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。
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
F z i
T F
P F
V , y i ,T v , P v
L , x i , T L , P L
习题5附图
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
（5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0
思路2：
输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc：物料衡算式 C个，热量衡算式1个 ,共 C+1个设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3
固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个
可调设计变量Na：有0
11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：
（1）设计变更量数是多少？
（2）如果有，请指出哪些附加变
量需要规定？
解： N
x
u 进料 c+2
压力 9
c+11=7+11=18
N
a
u 串级单元 1
传热 1
合计 2
N V U = N
x
u+N
a
u
= 20
进料，
顶产物
底产物
习题6附图
附加变量：总理论板数。
16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47
N a u 3+1+1+2 = 7 N v u = 54
设计变量：回流比，馏出液流率。
第二章
4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa 式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。
解1：
(1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得：
kPa P s 24.1561= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263=
由式(2-36)得：
562.11=K ；633.02=K ；269.03=K
781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y 由于∑i y >1.001，表明所设温度偏高。
由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 553.11
'1==
∑i
y K K 可得K T 78.367'= 重复上述步骤：
553.1'1=K ；6284.0'
2
=K ；2667.0'3=K 7765.0'1=y ；1511.0'2
=y ；066675.0'
3=y ；0003.1=∑i y 在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、
对二甲苯0.066675。
(2)用相对挥发度法：
设温度为368K ，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的： 5.807 13=α ； 2.353 23=α ；000.133=α
解2：
(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃
苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ； 甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ； 对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；
569.11010
569.15
5
11=?==
P
P K s ；6358.022==
P
P K s
选苯为参考组分：552.1011
.1569
.112==K ；解得T 2=94.61℃ 05.11ln 2=s P ； Pa P s 4210281.6?= 19.10ln 3=s P ；
Pa P s 43106654.2?=
2K =0.6281 3K =0.2665
故泡点温度为94.61℃，且776.05.0552.11=?=y ；
157.025.06281.02=?=y ；067.025.02665.03=?=y
(2)相对挥发度法
设t=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702
807.513=α，353.223=α，133=α
故泡点温度为95℃，且776.074
.35
.0807.51=?=
y ；
157.074.325.0353.22=?=
y ；067
.074.325
.013=?=y
11.组成为60%(mol)苯，25%甲苯和15%对二甲苯的100kmol 液体混合物，在101.3kPa 和100℃下闪蒸。试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。
解：在373K 下
苯： ()36.5251.27887936.20ln 1--=T P S kPa P S 315.1791= 甲苯： ()67.5352.30969065.20ln 2--=T P S kPa P S 834.732= 对二甲苯：()84.5765.3346981.20ln 3--=T P S kPa P S 895.313=
计算混合组分的泡点T B T B =364.076K 计算混合组分的露点T D T D =377.83K
此时：x 1=0.38，x 2=0.3135，x 3=0.3074，L=74.77kmol ； y 1=0.6726，y 2=0.2285，y 3=0.0968，V=25.23kmol 。
12.用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来的物料温度811K ，组成如下表。闪蒸罐操作条件下各组分的K 值：氢
-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-0.004
解：以氢为1，甲烷为2，苯为3，甲苯为4。
总进料量为F=460kmol/h ，
4348.01=z ，4348.02=z ，1087.03=z ，0217.04=z
又K1=80，K2=10，K3=0.01，K4=0.004
由式(2-72)试差可得：Ψ=0.87， 由式(2-68)计算得：
y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；V=400.2mol/h 。 14.在101.3kPa 下，对组成为45%(摩尔)正己烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。
⑴求泡点和露点温度
⑵将此混合物在101.3kPa 下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，两相的组
成。
解：⑴因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液，K I 只取决于温度和压力，
可使用烃类的P-T-K 图。 泡点温度计算得：T B =86℃。
组分 流率，mol/h
氢 200
甲烷
200
苯
50 甲苯 10
露点温度计算得：T D =100℃。
⑵由式(2-76)求T 的初值为93℃，查图求K I
所以闪蒸温度为93℃。 由式(2-77)、(2-68)计算得：
x C6=0.308，x C7=0.266，x C8=0.426 y C6=0.591，y C7=0.234，y C8=0.175
所以液相中含正己烷30.8%，正庚烷26.6%，正辛烷42.6%； 汽相中含正己烷59.1%，正庚烷23.4%，正辛烷17.5%。
第三章
12.在101.3Kpa 压力下氯仿(1)-甲醇(2)系统的NRTL 参数为： 12τ=8.9665J/mol ，
12τ=-0.83665J/mol ，12α=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。
安托尼方程(S P ：Pa ；T ：K)
氯仿：）（16.4679.26968660.20ln 1--=T P S
甲醇：）
（29.3455.36264803.23ln 2--=T P S 解：设T 为53.5℃
则）
（16.4665.32679.26968660.20ln 1--=S P
S P 1=76990.1 S P 2=64595.6
由）（ij ij ij G τα-=exp ，ij α=ji α
）（121212exp τα-=G =）
（9665.83.0exp ?-=0.06788
）（212121exp τα-=G =）
（8365.03.0exp ?=1.2852 =??
