例题详解
1. 填空题
(1) 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）。
(2) 当混合物在一定的温度、压力下，满足（1
,1∑>∑>i i i i K z z K ）条件即
处于两相区，可通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。
2. 简答题
(1) 什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？
露点温度（压力）是在恒压（温）下冷却气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度（压力），简称露点。精馏塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的露点。
(2) 怎样判断混合物在T ，P 下的相态，若为两相区其组成怎样计算？
对进料作如下检验。
= 1 B T T = 进料处于泡点，0=ν
i i Z k ∑ > 1 T >B T 可能为汽液两相区，ν>0 < 1 T
= 1 D T T = 进料处于露点，1=ν
i i k Z ∑ > 1 T < 1 T >D T 进料为过热蒸汽 计算时，所指定的温度应在泡露点温度之间，这样才会出现汽液两相，否则只会是单相不必进行等温闪蒸的计算。只有)(i i k Z ∑> 1和i i Z k ∑< 1时，混合物始处于汽液两相区（0<ν<1），需要进行等温闪蒸的计算。 (3) 用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时，什么情况下汽化率作为内循环，温度T 作为外循环，为什么？ 宽沸程混合物的闪蒸计算，所谓宽沸程混合物，是指构成混合物的各组分的挥发度相差悬殊，在很宽的温度范围内，易挥发组分主要在蒸汽相中，而难挥发组分 主要留在液相中。进料热焓的增加将使平衡温度升高，但对汽液流率V 和L 几乎无影响。因此宽沸程的热量衡算更主要地取决于温度，而不是v 。根据序贯算法迭代变量的排列原则，最好是使内层循环中迭代变量的收敛值将是下次内层循环运算的最佳初值，因此的宽沸程闪蒸，由于v 对T 的取值不敏感，所以v 作为内层迭代变量较为合理。 (4) 简述绝热闪蒸计算的计算方法。 ①作图法 思路：先假设一个2t （2t 应在B D T T 与之间），这样可按闪蒸来计算产生的汽液两相组成和量，即得出v T -关系，闪蒸曲线，然后再由进出料热焓相等的原则来校核2t ，即等焓平衡线，交点为2t ，v 。 ⑴闪蒸曲线（v T -曲线） a 、 试差求2P 下的B D T T ,； b 、 在B D T T ,之间设22,t t '''…，试差求21,v v …。 ⑵等焓平衡线 a 、 在上述B D T T ,之间所设22,t t '''…下，由求出 的i i y x ,并根据22,T P 查出iL iV H H ,，求出 L V H H ,，L V L H H H H v --=1*1 b 、作*2v T -等焓平衡线，交点即为2t ，v ，由此求出i i y x L V ,,, ②手算或计算机计算 思路：?→?=-→???→?→???→???→?→-y H H i i R N T H H H y x v k H T P L V 0,122,211,12迭代设结束 调整2T 一. 练习题 1. 填空题 (1) 单级分离是指两相经（）后随即引离的过程。 (2) 常用的气液相平衡关系为（）。 (3) 相对挥发度的定义为两组分的()之比，它又称为（）。 (4) 根据炮、露点的概念，精馏塔塔顶温度即为对应塔顶气相组成的（），塔釜温 度即为对应塔釜液相组成的（）。 (5)用于泡点计算的调整公式为（）。 (6)平衡常数与组成有关的露点计算，需迭代露点温度或压力外，还需对（）进 行试差。 (7)在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。 (8)在进行闪蒸计算时，需判断混合物在指定温度和压力下是否处于（）。 (9)当混合物在一定的温度和压力下，满足（）条件，混合物处于（）。 (10)等温闪蒸计算目标函数对收敛速度和稳定性有很大影响，采用 Newton-Raphson法时，较好的目标函数为（）。 (11)绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑（）。 2.选择题 (1)计算溶液泡点时，若∑ = > - C i i i X K 1 1 ，则说明 a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高 (2)在一定温度和压力下，由物料组成计算出的∑ = > - C i i i X K 1 1 ，且 ∑ = < c i i i K Z 1 1 / ， 该进料状态为 a.过冷液体 b.过热气体 c.汽液混合物 (3)计算溶液露点时，若 1 /< - ∑i i K y ，则说明22 a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高 (4)进行等温闪蒸时，对满足什么条件时系统处于两相区22 a. ∑ ∑> >1 / 1 i i i i K Z Z K且 b. ∑ ∑< >1 / 1 i i i i K Z Z K且 c. ∑ ∑> <1 / 1 i i i i K Z Z K且 d. ∑ ∑< <1 / 1 i i i i K Z Z K且 (5)5.气液两相均可视为理想溶液时，其气液相平衡关系为： A.ΦiVPyi=PiSfiO Lxi B. ΦiVPyi=ΦiS PiS xi C. ΦiVPyi=ΦiSPiSxi 3.简答题 (1)什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？ (2)相平衡关系可用几种方法来表达。 (3)就活度系数法计算气液平衡常数的通式，分以下几种情况进行讨论： (4) 气相为理想气体，液相为理想溶液； (5) 气相为理想气体，液相为非理想溶液； (6) 气相为理想溶液，液相为理想溶液； (7) 气相为理想溶液，液相为非理想溶液。 (8) 怎样判断混合物在T ，P 下的相态，若为两相区其组成怎样计算？ (9) 用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时，什么情况下汽化率作为内循环，温度T 作为外循环，为什么？ (10) 简述绝热闪蒸计算的计算方法和特点。 一. 例题详解 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（进料时补加一定的萃取剂）。 (1) 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。 (2) 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。 二. 练习题 1. 选择题 (1) 萃取精馏时若泡和液体进料，则溶剂加入位置点： a.精馏段上部 b.进料板 c.