化工分离过程第二版课后答案刘家祺

化学工程与工艺教学改革系列参考书

分离过程例题与习题集

叶庆国 钟立梅 主编

化工学院化学工程教研室

前

言

化学工程与工艺专业所在的化学工程与技术一级学科属于山东省“重中之 重”学科，一直处于山东省领先地位，而分离工程是该专业二门重要的必修专业 课程之一。该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等基础 基础知识中有关相平衡热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机理，传热、 传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系分离和提纯技术。传统的教 学方法的突出的弊端就是手工计算工程量大，而且结果不准确。同时由于现代化 化学工业日趋集成化、自动化、连续化，学生能学到的东西越来越少。所以，传 统的教学模式不能满足现代化工业生产对高水平工业工程师的需求，开展分离工 程课程教学方法与教学手段课题的研究与实践，对我们的学生能否承担起现代化 学工业的重任，与该课程的教学质量关系重大，因此对该门课程进行教学改革具 有深远意义。

分离工程课程的改革主要包括多媒体辅助教学课件的开发、分离工程例题与 习题集、分离工程试题库的编写等工作。目前全国各高校化学工程与工艺专业使 用的教材一般均为由化学工程与工艺专业委员会组织编写的化工分离过程(陈洪 钫主编，

模拟考试试题 （1）卷

一、填空(每空2分,共20分)

1、气液传质分离过程的热力学基础是( )。如果所有相中的温度压力相等、每一组分的逸度也相等，则此时达到了 。

2. 一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料组成和相对挥发度a值如下，现有A、B 两种方案可供选择（见下图），你认为哪种方案合理？为什么？

异丁烷 正丁烷 戊烷 异丁烷 正丁烷 戊烷

摩尔% 25 30 45 相对挥发度：1.24 1.00 0.34 2、精馏塔计算中每块板温度变化是由于 改变，每块板上的温度利

用 确定。

3、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为 型计算和 型计算。

4、只在塔顶或塔釜出现的组分为 。

5、 超滤是以 为推动力，按( )选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。 6、吸收操作在传质过程上的主要特征是 二、推导分析(20分)

1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。

?czi(Ki?1)?0i?1(Ki?1?)?1 式中： Ki——相平衡常数；?——气相分率

一、填空题

1. 分离作用是由于加入（ ）而引起的，因为分离过程是（ ）的逆过程。

2. 吸收有（ ）关键组分，这是因为（ ）的缘故。 3. 常用吸附剂有（ ），（ ），（ ）。 4. 工业上常用（ ）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（ ）。

5. 固有分离因子是根据（ ）来计算的。它与实际分离因子的差别用（ ）来表示。

6. 在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用（ ）或（ ）方法进行物料预分布。

7. 吸收过程计算各板的温度采用（ ）来计算，而其流率分布则用（ ）来计算。

8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。 四、简答题

1. 简述绝热闪蒸过程的特点。

2. 简述精馏过程最小回流时的特点。

3. 工艺角度简述萃剂的选择原则。

4. 表观吸附量等于零，

得分 阅卷人 段 ）。

2. 吸收因子为（A?L ），其值可反映吸收过程的（ 难易程度 ）。 KV一、 填空题(每空1分，共30分) 1. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收3. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。

4. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（ 分配组分 ）。

5. 吸收有（1个）关键组分，这是因为（ 单向传质 ）的缘故。 6. 当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（ 稀释 ）作用。 7. 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。 8. 流量加合法在求得方程求j。

9. 当两个易挥发的组分为关键组分时，则以（ 塔釜 ）为起点逐板计算。 10. 通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（ 理论板数 ）

11.分离最小功是分离过程必须消耗能量的下限它是在分离过程（ 可逆 ）时所消耗的功。

12.在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于）分离成两个非纯组分时所需的功。

13.传质分离过程分为（ 平衡分离过程）和（ 速率控制过程 ）两大类。

14.气液相平衡常数定义为（ 气相组成和液相组成的比值（y/x） ）。

第四章 习题

2． 燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400℃,外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为?1?0.9?0.0007t,绝缘砖的导

t。两式中t可分别热系数为?2?0.3?0.0003取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为t2，由

t1?t2t2?t3?b1b2，得

t1?t22?t2?100230?10?3/(0.3?0.0003?t2?t3)2?t2?949C?1?21400?t2460?10?3/(0.9?0.0007?热通量

q?t1?t2?1400?949?0.40/0.97?0.0007???2???1689W/m2

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?