?
???+-?+?-+?--21122122
1]06788.01[06788.09665.8]2852.11[2852.18365.01x x x x x ）（）（）（）（ =??????-+---21
212
193212.016086.02852.02852.13817.11）（）（）（x x x =??
????-+?-++-?211211221
]12852.1[2852.18365.006788.0106788.09665.8）（）（x x x x x =??????--+-21
212
1
2852.02852.107507.193212.0104131.0）（）（x x x 1ln γ-2ln γ=S S P P 2
1ln =6.645951
.76990ln
=0.1755 求得1x =0.32
1γ=1.2092 2γ=0.8971
=8971.06.6459568.02092.11.7699032.0??+?? =69195.98Pa π101.3kPa
设T 为60℃
则）（16.4615.33379.26968660.20ln 1--=S P
S P 1=95721.9 S P 2=84599.9
1ln γ-2ln γ=S S P P 21ln =9.845999
.95721ln
=0.1235 设T 为56℃
则）（16.4615.32979.26968660.20ln 1--=S P
S P 1=83815.2 S P 2=71759.3
1ln γ-2ln γ=S S P P 2
1ln =3.717592
.83815ln
=0.1553 当1ln γ-2ln γ=0.1553时求得1x =0.30 1γ=1.1099 2γ=0.9500
=9500.03.7175970.01099.12.8381530.0??+?? =75627.8Pa π101.3kPa
14.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为221ln Ax =γ，2
12ln Ax =γ，端值常数与温
度的关系：A=1.7884-4.25?10-3T (T ，K)
蒸汽压方程为
T P S
4050
0826.16ln 1-
=
T P S 4050
3526.16ln 2-
= (P ：kPa ：T ：K)
假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa 时①系统是否形成共沸物？②共沸温度是多少？ 解：设T 为350K
则A=1.7884-4.25?10-3?350=1.7884-1.4875=0.3009
3504050
0826.16ln 1-
=S P ；∴S
P 1=91.0284 kPa
3504050
3526.16ln 2-
=S P ；S
P 2=119.2439 kPa
因为在恒沸点
由1221
112==S S
P P γγα得S
S P
P 1221=γγ 解得：1x =0.9487 2x =0.0513
∴2
10513.03009.0ln ?=γ；1γ=1.0008
229487.03009.0ln ?=γ；2γ=1.3110
P=∑S
i i i P
x γ=1.0008?0.9487?91.0284+1.3110?0.0513?119.2439 =95.069275.99≠ kPa
设T 为340K
则A=1.7884-4.25?10-3?340=0.3434
3404050
0826.16ln 1-
=S P ；S
P 1=64.7695 kPa 3404050
3526.16ln 2-
=S P ；S
P 2=84.8458 kPa
由）（121
21ln x A P P S S -=；）（1213434.08458.847695.64ln x -=
解得：1x =0.8931 2x =1-0.8931=0.1069
∴2
11069.03434.0ln ?=γ；1γ=1.0039
228931.03434.0ln ?=γ；2γ=1.3151
P=∑S
i i i P
x γ=1.0039?0.8931?64.7695+1.3151?0.1069?84.8458 =69.999275.99≠ kPa
设T 为352K
则A=1.7884-4.25?10-3?352=0.2924
3524050
0826.16ln 1-
=S P ；S
P 1=97.2143 kPa 3524050
3526.16ln 2-
=S P ；S
P 2=127.3473 kPa
由）（121
21ln x A P P S S -=；）（1212924.03473.1272143.97ln x -=
∴1x =0.9617
2x =1-0.9617=0.0383
∴2
10383.02924.0ln ?=γ；1γ=1.0004
229617.02924.0ln ?=γ；2γ=1.3105
P=∑S
i i i P
x γ=1.0004?0.9617?97.2143+1.3105?0.0383?127.3473 =99.920275.99≈ kPa
说明系统形成共沸物，其共沸温度为352K 。
判断Θ
31
.16738
.7513
.991
2==S S
P
P ，而1γ=1.313，2γ=1.002
2
121γγ>>
S
S P P ，且S
S P P P 21,>，
故形成最低沸点恒沸物，恒沸物温度为344.5K 。 第四章
1.某原料气组成如下：
组分 CH 4 C 2H 6 C 3H 8 i-C 4H 10 n-C 4H 10 i-C 5H 12 n-C 5H 12
n-C 6H 14
y 0(摩尔分率) 0.765
0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045
先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收，平均吸收温度为38℃，压力为1.013Mpa ，如果要求将i-C 4H 10回收90%。试求： (1) 为完成此吸收任务所需的最小液气比。
(2)
操作液气比为组小液气比的1.1倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。
(3) 各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。 (4)
求塔底的吸收液量
解：(1)最小液气比的计算：
在最小液气比下 N=∞，A 关=?关
关关）（A K V L ?=min =0.56 ?0.85=0.476
(2)理论板数的计算：
操作液气比min
2.1）（V L V
L
==1.2?0.476=0.5712
(3)尾气的数量和组成计算：
非关键组分的
i
i VK L A =
吸收率
11
1--=++N i N i i
A A A ?
被吸收的量为
i N v ??+1，塔顶尾气数量
i
i N v v =-?+)1(1?
塔顶组成
V v y i
i =
1
按上述各式计算，将结果列于下表
L (4)塔底的吸收量
N
塔内气体平均流率：
185.90237
.80100=+=
v Kmol/h
塔内液体平均流率：
514.51185.905712.020=?=?=+=