提馏段上部 (2) 在一定温度和组成下，A ，B 混合液的总蒸汽压力为P ，若S A P P >，且S B P P >， 则该溶液 a.形成最低恒沸物 b.形成最高恒沸物 c.不形成恒沸物 (3) 吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施是 a.提高压力 b.升高温度 c.增加液汽比 d.增加塔板数 (4) 最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽花潜热小的组分 a 增加 b.不变 c.减小 (5) 选择的萃取剂最好应与沸低低的组分形成 a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 (6) 多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是 a.恒温操作 b.恒摩尔流 c.贫气吸收 (7) 当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节 a.加大回流比 b.加大萃取剂用量 c.增加进料量 (8) 液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂 a.精馏段 b.提馏段 c.精馏段和进料处 d.提馏段和进料板 2. 简答题 (1) 萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。 (2) 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。 (3) 甲醇（1），沸点337.7k ，丙酮（2）沸点329.4k ，溶液具有最低恒沸点，2.0,7.3281==x k L 恒的非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。 (4) 什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。 (5) 怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。 (6) 恒沸精馏的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。 (7) 当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？ (8) 请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。 (9) 简述精馏和吸收过程的主要不同点。 (10) 怎样用简捷法计算吸收过程的理论板板数。 (11) 当吸收效果不好时，能否用增加塔板数来提高吸收效率，为什么？ (12) 精馏有两个关键组分，而吸收只有一个关键组分，为什么？ (13) 组分的吸收因子是怎样定义的，推导i 组分的吸收相平衡方程。 (14) 叙述用简捷法作吸收过程物料预分布及理论板数的步骤。 (15) 吸收因子如何定义？其值大小对设计塔高有何影响？ (16) 请解释对于一般多组分吸收塔，为什么不易挥发的组分主要在塔釜几块板上吸收，而易挥发的组分主要在塔顶的几块板上吸收？ (17) 什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。 (18) 何为设计变量、何未定设计变量？ (19) 何为关键组分，何为轻关键组分、何为重关键组分？ (20) 何为轻非关键组分、何为重非关键组分？ (21) 何为分配组分、何为非分配组分？ (22) 何为特殊精馏？ (23) 简述精馏和吸收过程的主要不同点。 (24) 什么是萃取精馏，其实质是什么？如何提高其选择性。 (25) 恒沸精流的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。 (26) 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。 (27) 当吸收效果不好时，能否用增加塔板数来提高吸收效率，为什么？ (28) 当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？ (29) 怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。 (30) 组分的吸收因子是怎样定义的，推导i 组分的吸收相平衡方程。 (31) 甲醇（1），沸点337.7k ，丙酮（2）沸点329.4k ，溶液具有最低恒沸点，2.0,7.3281==x k L 恒的非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。 (32) 请解释对于一般多组分吸收塔，为什么不易挥发的组分主要在塔釜几块板上吸收，而易挥发的组分主要在塔顶的几块板上吸收？ 一. 练习题 1. 填空题 (1) 今有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的塔型称为（）。 (2) 描述多级分离过程的数学模型为（）。 (3) 对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（）决定，故可由（）计算各板的温度。 (4) 精馏塔计算中每块板由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。 (5) 三对角矩阵法沿塔流率分布和温度的初值分别假定为（）。 (6) 三对角矩阵法在求得xij 后，由 Tj ，由（）方程求Vj 。 (7) 三对角矩阵法在用S 方程计算新的温度分布，在未收敛前xij ≠1,则采用（）的方法。 (1) 当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算 a.塔顶往下 b.塔釜往上 c.两端同时算起 (2) 从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的 ()1/+j H L X X 比由提馏段操作线方程计算得更大，则加料板为 a. j 板 b. j+1板 c. j+2板 (3) 流量加和法在求得ji X 后由什么方程来求各板的温度 a 热量平衡方程 b.相平衡方程 c 物料平衡方程 (4) 三对角矩阵法在求得ji X 后由什么方程来求各板的温度 a 热量平衡方程 b.相平衡方程 c 物料平衡方程 (5)简单精馏塔是指 a设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置 b有多股进料的分离装置 c仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备 当两个易挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算 A塔顶往下B塔顶往上 C 两端同时算起 ∑X ij≠1则； (6)三对角矩阵法在求得Xij后，若 a直接用S方程计算温度 b硬性归一后用S方程计算温度 c组分物料衡算校正后用S方程计算温度 2.