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1、. . 分离工程复习题库 第一部分填空题 1、 分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过 程。 2、 分离因子是根据 （气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用 （板效率） 来表示。 3、 汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度 压力相等，每一组分的化学位相等） 。 4、 精馏塔计算中每块板由于 （ 组成）改变而引起的温度变化， 可用（泡露点方程） 确定。 5、 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。 6、 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分） 。 7、 吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向
2、传质）的缘故。 8、 对多组分吸收， 当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 9、 对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡 算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平 衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选 择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离 ） 、 （吸附分离） 。 15、
3、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质） 。 17、Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度 ） 。 18、设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示( Ni=Nv-Nc 即设计变量数 =独立变量 数- 约束关系 ) 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量） 。 20、温度越高对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段） 。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V = SL） 。 23、精馏有（两个 ）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一
4、定压力梯度的动量传递） ， （通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合） 和（通过一定浓度梯度 的质量传递或者不同化学位物流的直接混合） 。 25、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） ， 为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。 27、常用吸附剂有（硅胶） ， （活性氧化铝） ， （活性炭） 。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶 ）出来。 29、分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多） 。 30、回流比是（可调）设计变量。 . . 第二部分选择题 1、下列哪一个是速率分离过程（） a. 蒸馏 b. 吸收c
5、. 膜分离 d. 离心分离 2、下列哪一个是机械分离过程（） a. 蒸馏 b. 吸收 c. 膜分离d. 离心分离 3、下列哪一个是平衡分离过程（） a. 蒸馏 b. 吸收 c. 膜分离 d. 离心分离 4、汽液相平衡 K值越大，说明该组分越（） a. 易挥发 b. 难挥发 c. 沸点高 d. 蒸汽压小 5、 气液两相处于平衡时（） a. 两相间组份的浓度相等 b.只是两相温度相等 c. 两相间各组份的逸度相等 d.相间不发生传质 6、当把一个气相冷凝时，开始产生液滴的点叫作（） a. 露点 b. 临界点 c. 泡点 d. 熔点 7、当物系处于泡、露点之间时，体系处于（ d ） a. 饱和液相
6、b. 过热蒸汽 c. 饱和蒸汽 d. 气液两相 8、闪蒸是单级蒸馏过程，所能达到的分离程度（） a. 很高 b. 较低 c. 只是冷凝过程，无分离作用d. 只是气化过程，无分离作用 9、设计变量数就是（） a. 设计时所涉及的变量数 b.约束数 c. 独立变量数与约束数的和d. 独立变量数与约束数的差 10、约束变量数就是（） a. 过程所涉及的变量的数目； b. 固定设计变量的数目 c. 独立变量数与设计变量数的和； d. 变量之间可以建立的方程数和给定的条件 11、当蒸馏塔的回流比小于最小的回流比时（） a. 液相不能气化 b. 不能完成给定的分离任务c. 气相不能冷凝 d. 无法操作 1