均均）（V V L
L L L N
而N
N L V L V +=++101，即100+0
L =80.37+
N
L
联立求解得N L =61.33Kmol/h. 0L =41.70Kmol/h
解2：由题意知，i-C 4H 10为关键组分
由P=1.013Mpa ，t 平=38℃
查得K 关=0.56 (P-T-K 图)
(1)在最小液气比下 N=∞，A 关=中关=0.9
关关）（A K V L ?=min =0.56 ?0.9=0.504
(2)min 1.1）（V L V L ==1.1?0.504=0.5544 所以 理论板数为
(3)它组分吸收率公式 i i
VK L
A =，1
1
1
--=++N i N i i A A A ? 计算结果如下：
以CH4为例：
i A =
032.04
.175544
.0==i VK L
i
φ=32.01032.099
.0032.0148.9148.9=--++
V1(CH4)=(1-
i
φ)VN+1=(1-0.032)?76.5=74.05
（3） 塔内气体平均流率：10.902
190
.80100=+=
v Kmol/h
塔内液体平均流率：L=
905.92
81.19000+=++L L L ）
（
由v l =0.5544
0L =40.05Kmol/h
@9化学工程与工艺教学改革系列参考书
分离工程试题库 叶庆国钟立梅主编
化工学院化学工程教研室
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，化学工业出版社），其他类似的教材已出版了十余部。这些教材有些还未配习题，即便有习题，也无参考答案，而至今没有一本与该课程相关的试题库的出版，因此编写这样一本学习参考书，既能发挥我校优势，又符合形势需要，填补参考书空白，具有良好的应用前景。 分离工程试题库与课程内容紧密结合，贯穿目前已出版的相关教材，包括填空、选择、名词解释、问答和计算题多种题型，有解题过程和答案，为学生的课堂以及课后学习提供有力指导。 编者 2006年3月
1.例题2－2 以枯草杆菌为菌种发酵生产蛋白酶，拟用过滤法分离菌体，加助滤剂硅藻土后料液含固体悬浮物的质量体积比为％6.3，黏度 s Pa ??=-3106.6μ。在实验室用直径为的布氏漏斗进行真空抽滤试验，真空 度维持在Pa 4100.9?，经24min 获得滤液34101m －?；且测得滤饼的的压缩系数3 2 =s ，现使用每板面积2352.0m ，框数15的板框压滤机过滤，处理33m 上述发酵液，若操作过程不排渣，且过滤介质阻力m R 可忽略不计。求过滤压降Pa p 510448.3?=?时所需的过滤时间。 2.例题2－3 欲使用转鼓真空过滤机处理一抗生素发酵液，处理量为每小时315m ，过滤面积240m A =，回转速度为min /1r ，操作真空度为Pa 4107?。由于加入了硅藻土助滤剂，滤饼可视作不可压缩的。若滤饼过滤阻力参数 250 /109.22m s p ?=?μαρ，洗涤后滞留于滤饼的可溶性物质为洗涤前的1％ （01.0=r ），洗涤效率%70=ε，滤液滞留量为%0.1=f ，求：?转鼓回转一周的过滤时间f t ，?洗涤时间w t 325.00 .160 360015m V f =?= ， s t f 3.11)40 25.0(109.22 5=??=， 根据滤饼洗涤效率方程，n r )1(ε-=，代入题给数据得n %)701(01.0-=，n=; 由式子（2－23）可得 01.08.323 .11??=w t ，解得滤饼洗涤时间为s t w 86.0= 3.例题3－1 许多动物细胞都能在葡聚糖颗粒的载体上培养，这些细胞沉降颗粒或微团密度为3/02.1m g ，直径m μ150，一个50升的反应器用来培养细胞，使其生长出一种疫苗，当搅拌停止时，游离的微团下沉而与抗体分
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、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=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。
［例2-3］ 求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高，可使用烃类的 p －T －K 图（见图 2-1）。 假设 T ＝ 50℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃，重复上述计算得 故泡点温度为 58.7℃。 解：B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑=∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分，则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4，K 2=1.56， K 3=0.6， 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x
故混合物在78℃。 ［例2-7］ 进料流率为 1000kmol/ h的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。 解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。由给定的T 和p ，从p - T - K 图查K i ，再采用上述顺序解法求解。 (1)核实闪蒸温度 假设50℃为进料泡点温度，则 假设50℃为进料的露点温度，则 说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 (2)求Ψ ，令Ψ 1 =0.1(最不利的初值) =0.8785 因f (0.1)>0，应增大Ψ 值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ 的一个方程: 计算R - R 方程导数公式为：
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。