简答题 (1)在严格的精馏计算中，应采用何种方法进行物料预分布，其物料衡算的原理 是什么？ (2)简述逐板的计算进料位置的确定原则。简述逐计算塔顶的判断原则。简述逐 计算的计算起点的选择原则。 (3)写出三对角矩阵法的方程及计算原理简单说明该法在应用上的局限性。44 (4)三对角矩阵法（泡点法）的计算原理和计算框图，并简单说明该法在应用上 的局限性，即如何改进。 (5)写出三对角矩阵法的MESH方程，并说明流量加合法和三对角矩阵发有何不 同。 (6)三对角线矩阵法用于多组分多级分离过程严格计算时，以方程解离法为基础， 将MESH 方程按类型分为哪三组。 (7)设计一个操作型精馏塔，分离含苯0.35(摩尔分率)甲苯0.35及乙苯0.30的混 合液,该塔为一板式塔,,共有五块理论板,以第三快位进料板,叙述怎样用三对角矩阵法计算馏出液,釜液的浓度及沿各理论板的浓度及温度分布。 (8)开发精馏过程的新算法需对那几点作出选择和安排,以三对角矩阵法为例说 明，并指出该法的缺陷与改进。 (9)简述三对角矩阵泡点法和露点法两种严格计算方法的主要区别。 一.例题详解 1.填空题 (1)精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一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）。 (2)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。 (3)为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 2.名次解释 (1)理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。 (2)全塔效率：理论板数与实际板数的比值。 二.练习题 1.填空题 (1)可用（）准数表示板上液体的混合情况，当板上完全不混合时，则该准数（）。 (2)雾沫夹带是气液两相在传质后分离（）引起的。 (3)但板上液体达到完全混合时，点效率（）板效率。 (4)实际板上液相为（），古板商业相各点浓度（）。 (5)一般精馏过程的效率高于吸收过程，主要是因为精馏过程的（）。 2.选择题 (1)下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的？ a全塔效率可大于1 b.总效率必小于1 c.Murphere板效率可大于1 d.板效率必小于点效率 (2)当板上液体达到完全混合时，则： A. Pe=0 B. Pe=∞ C. 0 < Pe <∞ (3)当板上液体呈活塞流，即不完全混合时，则: A. Pe=0 B. Pe=∞ C. 0 < Pe <∞ (4)当板上液体达到完全混合时，点效率与板效率的关系为： (5)A. EMV>EOG B. EMV=EOG C. EMV (6)当板上液体存在返混时，点效率与板效率的关系为： A. EMV>EOG B. EMV=EOG C. EMV (7)从液体粘度对流体状态的和液相传质阻力的影响来看，经馏过程的效率与吸 收过程的效率的关系是 A.更大 B.相等 C.更小 3.简答题 (1)实际板和理论板的差异表现在哪里，这些差异的影响应用什么方法处理？ (2)常用的有几种级效率？影响级效率的因素有哪些？ (3)影响气液传质设备处理能力的主要因素有哪些？ (4)精馏过程的不可逆性表现在哪些方面？节省精馏过程能耗有哪些措施？ 西安交通大学17年9月课程考试《化工分离过程》作业考核试题 一、单选题（共35 道试题，共70 分。） 1. 简单精馏塔是指 A. 设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置 B. 有多股进料的分离装置 C. 仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备 D. 无 正确答案： 2. 平均吸收因子法（） A. 假设全塔的温度相等 B. 假设全塔的压力相等 C. 假设各板的吸收因子相等 D. 无 正确答案： 3. 如果二元物系有最低压力恒沸物存在，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. 不一定 正确答案： 4. 气液两相处于相平衡时，（） A. 两相间组分的浓度相等 B. 只是两相温度相等 C. 两相间各组分的逸度相等 D. 相间不发生传质 正确答案： 5. lewis提出了等价于化学位的物理量（） A. 蒸馏 B. 吸收 C. 膜分离 D. 离心分离 正确答案： 6. 关于均相恒沸物的那一个描述不正确（） A. P-X线上有最高或低点 B. P-Y线上有最高或低点 C. 沸腾的温度不变 D. 部分气化可以得到一定程度的分离 正确答案： 7. 液相双分子吸附中，U型吸附是指在吸附过程中吸附剂（） A. 始终优先吸附一个组分的曲线 B. 溶质和溶剂吸附量相当的情况 C. 溶质先吸附，溶剂后吸附 D. 溶剂先吸附，溶质后吸附 正确答案： 8. 二无理想溶液的压力组成图中，P-X线是（） A. 曲线 B. 直线 C. 有最高点 D. 有最低点 正确答案： 9. 平衡常数较小的组分是 A. 难吸收的组分 B. 较轻组份 C. 挥发能力大的组分 D. 吸收剂中的溶解度大 正确答案： 10. 关于均相恒沸物的那一个描述不正确（） A. P-X线上有最高或低点 B. P-Y线上有最高或低点 C. 沸腾的温度不变 D. 部分气化可以得到一定程度的分离 正确答案： 11. A. B. C. D. 正确答案： 12. 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. 正确答案： 13. 约束变量数就是（） 泰山学院材料与化学工程系2004级、2006级（3＋2）化学工 程与工艺专业(本)科2007～2008学年第一学期 《化工分离过程》试卷A 答案及评分标准 (试卷共7页，答题时间120分钟) 一、 填空题(每空1分，共30分) 1.萃取剂回收段 2. KV L A =、难易程度 3.设计、操作 4. 分配组分 5.1个、单向传质 6. 稀释 7. 增大 8. S 、H 9. 塔釜 10.理论板数 11. 可逆 12. 大于 13. 平衡分离过程、速率控制过程 14. 气相组成和液相组成的比值（y/x ） 15. ∑=1i i x K 16. 越多 17.底 18.P 2s 、P 1s 19不利 20. 硅胶、活性氧化铝、活性炭 21. 能量ESA 、物质MSA 二、选择题(共10题，每题2分，共20分) 1.a 2.a 3.a 4.c 5.c 6.c 7.b 8.d 9.d 10.a 三、简答题(共6题，每题5分，共30分) 1.采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需C-1个塔（2分）安排分离流程的一些经验规则： 1）按相对挥发度递减顺序分离； 2）最困难的分离应放在塔序的最后； 3）尽可能对分（塔顶与塔釜采出相差不大）； 4）分离要求高的组分最后分； 5）含量多的组分先分； 6）特殊组分先分（特殊组分：热敏性、强腐蚀性、易爆、易燃等）。（以上每小点0.5分） 2.