《 分 離 工 程 》本一、填空（本大題共9小題，每空1分，共25分） 1、分離過(guò)程可分為 、 兩大類。2、在平衡分離過(guò)程中，平衡關(guān)系用分離因子表示為 。分離因子在ij精餾中又稱為 ，在液液平衡中又為 。3對(duì)于一四組分氣液平衡物系而言其自由度數(shù)f等于 。4、吸收過(guò)程按溶質(zhì)數(shù)多少可分為和；按吸收溫度狀況可分為和。5、超臨界流體萃取有、和等三種操作方法。6、閃蒸溫度必須介于物系的與之間。7、吸附劑的再生方法有、、、。8、結(jié)晶分離的傳質(zhì)推動(dòng)力為。9、膜分離過(guò)程按分離體系不同可分為 、 。按推動(dòng)力不同可分為 、 、 。1、一烴類混合物中含有乙烷30%、丙烷30%、正丁烷40%。其安托因方程參數(shù)見(jiàn)下表試求30℃時(shí)的泡點(diǎn)壓力及此時(shí)的氣相組成（物系可認(rèn)為是完全理想物系（10分。lnpA

B組分ABCT(K)P(mmHg)組分ABCT(K)P(mmHg)乙烷丙烷丁烷丁烷2、將苯（A）——甲苯（B）——對(duì)二甲苯（C）混合物送入精餾塔分離，進(jìn)料流量為100kmol/h，組成為Z=、Z=、Z=，要求苯在塔頂回收率為95%，甲苯在塔釜的回收率A B C為95%。組分相對(duì)平均揮發(fā)度α=，試按清晰分割法求全回流條件下所需理論板數(shù)及AB塔頂與塔底的流量及組成。(10分)3、具有三塊理論板的吸收塔，用來(lái)處理下列組成的氣體（VN+1

，在操作條件下各組分組分VN+1,iL0iA組分VN+1,iL0iAiCH26600CH383003n-CH41010010n-CH6140100合計(jì)1001005參考答案及評(píng)分細(xì)則一、填空（9125分）（每填對(duì)一空給一分）1、平衡分離過(guò)程、速率分離過(guò)程。yx2、 i ij xyi j

Ki，相對(duì)揮發(fā)度，相對(duì)選擇性。Kj3、4。4、單組分吸收、多組分吸收；等溫吸收、非等溫吸收。5、等溫法、等壓法、吸附法。6、露點(diǎn)溫度、泡點(diǎn)溫度。7、變壓法、變溫法、惰性氣體吹掃法、置換再生法、。8、過(guò)飽和度。9、氣體、液體。濃度差、壓力差、電位差。二、簡(jiǎn)述題（5525分）1、平衡常數(shù)與組成無(wú)關(guān)的泡點(diǎn)溫度計(jì)算過(guò)程。答：1）已知p假設(shè)T求出（或查出）各組分的pSii2）K psi

由已知的xy Kxi p i

i i i i3）x1(Ti i4）如果Kxi Kxi

1; T，重新計(jì)算。1;T，重新計(jì)算。2、平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)溫度計(jì)算過(guò)程。答：1）已知p假設(shè)T求出（或查出）各組分的相應(yīng)參數(shù)及利用維里方程計(jì)算i2）yL1Kxi i i i校正

L，求出K,由已知的yx

y/Ki i

i i ixi

1(通常取為0.005)露點(diǎn)Ti如果i

1;