《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ，I 产物分离 ，P 纯化 和P 精 制 ； 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等； 3. 离心设备从形式上可分为 管式 ， 套筒式 ， 碟片式 等型式； 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为 微滤膜 ， 超滤膜 ， 纳滤膜 和 反渗透膜 ； 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 ， 管式 ， 螺旋式和 中空纤维式 ； 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 ， 温度 ， 溶液pH 值 ， 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ； 8. 离子交换树脂由 网络骨架 （载体） ， 联结骨架上的功能基团 （活性基） 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂（ 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基） ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） ； TEMED 的作用是 增速剂 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ）； 10 影响盐析的因素有 溶质种类 ， 溶质浓度 ， pH 和 温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 ， 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ； 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类；
生物分离工程练习题1 https://www.doczj.com/doc/cd10215055.html,work Information Technology Company.2020YEAR
《生物分离工程》练习题 绪论 1.生物分离过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化。 2.生物分离过程的显著特点是什么？ 1、条件温和 2、安全性、卫生性要求高 3、方法需要具有高选择性 4、对原料高度浓 缩 3.评价一个分离过程的效率主要有三个标准，目标产物的浓缩程度、分离纯化程 度、回收率。 4.图中F表示流速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂质。C、P和W分别 表示原料、产品和废料。写出产品浓缩率m、分离因子α、回收率REC的计算公式。 书本第九页 第一章细胞分离与破碎 1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL越小，则细胞沉降 速率越大。 2.过滤中推动力要克服的阻力有过滤介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占 主导作用。 3.B可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率 4.重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。 A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 5.过滤的透过推动力是D 。 A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 6.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。 A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化，但降低凝胶层的 厚度 C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化，但降低凝胶层的 厚度 7.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，流体摩擦阻力的作用，当 固体匀速下降时，三个力的关系平衡 8.撞击破碎适用于D的回收。 A.蛋白质 B.核酸 C.细胞壁 D.细胞器
2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准 二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 ' 1'1,y x ，则 （ C ） （A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是 （ D ） （A ）闪蒸罐的温度 （B ）闪蒸罐的压力 （C ）气化率 （D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ A ） （A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 （ A ） （A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是 （ A ） （A ）正偏差溶液 （B ）理想溶液 （C ）负偏差溶液 （D ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率的变化为 （ C ） （A ）y 2上升，下降 （B ）y 2下降，上升 （C ）y 2上升，不变 （D ）y 2上升，变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡 （ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 （ D ） （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 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 （ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 10、液相双分子吸附中，U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂 （ A ） (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
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=，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 ＝×298×=。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为。 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： V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图