7、2、当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（） a. 提高进料量 b. 降低回流比 c. 提高塔压 d. 提高回流比 13、如果二元物系 , 11,21,则此二元物系所形成的溶液一定是（） a. 正偏差溶液 b. 理想溶液 c. 负偏差溶液 d. 不确定 14、下列哪一个不是均相恒沸物的特点（） a. 气化温度不变 b. 气化时气相组成不变 c. 活度系数与饱和蒸汽压成反比d. 冷凝可以分层 15、下列哪一个不是吸收的有利条件（） a. 提高温度 b. 提高吸收剂用量 c. 提高压力 d. 减少处理的气体量 16、平衡常数较小的组分是（） a. 难吸收的组分 b. 最较轻组份 c. 挥发能力大的组分
8、 d. 吸收剂中的溶解度大 17、下列关于吸附剂的描述哪一个不正确（） a. 分子筛可作为吸附剂b. 多孔性的固体 c. 外表面积比内表面积大d. 吸附容量有限 18、下列哪一个不是等温吸附时的物系特点（） a. 被吸收的组分量很少b. 溶解热小 c. 吸收剂用量较大 d. 被吸收组分的浓度高 19、吸收塔的汽、液相最大负荷处应在（） . . a. 塔的底部 b. 塔的中商 c. 塔的顶部 20、对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（） a. 一定是做为塔底产品得到b. 一定是为塔顶产品得到 c. 可能是塔项产品，也可能是塔底产品d. 视具体情况而变 第三部分名词解释 1. 分离过
9、程 ：将一股或多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。 2. 机械分离过程 ：原料由两相以上所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。 3. 传质分离过程 ：传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按 所依据的物理化学原理不同，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两 类。 4. 相平衡 ：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状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。 5. 相对挥发度 ：两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。 6. 泡点温度 ：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温
10、度。 7. 露点温度 ：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。 8. 设计变量数 ： 设计过程需要指定的变量数，等于独立变量总数与约束数的差。 10. 约束数 ： 变量之间可以建立的方程的数目及已知的条件数目。 11. 回流比 ：回流的液相的量与塔顶产品量的比值。 12. 精馏过程 ： 将挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中同时多次地部分气化和部 分冷凝，使其分离成几乎纯态组成的过程。 13. 全塔效率 ：理论板数与实际板数的比值。 14. 精馏的最小回流比 ：精馏时在一个回流比下，完成给定的分离任务所需的理论板数无穷 多，回流比小于这个回流比，无论多少块板都不能完成给定的分离任务，
11、这个回流比就是最 小的回流比。实际回流比大于最小回流比。 15. 理论板 ： 离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。 16. 萃取剂的选择性 ： 加溶剂时的相对挥发度与未加溶剂时的相对挥发度的比值。 17. 萃取精馏 ： 向相对挥发度接近于1 或等于 1 的体系，加入第三组分P，P体系中任何组分 形成恒沸物，从塔底出来的精馏过程。 18. 共沸精馏 ：向相对挥发度接近于1 或等于 1 的体系，加入第三组分P，P体系中某个或某 几个组分形成恒沸物，从塔顶出来的精馏过程。 19. 吸收过程 ： 按混合物中各组份溶解度的差异分离混合物的过程叫吸收过程。 20. 吸收因子 ： 操作线的斜率（ L/V
12、）与平衡线的斜率（ KI）的比值。 21. 绝对吸收率 ：被吸收的组分的量占进料中的量的分率。 22. 半透膜 ： 能够让溶液中的一种或几种组分通过而其他组分不能通过的这种选择性膜叫半 透膜。 23. 渗透： 当用半透膜隔开不同浓度的溶液时， 纯溶剂通过膜向高浓度溶液流动的现象叫渗透。 24. 反渗透 ：当用半透膜隔开不同浓度的溶液时，纯溶剂通过膜向低浓度溶液流动的现象叫反 渗透。 25. 吸附过程 ：当用多孔性的固体处理流体时， 流体的分子和原子附着在固体表面上的现象叫 吸附过程。 第四部分问答题 1. 简述绝热闪蒸过程的特点。 . . 答；绝热闪蒸过程是等焓过程，节流后压力降低，所以会有汽
13、化现象发生，汽化要吸收热量， 由于是绝热过程，只能吸收本身的热量，因此，体系的温度度降低。 2. 普通精馏塔的可调设计变量是几个？试按设计型和操作型指定设计变量。 答；普通精馏塔有4 个可调设计变量。 按设计型：两个分离要求、回流比、再沸器蒸出率； 按操作型：全塔理论板数、精馏段理论板数、回流比、塔顶产品的流量。 3. 简述精馏过程最小回流时的特点。 答；最小回流比是精馏的极限情况之一，此时，为了完成给定的分离任务，所需要理论经板 数无穷多，如果回流比小于最小回流比，则无论多少理论板数也不能完成给定的分离任务。 4. 简述精馏过程全回流的特点。 答；全回流是精馏的极限情况之一。全回流所需的理论