降低T，重新計(jì)算。答：三、名詞解釋（本大題共4小題，每小4分，答：三、名詞解釋（本大題共4小題，每小4分，16分）1學(xué)吸附i3、萃取精餾中提高塔頂產(chǎn)品含量的方法有哪些。答：1）加大采出量，減小回流量。加大萃取劑用量減少進(jìn)料量4、間歇精餾中的操作方式有哪幾種，工業(yè)上主要采用哪一種答：1）恒回流比 2）恒塔頂組成3）變優(yōu)化操作（先恒塔頂組成后恒回流比）。工業(yè)中常采用變優(yōu)化操作。5、變溫吸附的原理是什么（以圖示表示）?！谖竭^(guò)程中吸附質(zhì)與吸附劑分子間形成化學(xué)鍵的作用。2、輕關(guān)鍵組分——精餾過(guò)程由設(shè)計(jì)者指定濃度或提出分離要求（如指定回收率）的那個(gè)相對(duì)易揮發(fā)的組分。3、清晰分割——餾出液中除了HK外，沒(méi)有其他重組分，釜液中除了LK外，沒(méi)有其他輕組分。4、物理吸收——?dú)怏w溶質(zhì)溶入到吸收溶劑中，不與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。四、計(jì)算題（334分1、解：求出各組分的飽和蒸氣壓，由：lnpA B ，T=，得（3分）TC（2）Pp0x p0 x p0 x 321710.380250.321200.412906.8mmHg乙烷 乙烷 丙烷 丙烷 丁烷 丁烷Ky（5）i i2、解：1）按清晰分割進(jìn)行塔頂及塔底組分分配，由所給定條件可知，苯為輕關(guān)鍵組分，甲苯為重關(guān)鍵組分，由所給定的回收率可知：（4分）苯在塔頂?shù)牧繛椋篸L