多组分精馏分离，馏出液中除了重关键组分外没有其他重组分，重组分全部由塔釜排出，而釜液中除了轻关键组分外没有其它轻组分，轻组分全部由塔顶排出，这种分离情况称为清晰分割，此时非关键组分为非分配组分。（3分）而馏出液中除了重关键组分外还有其他重组分，釜液中除了轻关键组分外还有其它轻组分，这种分离情况称为非清晰分割，此时非关键组分为分配组分。（2分） 3. 1）原理不同：吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。（1分） 2）传质形式不同：精馏操作中，汽液两相接触时，汽相中的较重组分冷凝进入液相，而液相中较轻组分被气化转入汽相，因此传质过程是双相传质过程；而吸收过程则是气相中的某些组分溶到不挥发的吸收剂中去的单向传质过程。（2分） 3）塔式不同：一般的精馏塔是一处进料，塔顶和塔釜出料，而吸收塔是两处进料、两处出料。（1分） 4）多组分精馏过程有两个关键组分，多组分吸收过程只有一个关键组分（1分）。 4.最小回流比是馏的极限情况之一，此时，未完成给定的分离任务，所需 MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 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。 二、推导(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。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立 三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，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P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。 亲和色谱 亲和色谱是专门用于纯化生物大分子的色谱分离技术，它是基于固定相的配基与生物分子间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互分离的。亲和色谱的显著特点： 具有其他分离技术所不能比拟的高选择性，且色谱过程操作条件温和，能有效地保持生物大分子高级结构的稳定性，活性样品的回收率也比较高。 所以亲和色谱被广泛用于酶、治疗蛋白、抗体、核酸、辅助因子等生物大分子以及细胞、细胞器、病毒等超分子物质的分离与纯化。 特别是对分离含量极少而又不稳定的活性物质最有效，经一步亲和色谱即可提纯几百至几千倍。 亲和色谱的基本过程： 把具有特异亲和力的一对分子的任何一方作为配基，在不伤害其生物功能情况下，与不溶性载体结合，使之固定化，装入色谱柱，然后把含有目的物质的混合液作为流动相，在有利于固定相配基和目的物质形成络合物的条件下进入色谱柱。目的物质被吸附，杂质直接流出。变换过柱溶液，使配基与其亲和物分离，获纯化的目的产物。 亲和色谱分离中经常采用的生物亲和关系 ①酶：底物、底物类似物、抑制剂、辅酶、金属离子； ②抗体：抗原、病毒、细胞； ③激素、维生素：受体蛋白、载体蛋白； ④外源凝集素：多糖、糖蛋白、细胞表面受体蛋白、细胞； ⑤核酸：互补碱基链段、组蛋白、核酸聚合酶、核酸结合蛋白； ⑥细胞：细胞表面特异蛋白、外源凝集素。 亲和色谱操作中的洗脱方法 在亲和色谱洗脱操作中，洗脱方法有两类，即普通洗脱法和专一性洗脱法。 普通洗脱法：与其他色谱分离方法一样，可以通过改变溶剂或缓冲液的类型，改变缓冲液的pH和离子强度，改变洗脱温度，以及添加促溶剂等措施进行洗脱。 专一性洗脱法：是指溶液中的配基、抑制剂或半抗原等物质与亲和层析剂上的配基，同时对生物活性物质产生竞争性的结合，从而达到洗脱的目的。一般说来，专一性洗脱可以获得很高的分辨能力。 但是，专一性洗脱剂的价格都比较昂贵，所以常与普通洗脱条件配合作用。 离子交换色谱 离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂，树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心，待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换，形成离子交换平衡，从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心，并随着流动相的运动而运动，最终实现分离。 化工分离过程试题库 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】 化工分离过程试题库 朱智清 化学工程系有机教研室 目录 前言 ...................................................................................................................... 目录 ...................................................................................................................... 第一部分填空题 ................................................................................................... 第二部分选择题 ................................................................................................... 第三部分名词解释............................................................................................... 第四部分计算题 ................................................................................................... 分离工程习题 第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。 答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1） 总变更量数Nv; （2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni; （4） 固定和可调设计变量数Nx , Na ； （5） 对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解： （1） Nv = 3 ( c+2 ) V-2 F zi T F P F V , yi ,Tv , Pv L , x i , T L , P L 习题5附图 化工分离过程试题库 朱智清 化学工程系有机教研室 目录 前言................................. 