14、板数最少。此时，不进料，不出产 品。 5. 简述萃取塔操作要注意的事项。 答；a. 气液相负荷不均，液相负荷远大于气相负荷； b. 塔料的温度要严控制； c. 回流比不能随意调整。 7. 工艺角度简述萃取剂的选择原则。 答；a. 容易再生，不起化学反应、不形成恒沸物、P沸点高； b. 适宜的物性，互溶度大、稳定性好； c. 价格低廉，来源丰富。 8. 吸收的有利条件是什么？ 答；低温、高压、高的气相浓度、低的液相浓度、高的用量、低的气相量。 9. 有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，你认为哪种方案合理？为什么？ 异丁烷正丁烷戊烷
15、摩尔% 25 30 45 a 值 1.24 1.00 0.34 答；由于正丁烷和异丁烷是体系中最难分的组份，应放在最后分离；进料中戊烷含量高，应 尽早分出。所以方案B是合理的。 10. 表观吸附量等于零，表明溶质不被吸附对吗？ 答；不一定。表观吸附量只有在溶液是稀液、溶质吸附不明显时，才能代表实际的吸附量， 因此 ，不能单纯用表观吸附量等于零看溶质被吸附与否。 11. 吸附剂的选择原则。 答；a. 选择性高； b. 比表面积大； c. 有一定的机械强度； d. 有良好的化学稳定性和热稳定性。 12. 吸附质被吸附剂吸附一脱附分哪几步？ 答 a. 外扩散组份穿过气膜或液膜到固体表面；b. 内扩散
16、组份进入内孔道； c. 吸附； d. 脱附； e. 内反扩散组份由内孔道来到外表面； f. 外反扩散组份穿过气膜或液膜到气相主体流。 13. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1 单级分离基本关系式。 1 (1) 0 (1)1 c ii i i z K K 式中： Ki 相平衡常数；气相分率（气体量 / 进料量） 。 . . 答; 设 物料衡算式：.(1) 相平衡关系式：.(2).(3) 将（3）代入（ 1） 整理：.(4) 将（2）代入（ 1） 整理:.(5) 第五部分计算题 1. 已知某乙烷塔，塔操作压力为28.8 标准大气压，塔顶采用全凝器，并经分析得塔顶产品 组成为 组分甲烷 a. 乙烷
17、b. 丙烷 c. 异丁烷 d. 总合 组成 xiD 1.48 88 10.16 0.36 100%（摩尔分数） 求塔顶温度。 解：设 t=20，p=28.8MPa=2917kPa ，由查图 2-1a 得： K1=5.4，K2=1.2， K3=0.37， K4=0.18 1031.1 18.0 0036.0 37.0 1016.0 2.1 88. 0 4.5 0148.0 i i i K y x 选乙烷为参考组分，则 24.12.1031.1 2iG xKK . . 由 24.1 2 K 和 p=2917kPa ，查图 2-1a 得 t=22： K1=5.6，K2=1.24， K3=0.38 ，
18、 K4=0.19 1999.0 19. 0 0036.0 38.0 1016.0 24.1 88. 0 6.5 0148.0 i i i K y x 故塔顶温度为 22。 2. 要求在常压下分离环己烷a. （沸点 80.8）和苯 b. （沸点 80.2） ，它们的恒沸组成为 苯 0.502 （摩尔分数），共沸点77.4 ，现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精馏，丙酮与环己烷形 成恒沸物，共沸组成为0.60 （环己烷摩尔分数），若希望得到几乎纯净的苯，试计算： 所需恒沸剂量。 塔顶、塔釜馏出物量各为多少。 （以 100kmol/h 进料计） 解：以 100kmol/h 进料为基准，设丙酮恒沸剂的用量为Sk
19、g，恰好与料液中的环己烷组成恒 沸物，进料量和塔顶恒沸物的量和组成分别为 DiFi xxDF, 。 对环己烷作物料平衡 11FD FxDx ； kmol x Fx D D F 83 60. 0 498. 0100 1 1 恒沸剂 S的用量为 kmolDxS D 2 .3340. 083 3 由于塔釜希望得到几乎纯净的苯， kmolFxWWF2 .50502.010022 3. 已知 A、B两组分在压力 p=760mmhg 下所形成的均相恒沸物的组成XA=0.65 （摩尔分率）， 在恒沸温度下纯A组分的饱和蒸汽压电效应507mmhg ， 纯 B组分的饱和蒸气压为137mmhg 求： a. 在恒沸
20、组成条件下的活度系数。 b. 该恒沸物是最低温度恒沸物还是最高温度恒沸物？为什么？ 解:a. 均相恒沸物的特点 b. 该恒沸物是正偏差最温度的恒沸物，因为两组分得活度系数皆为大于1，故一定是正偏差 物系。 4. 已知某液体混合物中各组分的汽液平衡常数与温度的关系如下： 组分组成 zi（mol% ）Ki ( t 的单位为 ) C 30.23 t06.075. 0 C40.45 t012.004. 0 C50.32 t01.017.0 上述混合物若温度为77，试分析是否有液相存在。 解: 混合物温度 77时； KC3=-0.75+0.06 77=3.87 KC4=0.884 KC5=0.6 . .
