《化工分离工程》课程作业
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化工分离工程考试题1. 导论分离工程是化工工程中至关重要的一个领域,它涉及到从混合物中分离出所需组分的技术和过程。
在化工生产中,分离工程扮演着至关重要的角色,通过不同的分离技术,可以使得产品达到理想的纯度和品质要求。
本篇文章将围绕化工分离工程的考试题目展开讨论。
2. 考试题目一:萃取萃取是一种常用的分离技术,它通过溶剂提取从原混合物中分离出所需组分。
下面是一个与萃取相关的考试题目:题目:请解释什么是萃取,并说明在何种情况下萃取是一种有效的分离工艺。
同时,列举三种常用的萃取溶剂,并解释为什么选择它们作为萃取溶剂。
在回答这个问题之前,我们首先要明确萃取的定义。
萃取是一种利用溶剂将原混合物中所需成分分离出来的过程。
它基于溶解度的原理,通过选择合适的溶剂,使得想要分离的组分在溶剂中溶解,从而达到分离的目的。
在许多情况下,萃取是一种非常有效的分离工艺。
例如,当需要从天然产物中提取活性成分时,萃取是一种常用的工艺。
此外,当想要从有机混合物中分离有机酸、有机碱等物质时,萃取也是一种常见的选择。
以下是三种常用的萃取溶剂:1) 水:作为一种广泛使用的极性溶剂,水可以萃取许多有机物。
它具有良好的溶解性,常用于提取天然产物中的化合物。
2) 乙酸乙酯:这种非极性溶剂常用于有机化合物的萃取。
它对许多有机物具有高溶解度,并且易于分离和回收。
3) 丁醇:作为一种中等极性溶剂,丁醇常用于具有多种功能官能团的有机物的萃取。
它具有适度的溶解能力,并且在某些情况下可以提供更高的选择性。
在选择萃取溶剂时,需要考虑溶剂与分离组分的相容性、溶解度和易于回收的特性。
因此,通过仔细选择合适的萃取溶剂,可以有效地实现分离工艺。
3. 考试题目二:蒸馏蒸馏是一种常用的分离技术,它利用液体蒸发和气体冷凝的特性,将混合物中的组分分离开来。
以下是一个与蒸馏相关的考试题目:题目:请解释什么是蒸馏,并说明在何种情况下蒸馏是一种有效的分离工艺。
同时,列举两种常见的蒸馏方法,并解释它们的原理和应用领域。
化工分离工程一、单选题1.对吸收有利的操作条件为A、低温低压B、高温高压C、高压低温D、低压高温答案:C2.气液相平衡K 值越大说明该组份A、易挥发B、难挥发C、沸点高D、蒸汽压小答案:A3.速率控制分离过程中热扩散的原料A、气体B、气体或液体C、液体D、固体答案:B4.下列表述不正确的是A、二元理想溶液的压力组成图中,总压和各组分的分压与液相组成都成直线关系B、完全互溶的二元物系,不形成恒沸物的非理想溶液的蒸汽总压都介于两纯组分蒸汽压之间C、完全互溶的二元物系,由相律可知恒沸物在两相平衡时其自由度为“ 0D、完全不互溶的二元物系,当处于平衡状态时总压等于两饱和蒸汽压之和答案:C5.约束变量数是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之和D、变量之间可以建立的方程数和给定的条件答案:D6.浸取分为哪几类A、物理浸取B、化学浸取C、细菌浸取D、全部答案:D7.多级逆流浸取的计算方法包括()① Baker 式② Kremser 式③ McCabe-Smith 式④陈氏式A、①②③B、①②④C、②③④D、①②③④答案:D8.萃取精馏中溶剂的作用是A、使组分1 和2 间的相对挥发度变小B、使组分1 和2 间的相对挥发度变大C、使组分1 和2 间的相对溶解度变大D、使组分1 和2 间的相对溶解度变小答案:B9.下列哪一个是速率分离过程A、蒸馏B、吸收C、膜分离D、离心分离答案:C10.下列哪一个不是等温吸附时的物系特点A、被吸收的组分很少B、溶解热小C、吸收剂用量较大D、被吸收组分的浓度高答案:D11.关键组分中按分离要求选取的两组分中挥发度大的组分被称为A、轻关键组分B、重关键组分C、非分布组分D、中间组分答案:A12.分离过程得以进行的基础是在() 的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异A、分离B、场C、介质D、传质答案:B13.下列哪一个不是影响吸收因子的物理量A、温度B、吸收剂用量C、压力D、气体浓度答案:D14.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、提馏段和进料板答案:C15.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答案:D16.对于绝热闪蒸过程,当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力给定之后,则闪蒸罐的A、其它参数都确定B、不确定C、温度不固定、气化率固定D、温度固定、气化率固定答案:A17.()是解决多阶段决策过程最优化问题的算法A、静态规划B、动态规划C、决策规划D、目标函数答案:B18.分离过程可分为()和(),两大类。
目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论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。
2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
答:当被分离组分间相对挥发度很小,必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时,就要考虑采用萃取精馏(MSA),但萃取精馏需要加入大量萃取剂,萃取剂的分离比较困难,需要消耗较多能量,因此,分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。