错误!未定义书签。目录................................................ II 第一部分填空题 (3) 第二部分选择题 (8) 第三部分名词解释 (14) 第四部分计算题 (15) 第一部分填空题 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.质量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。 3.分离过程是（）的逆过程，因此需加入（）来达到分离目的。 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.汽液相平衡是处理（）过程的基础。相平衡的条件是（）。 7.当混合物在一定的温度、压力下，满足（）条件即处于两相区，可通过（） 计算求出其平衡汽液相组成。 8.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（）。 9.最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。 10.吸收因子为（），其值可反应吸收过程的（）。 11.对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（）合成的。 12.吸收剂的再生常采用的是（），（），（）。 13.精馏塔计算中每块板由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。 14.用于吸收过程的相平衡关系可表示为（）。 15.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。 16.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。 17.吸收过程在塔釜的限度为（），它决定了吸收液的（）。 18.吸收过程在塔顶的限度为（），它决定了吸收剂中（）。 19.吸收的相平衡表达式为（），在（）操作下有利于吸收，吸收操作的限度 是（）。 20.若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为 （）。 21.解吸收因子定义为（），由于吸收过程的相平衡关系为（）。 22.吸收过程主要在（）完成的。 23.吸收有（）关键组分，这是因为（）的缘故。 24.图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为（），因此可得出 （）的结论。 25.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。 26.恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（）以上。 27.吸收过程只有在（）的条件下，才能视为恒摩尔流。 凝胶色谱分析二〇一一年九月九日 第九章凝胶色谱分析 凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC），又称尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography, SEC），其以有机溶剂为流动相，流经分离介质多孔填料（如多孔硅胶或多孔树脂）而实现物质的分离。GPC可用于小分子物质和化学性质相同而分子体积不同的高分子同系物等的分离和鉴定。凝胶渗透色谱是测定高分子材料分子量及其分布的最常用、快速和有效的方法[1]。凝胶渗透色谱（GPC）的创立历程如下[2,5]： 1953年Wheaton和Bauman用多孔离子交换树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质，观察到分子尺寸排除现象；1959年Porath和Flodin用葡聚糖交联制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品；1964年J. C. Moore将高交联密度聚苯乙烯-二乙烯基苯树脂用作柱填料，以连续式高灵敏度的示差折光仪，并以体积计量方式作图，制成了快速且自动化的高聚物分子量及分子量分布的测定仪，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱。 近年来，光散射技术（如图9-1所示，一束光通过一间充满烟雾的房间，会产生光散射现象。）广泛应用于高分子特征分析领域[3]。将光散射技术和凝胶渗透色谱（GPC）分离技术相结合，可以测定大分子绝对分子量、分子旋转半径、第二维里系数，也可测定分子量分布、分子形状、分枝率和聚集态等。目前，该技术在高分子分析领域已成为一种非常有效的工具，在美国，日本及欧洲广为使用，国内近年来亦引进了此项技术。 入射光 散射光 图9-1光散射现象 9.1 基本原理 9.1.1凝胶渗透色谱分离原理 让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分子通行的路径包括粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。如图9-2、图9-3所示，当待测聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子只能从粒子间的间隙通过，被排除在粒子的小孔之外，速率较快；较小的分子能够进入粒子中的小孔，通过的速率慢得多。这样经过一定长度的色谱柱分离后，不同相对分子质量的物质就被区分开了，相对分子质量大的在前面流出（其淋洗时间短），相对分子质量小的在后面流出（淋洗时间长）。从试样进柱到被淋洗出来，所接受到的淋出液总体积称为该试样的淋出体积。当仪器和实验条件确定后，溶质的淋出体积与其分 1.分离过程可分为（机械分离）和（传质分离）两大类。按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即（平衡分离）和（速率分离）。过滤属于（机械分离），精馏操作属于（平衡分离） ，超滤属于（速率分离）。 2. 平衡分离过程所用的分离剂包括（物质媒介）和（能量媒介）。 3. 设计变量由（描述系统的独立变量数）和（变量之间的约束关系数）确定，计算设计变量的表达式是（Ni=Nv-Nc），设计变量分为（固定设计变量）和（可调设计变量）。 4. 工业上常用（分离因子）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（理想分离因子）。 5. 汽液相平衡是处理（传质）过程的基础。相平衡的条件是（各相的温度、压力相等，各相组分的逸度相等）。 6. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分），只在塔顶或塔釜出现的组分为（非分配组分）。 7. 常见的特殊精馏有（共沸精馏）和（萃取精馏）。 8. 精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（质量传递），（能量传递）和（动量传递） 9. 