21、 Kixi=3.87 0.23+0.884 0.56+0.6 0.33=1.5831 即 yi/ki=0.23/3.87+0.56/0.884+0.33/0.6=1.771 即 yi/ki1,TTD 混合物处于两相区，固有液相存在 5. 分离苯 ( B) 、甲苯 ( T) 和异丙苯 ( C)的精馏塔，塔顶采用全凝器。假设为恒摩尔流。相对挥 发度 BT=2.5，TT=1.0 ，CT =0.21，进料板上升蒸汽组成yB=0.35(mol) ，yT=0.20，yC=0.45 。 回流比 L/D =1.7 ，饱和液体回流。进料板上一级下流液体组成为xB =0.24(mol)，xT =0.18 ， xC
22、 =0.58 。求进料板以上第2 板的上升蒸汽组成。 解: 根据精馏段物料衡算 V=L+D 又有 L/D=1.7 L/V=1.7/2.7=0.630 根据精馏段操作线方程y=L/V xi,j+D/V xi,d=L/V xi,j+(1-L/V)xi,d xD,B=0.537，xD,T=0.234，xD,C=0.229 进料板上第一块板上升蒸汽组成为yi,j = ixi,j/ i,j x i,j yb=0.6653，yT=0.1996, y c=0.1351 根据精馏段操作线方程，进料板上第二快板下流液体组成 xb=0.74,xT=0.18,xc=0.08 进料板上第二快板上升蒸汽组成为 yB=0
23、.904,yT=0.088，yC=0.008 6. 在 20 块板的塔中用烃油吸收含85% 乙烷， 10% 丙烷和 5% 正丁烷（摩尔百分率）的气体，采 用的油气比为1:1 ，该塔处理的气体量为100kmol/h ，操作压力为3 大气压。若全塔效率按 25% 计，试求： （1）平均温度为多少，才能回收90% 的丁烷； （2）组份的平衡常数；（3）吸收 因子、吸收率；（4）尾气的组成。 操作条件下各组分的平衡常数如下： 乙烷k=0.13333t+5.46667 ；丙烷 k=0.06667+1.3333 ；正丁烷k=0.02857t+0.08571 (t 的 单位为 ) 解： （1）温度 N 理=
24、N实. =20 25%=5 1 1 0.9 1 N KK N K AA A 6 1090 KK AA1.203 K A1( K A舍去） 11 .11.203 K KK L A VKK0.02857t+0.08571 K K 解得 t=26.09 C 各组分的平衡常数 1 0.1333326.095.466678.945K 2 0.0666726.091.133332.873K 3 0.0285726.090.085710.831K 吸收因子、吸收率 以乙烷为例 11 =)=1=0.112 8.945 L A VK 乙烷 乙烷 （ 15+1 15+1 - 0.112-0.112 = -10.1
25、12-1 N N AA A 乙烷乙烷 乙烷 乙烷 其他组分的计算结果见表 尾气的组成见表： 组分 1 vN 吸收因子 A 吸收率尾气量尾气组成 乙烷 85 0.112 0.112 75.48 0.915 . . 丙烷 10 0.348 0.347 6.53 0.079 正丁烷 5 1.203 0.900 0.50 0.006 82.51 1.000 7. 某混合气体进行吸收操作， 关键组分的回收率为99.5%，在操作压力为 4Mpa ，温度为 -12 时该关键组分的相平衡常数为0.54 ， 试计算： 操作液气比为最小液气比的1.6 时的理论板数？ 解： 8. 将含苯 0.6 （mol 分数）的
26、苯（ 1）甲苯（ 2）混合物在 101.3kPa 下绝热闪蒸，若闪蒸温 度为94，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求？已知： 94时 P10=152.56kPa P20=61.59kPa 解： 1.14681 ii K Z i =1.056371 i Z K 同时存在，为气液平衡态，满足闪蒸条件。 9. 已知某物料的组成为 3 1 1 z ， 3 1 2 z ， 3 1 3 z ，其相对挥发度 1 11 ， 2 21 ， 3 31 ， 且已知组分 1 的相平衡常数 1 K 与温度的关系为 3 1 ln8.2943.3 10KT ，求此物料的泡点和 露点温度。 解： （1）对于泡点， ii xz ij i iji k x 11 1 11 1122133 K xxx 1 1 11 0.5 111 123 333 ii K x 33 1 3.3 103.3 10 367.19 8.294-InK8.294In0.5 B TK 对于露点， ii yz 1 ,1 1/ 31/ 31/ 3 0.611 123 i i y K i iij ij y k = 33 1 3.3 103.3 10 375.577 8.294-InK8.294In0.611 D TK