（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 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2： 输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3 固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na ：有0 11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1） 设计变更量数是多少？ （2） 如果有，请指出哪些附加变 量需要规定？ 解： N x u 进料 c+2 压力 9 c+11=7+11=18 N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。 16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47 N a u 3+1+1+2 = 7 N v u = 54 进料，227K ，2068kP a 组分N 2 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 K m ol/h 1.054.467.6141.154.756.033.3塔顶产物 底产物 9 2 习题6附图
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（k 0L ） 。 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。 1(1) 0(1) 1c i i i i z K K ψ=-=-+∑ 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0.6（mol分数）的苯（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 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=0.65(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0.50、丙烷0.4、丁烷0.1（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=1.26，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。
一、 填空 1、当混合物在一定的温度、压力下，满足（ ∑K i Z i>1且 ∑K i / Z i>1）条件即处于两相区，可通过（ 等温闪蒸 ）计算求出其平衡汽液相组成。 2、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ 溶剂回收段 ）。 3、吸收因子为（ A=L /KV ），其值可反应吸收过程的（ 难易程度 ）。 4、吸收剂的再生常采用的是（ 用蒸汽或惰性气体的真空塔 ），（ 用再沸器的解吸塔 ），（ 用蒸馏塔解吸 ）。 5。多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（ 设计型 ）型计算和（ 操作型 ）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 ）关键组分，这是因为（ 单向传质 ）的缘故。 8、精馏有（ 2 ）个关键组分，这是由于（ 双向传质 ）的缘故。 9、对宽沸程的闪蒸过程，其各板的温度变化由（ 进料热焓 ）决定，故可由（ 热量衡算式 ）计算各板的温度。 10、流量加合法在求得ij x 后，由（ S ）方程求j V ，由（ H ）方程求j T 。 11、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 ）。 12、常用吸附剂有（ 活性炭 ），（ 硅胶 ），（ 沸石分子筛 ），（ 活性氧化铝 ）。 13、分离过程分为( 机械分离 )和( 传质分离 )两大类。 14、传质分离过程分为（ 平衡分离过程 ）和（ 速率分离过程 ）两大类。 15、分离剂可以是（ 物质媒介 ）和（ 能量媒介 ）。 16、露点方程的表达式为( ∑Y i / K i =1 )。 17、泡点方程的表达式为( ∑K i X i=1 )。 18、泡点温度计算时若 ∑K i x i >1，温度应调（ 低 ）。 19、泡点压力计算时若 ∑K i x i >1，压力应调（ 高 ）。 20若组成为Z i 的物系, 11c i i i K Z =>∑, 且1(/)1c i i i Z K =>∑时， 其相态为（ 气液两相 ） 。 21若组成为Z i 的物系, 11c i i i K Z = <∑ 时其相态为（ 过冷液体 ）。 22若组成为Z i 的物系, 1(/)1c i i i Z K =<∑时，其相态为（ 过热液体 ）。 23设计变量分为（ 固定设计变量 ）与（ 可调设计变量 ）。 24透过曲线是以（ 吸附时间 ）为横坐标绘制而成。 25透过曲线是以（ 床出口流体中溶质的相对浓度 ）为纵坐标绘制而成。 26透过曲线是分析（ 床出口流出物的溶质的相对浓度与吸附时间的关系 ）得到的。 27、溶液结晶的推动力是（ 过饱和度 ）熔融结晶的推动力是（ 过冷度 ）。 28、液膜组成中流动载体的作用是（ 是指定的溶质或离子进行选择性迁移 ）。 29、根据微滤过程中微粒被膜截留在膜的表面层或膜深层的现象，可将微滤分成（ 表面过
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 《分离工程》练习题 第一章绪论 ( 一) 填空题 1、分离作用是由于加入_______而引起的, 因为分离过程是熵________过程。 2、分离过程是________的逆过程, 因此需加入__________来达到分离目的。 3、衡量分离的程度用____________表示, 处于相平衡状态的分离程度是_________________.。 4、分离因子表示任一分离过程所达到的____________, 其定义为_____________________。 5、分离因子____________, 则表示组分i及j之间不能被分离。 6、分离剂能够是___________或____________, 有时也可两种同时应用。 7、平衡分离的分离基础是利用两相平衡_____________的原理, 常采用____________作为处理手段, 并把其它影响归纳于___________。 8、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种___________作用下经过某种介质时的__________差异而实现分离。 9、分离过程是将一混合物转变为组成__________的两种或几种产品的哪些操作。 10、分离工程研究分离过程中分离设备的___________。 11、传质分离过程分为____________和____________两类。 12、速率分离可分为__________和__________两大类。 13、分离过程中按有无物质传递现象发生来划分, 分离过程可分为__________和__________。 ( 二) 简答题 1、列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。 2、比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。 3、平衡分离过程和速率分离过程各有何特点? 4、怎样用分离因子判断分离过程进行的难易程度? 5、根据两相状态不同 , 平衡分离过程可分成几类 6、为什么要进行分离过程的的耦合及集成, 有何好处?