f 0.95400.9538kmol/hLbL

f dL

40382kmol/hbH

f 0.95400.9538kmol/hH甲苯在塔頂?shù)牧繛椋篸H

f bH

40382kmol/hbC

f 20kmol/hC對(duì)—二甲苯在塔頂?shù)牧繛椋?2）塔頂、塔底的流量及組成的計(jì)算（3Bb b bL H

2382060kmol/hxBL

0.0333;xBH

0.6333;xBC

0.33343）全回流下理論板數(shù)的計(jì)算（3分）3、解：AN1Aii計(jì)算各組分吸收率，由 iii

AN11i

（4）各組分被吸收量的計(jì)算，由i

vN1,iv

v1,i

N1,i

v1,i

i

N1,i

（4分）vN

v

乙烷

N

N1,i0.66126039.672kmol/hv1,乙烷

6039.67220.328kmol/hvN

v1,丙烷

丙烷

N

0.9753029.25kmol/hv1,丙烷

3029.250.75kmol/hvN

v1,正丁烷

正丁烷

vN

0.9991109.91kmol/hv1,正丁烷

109.910.09kmol/h尾氣和吸收液的流量的組成計(jì)算（6）由以上計(jì)算可知尾氣量為：V1

v1,i

20.3280.750.0921.168kmol/h尾氣中各組分含量為：y乙烷

v /V乙烷 1

20.328/21.1680.9603吸收液的量為：LN

L 0

N

V)10010021.168178.832kmol/h1

N

l /LN乙烷

39.672/178.8320.22182程如圖，分析各塔物流，答：分析可知：恒沸精餾塔：由于恒沸劑加入過(guò)量，塔底為甲醇－甲苯的混合物，塔頂烷烴-甲醇的二元恒沸物。脫甲醇塔：塔底為甲苯，塔頂為甲苯-甲醇的二元恒沸物。萃取塔：塔底為甲醇水溶液，塔頂為烷烴。脫水塔：塔底為水，塔頂為甲醇。 有何區(qū)別要點(diǎn)：萃取劑的作用：通過(guò)稀釋原溶液和分別與原溶液組分的相互作用力不同使原溶液組分間的相對(duì)揮發(fā)度發(fā)生改變。 （5分共沸精餾的能耗一般比萃取精餾大；共沸精餾更適用于分離熱敏性物料；共沸精餾可連續(xù)操作，也可間歇操作，萃取精餾一般只能連續(xù)操作。3、恒沸精餾與萃取精餾的異同點(diǎn)。都應(yīng)用物料衡算、熱量衡算和相平衡關(guān)系式。不同點(diǎn)：恒沸精餾加入恒沸劑形成恒沸物，沸點(diǎn)低，從塔頂出來(lái)；萃取精餾不形成恒沸物，沸點(diǎn)高，從塔底離開(kāi)。簡(jiǎn)述精餾過(guò)程最小回流時(shí)和全回流時(shí)的特點(diǎn)。2分，如果回流比小于最小回流比，則無(wú)論多少理論板數(shù)也不能完成給定的分離任務(wù)。全回流是精餾的極限情況之一。全回流所需的理論板數(shù)最少。此時(shí)，不進(jìn)料，不出產(chǎn)品分2．什么叫清晰分割法，什么叫不清晰分割法多組分精餾分離，餾出液中除了重關(guān)鍵組分外沒(méi)有其他重組分，重組分全部由塔釜排出，而釜液中除了輕關(guān)鍵組分外沒(méi)有其它輕組分，輕組分全部由塔頂排出，這種分離情況稱為清晰分割，此時(shí)非關(guān)鍵組分為非分配組分。（3分）而餾出液中除了重關(guān)鍵組分外還有其他重組分，釜液中除了輕關(guān)鍵組分外還有其它輕組分，這種分離情況稱為非（23．簡(jiǎn)述精餾和吸收過(guò)程的主要不同點(diǎn)。原理不同：吸收是根據(jù)各組分溶解度不同進(jìn)行分離的。精餾利用組分間相對(duì)揮發(fā)度不同使組分分離（1）傳質(zhì)形式不同：精餾操作中，汽液兩相接觸時(shí)，汽相中的較重組分冷凝進(jìn)入液相，而液相中較輕組分被氣化（2）（1）效率的表示方法主要有以下幾種：全塔效率，又稱為總板效率（1）Murphree（1）點(diǎn)效率（1）填料塔的等板高度HETP（1）實(shí)際板和理論板的差異主要表現(xiàn)在哪些方面實(shí)際板和理論板的差異：1）理論板假定離開(kāi)該板的汽、液兩相達(dá)到平衡；實(shí)際板不可能達(dá)到平衡；（2分）1）（1）（1）何為關(guān)鍵組分，何為輕關(guān)鍵組分、何為重關(guān)鍵組分2（設(shè)計(jì)者指定濃度或提出要求）的、最關(guān)心的組分稱為關(guān)鍵組分3；兩個(gè)關(guān)鍵組分中相對(duì)易揮發(fā)的組分稱為輕關(guān)鍵組分（1，不易揮發(fā)的組分稱為重關(guān)鍵組分（1。已知某液體混合物中各組分的汽液平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：組分C4組分C4z（mol%）iK(t的單位為℃)iC577℃時(shí)K 0.750.06773.87,KC3 C4

0.8（2分）Kxi i

3.870.230.560.8840.331.5831（1）即Kxi i

1,TT（2分）By K 0.233.870.560.8840.331.771（1）i i即yi

K T （2）i D混合物處于兩相區(qū)∴有液相存在（2分）１、試求氨仿（1）—乙醇（2）在共沸溫度為55℃時(shí)的共沸組成和總壓力。（下式中tP已知：解：溫度為55℃，則由飽和蒸汽壓公式得 p082.372 p037.311由恒沸物的特點(diǎn)有： ln12

1 2p02p01由于ln10.59x21.42x21.66xx 2 1 1 22故

37.311

0.58x

1.42x21.66xx82.372 2 1 1 2由上式解得：x1

0.8475x 0.152524分由活度系數(shù)公式得： 1.04751所以 px11

p0x1 2

p086.27986659KPa232085%乙烷，105%正丁烷（摩爾百分率）1:1100kmol/h，操作壓力為3大氣壓。若全塔效率按25（1）90%（2）（3）（）尾氣的組成。操作條件下各組分的平衡常數(shù)如下：乙烷k=+；丙烷k=+；正丁烷k=+(t的單位為解：(1)溫度 N N 2025%