解：设外层的平均直径为dm2，内层平均直径为dm1，则dm2?2dm1且??2?。 由导热效率方程知：

21Q=t

一 、填空题（31*1）

1、化工分离过程按照被分离物系的性状可分为机械分离和传质分离，传质分离过程根据物理化学原理的不同可分为平衡分离和速率控制分离两大类。

2、吸附全过程包括外扩散、内扩散、吸附、脱附和反应等五个过程，影响吸附速率的主要因素是体系性质、操作条件和两相组成。

3、常用的极性吸附剂有硅胶、活性氧化铝、有机树脂等几种，非极性吸附剂主要有活性炭和炭分子筛，目前选择性最好的是吸附树脂。

4、离子交换树脂主要有强酸型阳离子交换树脂、弱酸型阳离子交换树脂、强碱型阴离子交换树脂、弱碱型阴离子交换树脂和复合型离子交换树脂等几类（按活性基团性质），大孔型的树脂主要是用于吸附和分离纯化。具有解盐能力的树脂是强碱型阴离子交换树脂和强酸型阳离子交换树脂。

5、进行反渗透的两个必要条件是压差和半透膜；而进行电渗析的两个必要条件是直流电场和离子交换膜。

6、超临界流体具有近似于液体的密度与溶解能力和近似于气体的粘度与扩散性能。

7,反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂 的性质，对溶液施加压力，克服 溶剂的渗透压 ，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。 8. 超滤是以压力差为推动力，按粒径不同 选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。

第三章

习题崔群 2007

6,8,10,13

[P163,6]

用芬斯克方程计算附图精馏塔的最少理论板数与非关键组 分的分配。 解题思路： ① 假设清晰分割→D,W ② 计算塔顶、塔釜温度 ③ 计算各组分平均相对挥发度 ④ Nm=? ⑤ 验证清晰分割

2013-9-17

第三章 习题

[P163,6]解： ① 假设清晰分割→D,W用清晰分割方法对各组进行分预分配，如下表：进料组分 1 2 3 4 5 6 7 8 C3 i-C4 n-C4 (LK) i-C5(HK) n-C5 n-C6 n-C7 n-C8 进料fi kmol/h 2500 400 600 100 200 40 50 40 馏出液 di 2500 400 600-6 15 6 100 -15 200 40 50 40 釜液 wi

[P163,6]

求和

3930

3509

421

2013-9-17

第三章 习题

[P163,6]解： ② 计算塔顶露点温度 塔顶露点tD近似代表塔顶蒸汽温度计算各组分的相对挥发度。 最小平衡级(理论板)对应于全回流，R=1,yi=xi

[P163,6]

由d i y i / k i 1

计算塔顶馏出液的露点温度 tD=31℃

令t= 31℃ ,已知P=700kPa ,

现代仪器分析习题解答 2009年春

第12章电位分析及离子选择性电极分析法 P216 1．

什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？

答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。

以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。

2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。

金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4.

何谓TISAB溶液？它有哪些作用？

答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。

其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位。

5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜

现代仪器分析习题解答 2009年春

第12章电位分析及离子选择性电极分析法 P216 1．

什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？

答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。

以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。

2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。

金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4.

何谓TISAB溶液？它有哪些作用？

答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。

其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位。

5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜

现代仪器分析习题解答 2009年春

第12章电位分析及离子选择性电极分析法 P216 1．

什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？

答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。

以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。

2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。

金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4.

何谓TISAB溶液？它有哪些作用？

答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。

其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位。

5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