气体吸收按照溶质与液体溶剂之间的作用性质可分为（物理吸收）和（化学吸收）。吸收因子的定义为（A=L/KV ），其与（L/V ）成正比，与（K ）成反比。 10. 结晶过程要经历两个过程，即（成核）和（晶体生长）。 1. 当把一个常温溶液加热时，开始产生气泡的温度点叫作（C） A.露点 B.临界点 C.泡点 D.熔点 2. 溶液的蒸气压大小（B ） A.只与温度有关 B.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关 C.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关 D.只与组分的浓度有关 3. 汽液相平衡K值越大，说明该组分越（A ） 化工分离过程试题库(复习重点) 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、固有分离因子是根据（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（气液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中的温度压力相等、每 一组分的逸度也相等）。 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（ 1 个）关键组分，这是因为（单向传质）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、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=N v-Nc ) 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（L = AV ）。 23、精馏有（ 2）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。 26、超临界流体具有类似液体的（溶解能力）和类似气体的（扩散能力）。 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（ c ） a.蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离 一、液-固色谱原理 液-固色谱是基于吸附和溶解性质的分离技术，柱色谱属于液-固吸附色谱。 当混合物溶液加在固定相上，固体表面借各种分子间力（包括范德华力和氢键）作用于混合物中各组分，以不同的作用强度被吸附在固体表面。 由于吸附剂对各组分的吸附能力不同，当流动相流过固体表面时，混合物各组分在液-固两相间分配。吸附牢固的组分在流动相分配少，吸附弱的组分在流动相分配多。流动相流过时各组分会以不同的速率向下移动，吸附弱的组分以较快的速率向下移动。随着流动相的移动，在新接触的固定相表面上又依这种吸附-溶解过程进行新的分配，新鲜流动相流过已趋平衡的固定相表面时也重复这一过程，结果是吸附弱的组分随着流动相移动在前面，吸附强的组分移动在后面，吸附特别强的组分甚至会不随流动相移动，各种化合物在色谱柱中形成带状分布，实现混合物的分离。 二、柱色谱分离条件 （1）固定相选择 柱色谱使用的固定相材料又称吸附剂。 吸附剂对有机物的吸附作用有多种形式。以氧化铝作为固定相时，非极性或弱极性有机物只有范德华力与固定相作用，吸附较弱；极性有机物同固定相之间可能有偶极力或氢键作用，有时还有成盐作用。这些作用的强度依次为： 成盐作用> 配位作用> 氢键作用> 偶极作用> 范德华力作用。有机物的极性越强，在氧化铝上的吸附越强。 常用吸附剂有氧化铝、硅胶、活性炭等（表1）。 色谱用的氧化铝可分酸性、中性和碱性三种。酸性氧化铝pH约为4～4.5，用于分离羧酸、氨基酸等酸性物质；中性氧化铝pH值为7.5，用于分离中性物质，应用最广；碱性氧化铝pH为9～10，用于分离生物碱、胺和其它碱性化合物等。 吸附剂的活性与其含水量有关。含水量越低，活性越高。脱水的中性氧化铝称为活性氧化铝。 硅胶是中性的吸附剂，可用于分离各种有机物，是应用最为广泛的固定相材料之一。 活性炭常用于分离极性较弱或非极性有机物。 吸附剂的粒度越小，比表面越大，分离效果越明显，但流动相流过越慢，有时会产生分离带的在重叠，适得其反。 （2）流动相选择 色谱分离使用的流动相又称展开剂。 展开剂对于选定了固定相的色谱分离有重要的影响。 在色谱分离过程中混合物中各组分在吸附剂和展开剂之间发生吸附-溶解分配，强极性展开剂对极性大的有机物溶解的多，弱极性或非极性展开剂对极性小的有机物溶解的多，随展开剂的流过不同极性的有机物以不同的次序形成分离带。 在氧化铝柱中，选择适当极性的展开剂能使各种有机物按先弱后强的极性顺序形成分离带，流出色谱柱。 当一种溶剂不能实现很好的分离时，选择使用不同极性的溶剂分级洗脱。如一种溶剂作为展开剂只洗脱了混合物中一种化合物，对其它组分不能展开洗脱，需换一种极性更大的溶剂进行第二次洗脱。这样分次用不同的展开剂可以将各组分分离。 三、柱色谱分离操作 化工分离过程试题库精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8- 化工分离过程试题库(复习重点) 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、固有分离因子是根据（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（气液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中的温度压力相等、每一组分的逸度也相等）。 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（ 1个）关键组分，这是因为（单向传质）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、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=N v-Nc ) 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（L = AV）。 23、精馏有（2）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。 26、超临界流体具有类似液体的（溶解能力）和类似气体的（扩散能力）。 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。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等 于设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是 非分配组分，轻组分为分配组分，存在 着两个恒浓区，出现在精镏段和进料 板位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大 时，加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正偏差的非理想溶液，与组分2形成负偏差或理想 溶液，可提高组分1对2的相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组分数为C个，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 6. 