塔，A、B两组分混合物进入塔1，同时向塔内加入溶剂S，降低组分B的挥发度，而使组分A变得易挥发。溶剂的沸点比被分离组分高，为了使塔内维持较高的溶剂浓度，溶剂加入口一定要位于进料板之上，但需要与塔顶保持有若干块塔板，起到回收溶剂的作用，这一段称为溶剂回收段。在该塔顶得到组分A，而组分B与溶剂S由塔釜流出，进入塔2（溶剂回收塔），从该塔顶蒸出组分B，溶剂从塔釜排出，经与原料热和进一步冷却，循环到塔1。

A B

六、 写出闪蒸过程的物料平衡式（2个），相平衡关系式，浓度加和式，并根据它们

推导出Rachford-Rice公式：

3

(Ki?1)zif(?)??1??(Ki?1)?0i?1c

液体进料

F, zj,TF,PF, HF

解答： V, yi, Hv P, T 阀 Q L, xi, HL 每一组分的物料衡算式：Fzi?Lxi?Vyi i=1,2,…c ① 总物料衡算式：F?L?V ②

汽液平衡关系： yi?Kixi i=1,2,…c ③

Ki?Ki(T,P,x,y)

浓度加和式：xi?1.0 ④ ?yi?1.0 ?i?1i?1

i=1,2,…c

cc⑤

由式③消去式①中的yi得：Fzi?Lxi?VKixi 解得：xi?Fzi

L?VKii=1,2,…c

将L?F?V代入得：xi?Fzi

F?V?VKi⑥

用F除式⑥中的分子与分母，并以??V/F表示汽相分率则：

xi?zi

1??(Ki?1) i=1,2,…c ⑦

?的取值在0～1.0之间，将式⑦代入式③得：

yi?

ziKi

1??(Ki?1) i=1,2,…c ⑧

4

将式⑦、式⑧分别代入浓度加和式（总和方程）④⑤得

cziKizi ⑨ ?1.0?1.0 ⑩ ??i?11??(Ki?1)i?11??(Ki?1)c用式⑩减去式⑨得到闪蒸方程式（Rachford-Rice）：f(?)

(Ki?1)zi?0 ?i?11??(Ki?1)c七、 设计变量（含C个组分），指出装置的设计变量如何规定（设计型和核算型两

种）

Q 1. 再沸器（P56）

Vo uNx?c?3L uNa?1Lo

2. 一个带侧线采出的精馏塔，塔顶全凝器，塔底再沸器，无压降，求设计变量数及变量如何规定。

u： Nx

压力等级数 1

c?2 进料变量数

-------------------------

c?3 合计

D

Ⅰ u： NaS 串级单元数 3

回流分配 1 侧线采出单元数 1 传热单元数 2 ------------------------ 合计 7

F Ⅱ Ⅲ W 八、 已知甲醇-丙酮在不同压力下均能形成共沸物，常压下，共沸物组成为含甲醇

46%(mol)，而1.1MPa下，共沸物组成变化为含甲醇62%(mol)，当进料中甲醇含量大于62%(mol)时，请判断常压塔与高压塔的塔序，并画出相应的流程图。（本题考查对分离共沸物的双压精馏过程，见教材P86-87）

5

解答：

如果进料中含甲醇大于62％ ，则在塔I（常压）进料，塔釡为纯甲醇，塔顶为含甲醇46％的共沸物，进塔II（高压），塔顶为含甲醇62％的馏出液循环到塔1，塔釡得到纯丙酮。 塔序为：先常压塔，后高压塔。图如下：

D1W1W2

九、 试求总压为86.279kPa时，氯仿(1)-乙醇(2)之共沸组成与共沸温度。已知：

2ln?1?x2(0.59?1.66x1)；ln?2?x12(1.42?1.66x2) SlgP1?6.02818?1163.01652.05S；lgP2?7.33827?

227?t231.48?tSS解答：（与P82例3-6相同，但该例P1、P2等数据所得值与我计算所得不同，按书上来） SS设t=55℃，由式(B)得：P1?82.372 ；P2?37.311

S??1P2?1.42x12?1.66x1x2) ? ln?ln1S 由（A）式得：ln1?0.59x2?2?2P2用试差法求得：x1?0.8475，x2?0.1525

将x1，x2代入（A）式得：?1?1.0475， ?2?2.3120 所以

SSP??1x1P??xP1222?1.0475?0.8475?82.372?2.3120?.1525?37.311?86.279

与给定值相同，故共沸温度为55℃，共沸组成为x1?0.8475

6

II

(A) (B)

IF

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