3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别?答:气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。
气体分离更成熟些,渗透蒸发是有相变的膜分离过程,利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。
4. 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 。
5. 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 )(2) Nc 物 c 能 1 相 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(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06. 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=18N 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。
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)/无化学吸收的液相收的液相分传质系数(kL分传质系数(k0)。
L5.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;实际的分离过程是不6.热力学效率定义为=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:Kiψ——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 =yi/xi。
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。
3.1—1解①无解;②有唯一解;③多解。
3.1—2:解3.1—3:解3.1—4解 3.1—5解解:以100摩尔进料为计算基准。
根据题意定甲苯为轻关键组分,异丙苯为重关键组分。
从相对挥发度的大小可以看出,二甲苯为中间组分。
在作物料衡算时,要根据它的相对挥发度与轻、重关键组分相对挥发度的比例,初定在馏出液和釜液中的分配比,并通过计算再行修正。
物料衡算表如下:组分进料,f 1馏出液,d i釜液,w iB 20 20 — T 30 35—0.03W0.003W X 101*9*C10040 D 0015.0 W0015.040-*为二甲苯的初定值。
解得 D=50.929,W=49.071 则 d T =29.853,w T =0.147 d C =0.0764,w C =39.924 代入式(3-9)42.721.00.1lg 924.390764.0147.0853.29lg =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=m N由N m 值求出中间组分的馏出量和釜液量:519.021.033.0924.390764.0121.033.0924.390764.01042.742.7=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=x dw x =10-0.519=9.481由于与初定值偏差较大,故直接迭代重做物料衡算:组分进料,f 1馏出液,d i釜液,w i B 20 20 — T 30 30—0.03W 0.003W X 100.5199.481C10040D D 0015.0WD0015.040-二次解得 D=50.446,W=49.554 则 d T =29.852,w T =0.148 d C =0.0757,w C =39.924 再求N m :42.721.00.1lg 924.390757.0148.0852.29lg =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=m N校核d x :515.021.033.0924.390757.0121.033.0924.390757.01042.742.7=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=x d再迭代一次,得最终物料衡算表:组分 进料,f 1 馏出液,d i釜液,w i 苯 20 20 — 甲苯 30 29.8513 0.1487 二甲苯 10 0.5150 9.4850 异丙苯400.075739.92433.2—9解解:查苯、甲苯、联苯的Antone 方程参数得t KPa)/log(*+-=C BA PABC苯 6.060395 1225.188222.155 甲苯6.086576 1349.15 219.9785 联苯6.36881997.558202.608估算塔顶温度88.5℃,则苯、甲苯的饱和蒸汽压分别为130.7702、51.6425KPa ,根据p p K *=求得两者的分配系数分别为1.0059、0.3972。