热力学效率定义为 = η；实际的分离过 程是不可逆的，所以热力学效率必定 于1。 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。 二、推导(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。 式中：K i——相平衡常数； ψ——气相分率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立MESH方程。 三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是 什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操 作中，一般关键组分与非关键组分 在顶、釜的分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流 量为什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会 提高热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低 于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器 所引出的热量其温度高于塔顶引出热 量的温度，相对于无中间换热器的精馏 塔传热温差小，热力学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，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=P20= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃下形成共沸物，共沸组成X2=(mol分率), 在此条件下： kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。 2013化工分离过程期中考试试题答案 一、填空题（每空1分，共20分） 1. 传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 2. 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。 3. 汽液相平衡是处理（传质分离）过程的基础，相平衡的条件是（各相温度压力相等，各组分在每一相中的化学位相等）。 4. 当混合物在一定的温度、压力下，进料组成z i 和相平衡常数K i 满足 （ 1,1>>∑∑i i i i K z z K ）条件即处于两相区，可通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。 5. 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。 6. 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。 7. 最低恒沸物，压力降低使恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。 8. 萃取精馏中塔顶产品不合格时，经常采取（增加萃取剂用量）或（减小进料量）的措 施使产品达到分离要求。 9. 吸收有（1个）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 10.吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔）、（用再沸器的蒸出塔）和（用 蒸馏塔）。 二、单项选择题（每小题1分，共10分） 1. 吸收属于（A ） A.平衡分离；B.速率分离；C.机械分离；D.膜分离。 2. 计算溶液泡点时，若∑=>-C i i i X K 101，则说明（C ） A. 温度偏低； B. 正好泡点； C. 温度偏高。 3. 如果体系的汽相为理想气体，液相为非理想溶液；则相平衡常数可以简化表示为（ D ） A. L i i V i K φφ= B. s i i P K P = C. $$L i i V i K φφ= D. s i i i P K P γ= 4. 汽液相平衡K 值越大，说明该组分越（A ） A.易挥发； B.难挥发； C.沸点高； D.蒸汽压小。 5. 如果塔顶采用全凝器，计算塔顶第一级的温度可以利用方程（ B ） A.泡点方程； B.露点方程； C. 闪蒸方程； D.相平衡方程。 6. 计算在一定温度下与已知液相组成成平衡的汽相组成和压力的问题是计算（ B ） A.泡点温度； B.泡点压力； C.等温闪蒸； D.露点压力。 7. 精馏中用HNK 表示（ C ） A. 轻关键组分； B. 重关键组分； C. 重非关键组分； D. 轻非关键组分。 8. 以下描述中，不属于萃取精馏中溶剂的作用的是（ D ） A.稀释作用； B.对组分相互作用不同； C.与某组分形成正偏差溶液； D.与某组分形成共沸物。 化工分离过程过程性考核试卷（三） 一．填空题（每空1分，本大题共16分） 1.填料层的压降由 载 点和 泛 点分为恒持液量区、载液区和液泛区。 2.液- 液萃取中，萃取相和萃余相脱除溶剂后，分别称为 萃取液 和 萃余液 。 3.正常操作的填料吸收塔内，连续相为 气相 ，分散相为 液相 。 4.液-液萃取的三角形相图中，两相区内的混合物分成两个互相平衡的液相，称为 共轭 相；当加入A 的量使混合液恰好由两相变成一相时，其组成点称为 混溶点 。 5.正常操作的板式精馏塔内，连续相为 液相 ，分散相为 气相 。 6.适宜的溶剂用量应根据 操作 费用和 设备 费用之和最小的原则来确定。 7.填料的几何特性数据主要包括 比表面积 、 空隙率 和 填料因子 。 8.多级萃取主要包括多级 逆流 萃取和多级 错流 萃取。 二、单项选择题：（每空1分，本大题共16分） 在每小题列出的四个备选项中选出一个正确答案的代号填写在题后的括号内。 9.板式精馏塔操作时，塔板上气液两相的接触状态通常控制在（C ） A .鼓泡接触状态 B .蜂窝状接触状态 C .泡沫接触状态 D .喷雾接触状态 10.三元液-液萃取中，若组分B 、S 完全不互溶，则萃取的选择性系数（ C ） A .等于0 B .等于1 C .趋于无穷大 D .大于0而小于1 11.若增加塔板间距，而其他条件不变，则板式塔的液沫夹带现象将（ A ） A .减小 B .增加 C.不受影响 D.不确定 12.液-液萃取的三角形相图中，联结两共轭组成坐标的直线称为（B ） A.溶解度曲线 B.联结线 C.辅助曲线 D.分配曲线 13.