二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 '1'1,y x ，则 （ C ） （A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是 （ D ） （A ）闪蒸罐的温度 （B ）闪蒸罐的压力 （C ）气化率 （D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相 应的露点为2t ，则 （ A ） （A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 （ A ） （A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是 （ A ） （A ）正偏差溶液 （B ）理想溶液 （C ）负偏差溶液 （D ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率的变化为 （ C ） （A ）y 2上升，下降 （B ）y 2下降，上升 （C ）y 2上升，不变 （D ）y 2上升，变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡 （ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 （ D ） （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 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 （ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量
分离工程习题 四、计算题： 1、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其泡点温度。 乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃） 解：设温度为10℃， 用泡点方程∑=1x K i i 进行试差，不满足泡点方程, 设温度为7.2℃，重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2℃,结果见表。 2、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其露点温度。 乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃） 解：设温度为24℃， 用泡点方程∑=1K /y i i 进行试差，不满足露点方程, 设温度为23℃，重新试差，满足露点方程，露点温度为23℃,结果见表。 3、一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得最小回流 比Rm=1.45，最小理论板数Nm=8.6，现取操作回流比 为R=1.25Rm ，全塔平均板效率为n=0.60，求所 需的实际塔板数。 解：R=1.25Rm=1.25×1.45=1.8125 R R R m -+=-+=118125145181251013.. .. 由图查得， N Nm -=053.
实际板数为=19.43/0.6 =32.4=33块 4、某多组分精馏塔的原料组成、产品组成（组分1为轻关键组分）及各组分的相对挥发度如表所示，已知提馏段第n 板上升的气相组成，提馏段操作线方程为x n+1,i =0.8y n,i +0.2x w,i ，精馏段操作线方程为 x y x n i n i D i ,,,..=--12021。试求离开第n+2板的液相组成。（要求各板组成列表）（塔序从下往上，第n+1 解：（1）用提馏段操作线方程x n+1,i =0.8y n,i +0.2x w,i ，计算'i ,1n x +，即 381.0013.02.0473.08.0x 2.0y 8.0x 1,W 1,n 1,1n =?+?=+=+ 其他组分的计算结果列于表。 （2）用相平衡方程 ∑ +++αα= 'i ,1n 'i ,1n 'i ,1n x x y ，计算'i ,1n y +，计算结果列于表。 （3）由于第n+1板为进料板为进料板，所以，用精馏段操作线方程x y x n i n i D i ,,,..=--12021，计算'i ,2n x +，即 5508.0980.02.06223.02.1x 2.0y 2.1x 1,D 1,1n 1,2n =?-?=-=++其他组分的计算结果列于表。 （4）计算结果汇总 'i ,1n x + 'i ,1n x +α y 'i ,1n + i ,2n x + 1 0.3810 0.9335 0.6223 0.5508 2 0.5234 0.5234 0.3489 0.4147 3 0.0502 0.0246 0.016 4 0.0197 4 0.0454 0.0186 0.0124 0.0149 Σ 1.0000 1.5000 1.0001 5、已知组分1和组分2所构成的二元系统， 当处于汽-液-液平衡时， 两个平衡的液相组成如 下:x x 21005005αβ==.,.， 两个纯组分的饱和蒸汽压此时分别为P amt P atm 1020065075==.,.，此对称系统的范拉尔常数（用Ln 表示）为A=3.272 求:（1）γγαβ21, （2）平衡压力 （３）平衡的气相 组成。 解：（1）由范拉尔方程计算活度系数 00818 .00.053.272)A(x ln γ953.20.05)(13.272)x 1A(ln γ2 2β1 β 2 2221=?== =-?=-=ββ 008 .1γ 16 .19γβ2 1==β 16 .19γ 008.1γ2 α1==α （2）3411.17185.06226.0x γP x γP P α 2α202β1β101=+=+=