通常为了保证板式塔的正常操作，塔板的漏液量应不大于液体流量的（B ） A.1% B.10% C.20% D.30% 14.在三元液-液萃取的三角形相图中，将相图分为两相区和均相区的曲线称为（A ） A.溶解度曲线 B.联结线 C.辅助曲线 D.分配曲线 15.三元液-液萃取中，若y A=0.4，y B=0.1，x B=0.8，x S=0.1，则选择性系数为（D ） A.4 B.8 C.16 D.32 16.下列因素，可增加填料塔泛点气速的为（B ） A.气体密度增大 B.液体密度增大 C.液体黏度增大 D.液气比增大 17.塔板的负荷性能图中，增大塔板间距，液泛线将（A ） A.上移 B.下移 C.不变 D.不确定 18.关于液-液萃取中萃取剂的选择原则，下列结论不正确的是（C ） A.选择性要高 B.与原料液中组分的相对挥发度要大 C.界面张力要大 D.黏度要低 19.三元液-液萃取中，若y A=0.4，y B=0.1，x B=0.7，x S=0.1，则S的分配系数为（C ） A.2 B.4 C.5 D.7 20.与板式塔相比，填料塔（A ） A.生产能力大 B.分离效率低 C.压力降大 D.持液量大 21.塔板的负荷性能图中，减小塔板开孔率，漏液线将（B ） A.上移 B.下移 C.不变 D.不确定 22.下列萃取设备中，属于连续接触式的为（B ） A.混合澄清器 B.填料萃取塔 C.筛板萃取塔 D.脉冲筛板塔 化工分离过程过程性考核试卷（二） 一．填空题（每空1分，本大题共18分） 1.按照蒸馏方式划分,蒸馏可以分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和 特殊精馏。 2.相对挥发度等于1，说明物系不能用普通的蒸馏方法加以分离。 3.蒸馏中常用的相图为常压下的t-x-y相图和x-y相图。 4.连续精馏塔中，加料板以上的塔段称为精馏段，加料板以下的塔段称为提馏段。 5.精馏塔常见的进料热状况包括过冷液体、饱和液体、气液混合物、饱和蒸气 和过热蒸气。 6.间歇精馏的两种基本操作方式为恒回流比和恒回馏液组成。 7.精馏段的操作线方程为y=+，则回流比为3 ，塔顶馏出液组成为。 二、单项选择题：（每空1分，本大题共8分） 在每小题列出的四个备选项中选出一个正确答案的代号填写在题后的括号内。 8.操作中的精馏塔，若增加回流比，而其他操作条件不变，则下列结论正确的是（A ） 增加，x W降低增加，x W增加 降低，x W降低降低，x W增加 9.操作中的精馏塔，若保持F、x F、q、D不变，增加R，则提馏段下降液体量L （A ） A.增加 B.减少 C.不变 D.不确定 10.操作中的精馏塔，若将进料由饱和液体改为过冷液体，而其他操作条件不变，则下列结论正确的是（A ） 增加，x W降低增加，x W增加 降低，x W 降低 降低，x W 增加 11.在蒸馏所用的温度-组成相图中，位于泡点线和露点线之间的点所代表的状态为（ C ）。 A .饱和液体 B .饱和蒸气 C .气液两相混合物 D .过冷液体 12.精馏塔灵敏板的位置（ C ）。 A .一般靠近塔顶 B .一般靠近塔底 C . 一般靠近进料板 D .无确定的规律 13.饱和蒸气进料，进料热状况参数（ D ） ﹤0 ﹤q ﹤1 C . q =1 D . q =0 14.操作中的精馏塔，若x F 减小，则（ C ） 增加，x W 降低 增加，x W 增加 降低，x W 降低 降低，x W 增加 三、判断题：判断下列各题是否正确，正确的在题后括号内划√，错误的划×。（每小 题1分，本大题共8分） 15.精馏塔设计中，最小回流比对应的理论塔板数最少。（ × ） 16.简单蒸馏和平衡蒸馏均为单级蒸馏操作。（ √ ） 17.精馏塔设计中，全回流时所对应的理论塔板数最少。（ √ ） 18.若板式塔内各塔板单板效率相同，则总板效率在数值上就等于单板效率。（ × ） 19.对于高纯度分离时，一般可用测量塔顶温度来控制塔顶组成。（ × ） 20.一般说来，同一层塔板的气相单板效率和液相单板效率在数值上并不相等。（ √ ） 21.相对挥发度越大，说明混合液越易用蒸馏方法加以分离。（ √ ） 22.理论板当量高度是指相当于一层理论板分离作用的填料层高度。（ √ ） 四、名词解释题：（每小题3分，本大题共15分） 23.共沸精馏 若在两组分共沸液中加入第三组分（称为夹带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的共沸液，从而使原料液能用普通精馏方法予以分离，这种精馏操作称为共沸精馏。 24．萃取精馏 萃取精馏是向原料液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原有组分间的相对挥发度而得以分离，萃取剂的沸点叫原料液中各组分的]沸点高很多，且不与组分形成恒沸液。 25. 恒摩尔流假定 分离工程习题 第一章 1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。 答: 属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取( 双溶剂) 、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算: π=RTC/M, 式中C为溶解盐的浓度, g/cm3; M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm3的海水中制取纯水, M=31.5, 操作温度为298K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答: 渗透压π=RTC/M＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa。 因此反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程, 所有变量表示在所附简图中。求: （1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc; （3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na; （5）对典型的绝热闪蒸过程, 你将推荐规定哪些 变量? F zi T F P F V , yi ,Tv , Pv L , x i , T L , P L 习题5附图 思路1: 3股物流均视为单相物流, 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式C个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx＝C+2,加上节流后的压力, 共C+3个可调设计变量Na＝0 解: （1）Nv = 3 ( c+2 ) （2）Nc 物c 能1 相c 内在(P, T) 2 Nc = 2c+3 （3）Ni = Nv – Nc = c+3 （4）Nxu = ( c+2 )+1 = c+3西安交通大学17年9月课程考试《化工分离过程》作业考核试题
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