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 φ φ= 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 ）
第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？ 生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？ 一般说来，生化分离过程主要包括4个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高 重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～80％；精细、药用产品的比例更高达70～90％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。 4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？
它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合，为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵-分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中(多数是液相)，以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化； ②调节悬浮液的pH值，pH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。 2、何谓絮凝？何谓凝聚？何谓混凝？各自作用机理是什么？ 3、常用的凝聚剂有哪些？常用的絮凝剂有哪些？
分离工程习题 一、填空： 1、分离过程分为（机械分离方法）和（传质分离）两大类。 2、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 3、分离剂可以是（能量）和（物质）。 4、机械分离过程是（过滤、离心分离）、旋风分离、静电除尘 5、速率分离过程是超滤、渗析（膜分离、渗透）。 6、平衡分离过程是（吸收、萃取）、精馏、蒸发。 7、气液平相衡常数定义为（气相组成与液相组成的比值）。 8、理想气体的平衡常数与（组成）无关。 9、活度是（修正的）浓度。 10、低压下二元非理想溶液的相对挥发度α12等于（02 201 1p p γγ）。 11、气液两相处于平衡时，（化学位）相等。 12、Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 13、逸度是（修正的）压力。 14、在多组分精馏中塔顶温度是由（露点方程）方程求定的。 15、露点方程的表达式为（∑=1K /y i i ） 16、泡点方程的表达式为（∑=1x K i i ）。 17、泡点温度计算时若1x K i i >∑，温度应调（小）。 18、泡点压力计算时若1x K i i >∑，压力应调（大）。 19、在多组分精馏中塔底温度是由（泡点）方程求定的。 20、绝热闪蒸过程，节流后的温度（降低）。 21、若组成为Z i 的物系，1K /Z 1Z K i i i i >∑>∑且时，其相态为（气液两相）。 22、若组成为Z i 的物系，1Z K i i <∑时，其相态为（过冷液相）。 23、若组成为Z i 的物系，1K /Z i i <∑时，其相态为（过热气相）。 24、绝热闪蒸过程，饱和液相经节流后会有（气相）产生。 25、设计变量与独立变量之间的关系可用下式来表示（Ni ＝Nv －Nc ）。 26、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 27、回流比是（可调）（固定、可调）设计变量。 28、关键组分的相挥发度越大，精馏过程所需的最少理论板数（越少）。 29、分离要求越大，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。 30、进料中易挥发含量越大，精馏过程所需的最少理论板数（不变）。 31、在萃取精馏中所选的萃取剂希望与塔顶馏出组份形成具有（正）偏差的非理想溶液。 32、在萃取精馏中所选的萃取剂使A P 1'值越（大）越 好。 33、在萃取精馏中所选的萃取剂希望与塔底组分形成具有（负）偏差的非理想溶液。 34、在萃取精馏中所选的萃取剂使A P 1'值越大，溶剂的选择性（增大）。 35、萃取精馏塔中，萃取剂是从塔（底）出来。 36、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。 37、均相恒沸物在低压下其活度系数之比γγ12/应等于（02P ）与（o 1P ）之比。 38、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常数小的组分主要在塔内（底）板被吸收。 39、吸收中平衡常数大的组分主要在塔内（顶）板被吸收。 40、吸收中平衡常数大的组分是（难）吸收组分。 41、吸收中平衡常数小的组分是（易）吸收组分。 42、吸收因子越大对吸收越（有利）。 43、温度越高对吸收越（不利）。 44、压力越高对吸收越（有利）。 45、吸收因子A （反比）于平衡常数。 46、吸收因子A （正比）于吸收剂用量L 。 47、吸收因子A （反比）于液气比。 48、完成一个给定的分离要求所需功最小的过程是（可逆）。