化工分离工程陈洪钫第二版答案1、具有挥发性的生物碱是()[单选题] *A吗啡碱B麻黄碱(正确答案)C苦参碱D小檗碱2、由两个苯环通过三碳链相互连接成的具有6C-3C-6C基本骨架的一系列化合物是()[单选题] *A苷类B黄酮类(正确答案)C醌类D生物碱类3、沉淀法的分类不包括以下哪一种方法()[单选题] *A水提醇沉法B碱提酸沉法C铅盐沉淀法D结晶法(正确答案)4、浓缩速度快,又能保护不耐热成分的是()[单选题] * A水蒸汽蒸馏法B常压蒸馏法C减压蒸馏法(正确答案)D连续回流法5、在高效液相色谱法中,常用的柱内填料是()[单选题] * A氧化铝B活性炭C十八烷基硅烷键和硅胶(正确答案)D羧甲基纤维素6、下列应用最广的经典提取方法是()[单选题] *A水蒸气蒸馏法B溶剂提取法(正确答案)C超临界流体萃取法D超声提取法7、碱性最强的生物碱是()[单选题] *A季铵碱类(正确答案)B哌啶类C吡啶类D吡咯类8、四氢硼钠反应变红的是()[单选题] *A山柰酚B橙皮素(正确答案)C大豆素D红花苷9、南五味子具有的主要化学成分是()[单选题] * A色原酮B胆汁酸C多糖D木脂素(正确答案)10、溶解范围广,提取较全面的是()[单选题] * A三氯甲烷B正丁醇C乙醇(正确答案)D水11、水提醇沉法可以沉淀下列()等成分()[单选题] *A葡萄糖B多糖(正确答案)C树脂D生物碱12、可与异羟肟酸铁反应生成紫红色的是()[单选题] *A羟基蒽醌类B查耳酮类C香豆素类(正确答案)D二氢黄酮类13、连续回流提取法与回流提取法比较,其优越性是()[单选题] * A节省时间且效率高B节省溶剂且效率高(正确答案)C受热时间短D提取量较大14、下列含香豆素类成分的中药是(多选)()*A秦皮(正确答案)B甘草C补骨脂(正确答案)D五味子15、苯丙素类化合物的生物合成途径是()[单选题] *A醋酸-丙二酸途径B丙二酸途径C莽草酸途径(正确答案)D氨基酸途径16、在溶剂沉淀法中,主要是在溶液中加入另一种溶剂一改变混合溶剂的什么实现的()[单选题] *ApH值B溶解度C极性(正确答案)D体积17、下列化合物中,酸性最强的是()[单选题] *A芦荟大黄素C大黄素甲醚D大黄酸(正确答案)18、属于挥发油特殊提取方法的是()[单选题] *A酸提碱沉B水蒸气蒸馏(正确答案)C煎煮法D浸渍法19、具有挥发性的香豆素成分是()[单选题] *A游离小分子简单香豆素(正确答案)B香豆素苷C呋喃香豆素D双香豆素20、薄层吸附色谱中的Rf的大小说明了吸附程度的大小,吸附力越大,则Rf()[单选题] *A越大B越小(正确答案)C越接近121、水蛭的主要化学成分是()[单选题] *A有机酸B蛋白质(正确答案)C多糖D生物碱22、区别挥发油与油脂常用的方法是()[单选题] * A相对密度B溶解性C油迹试验(正确答案)D沸点23、检识黄酮类化合物首选()[单选题] *A盐酸-镁粉反应(正确答案)B四氢硼钠反应C硼酸显色反应D锆盐-枸橼酸反应24、在脱铅处理中,一般通入的气体为()[单选题] *A氯化氢B二氧化硫C硫化氢(正确答案)D二氧化碳25、七叶内酯的结构类型为()[单选题] *A简单香豆素(正确答案)B简单木脂素C呋喃香豆素D异香豆素26、挥发油可析出结晶的温度是()[单选题] *A0~-20℃(正确答案)B0~10℃C0~20℃D0~15℃27、能提取出中药中的大部分亲水性成分和绝大部分亲脂性成分的溶剂是()[单选题]* A乙醚B乙醇(正确答案)C水D苯28、药材虎杖中的醌结构类型为()[单选题] *A苯醌类B萘醌类C蒽醌类(正确答案)D菲醌类29、具有光化学毒性的中药化学成分类型是()[单选题] * A多糖B无机酸C鞣质D呋喃香豆素(正确答案)30、下列哪个中药中含有机酸()[单选题] *A金银花(正确答案)B大黄C黄芩D乌头。
7.1.1 最小分离功分离的最小功表示了分离过程耗能的最低限。
最小分离功的大小标志着物质分离的难易程度,实际分离过程能耗应尽量接近最小功。
图 7-1 连续稳定分离系统由热力学第一定律:(7-1)和热力学第二定律(对于等温可逆过程):(7-2)得到等温下稳定流动的分离过程所需最小功的表达式:( 7-3 )即或表示为自由能的形式:( 7-4 )或表示为逸度的形式:( 7-7 )一、分离理想气体混合物对于理想气体混合物:(7-8) 对于由混合物分离成纯组分的情况:( 7-9 )在等摩尔进料下,无因次最小功的最大值是 0.6931 。
对于分离产品不是纯组分的情况:过程的最小分离功等于原料分离成纯组分的最小分离功减去产品分离成纯组分所需的分离功。
[例7-1]二、分离低压下的液体混合物( 7-10 )对于二元液体混合物分离成纯组分液体产品的情况:( 7-11 )可见,除温度以外,最小功仅决定于进料组成和性质,活度系数大于 1 的混合物比活度系数小于 1 的混合物需较小的分离功。
当进料中两组分不互溶时,—W min,T =0 。
[例7-2][例7-3]7.1.2 非等温分离和有效能当分离过程的产品温度和进料温度不同时,不能用自由能增量计算最小功,而应根据有效能来计算。
有效能定义:有效能是温度、压力和组成的函数。
稳态下的有效能平衡方程:( 7-18 )等当功:( 7-19 )系统的净功(总功):( 7-20 )过程可逆时,可得最小分离功:( 7-21a )该式表明,稳态过程最小分离功等于物流的有效能增量。
7.1.3 热力学效率和净功消耗分离过程的热力学效率:系统有效能的改变与过程所消耗的净功之比。
(7-22)普通精馏操作(图 7-2)过程所消耗的净功:图 7-2 普通精馏塔(7-23)实际分离过程,热力学效率必定小于 1 。
试求20 ℃ 、 101.3kPa 条件下,将 lkmol 含苯 44% (摩尔)的苯-甲苯溶液分离成纯组分产品所需的最小分离功。
化工分离工程习题二一、填空题1、分离工程分为(机械分离法)和(传质分离法)两大类。
2、对拉乌尔定律产生偏差的溶液称为(非理性溶液)或(实际溶液)o3、对于能生成二元恒沸物的物系来说,在恒沸点处气液相两相组成(相等)。
在恒沸点两侧组分的挥发能力(不同或相反)o4、端值常数A为(0 )时体系为理想溶液,入为(<0 )时体系为负偏差溶液。
5、用郭氏法分析,串级单元的可调设计变量为(1 ),侧线采出板的可调设计变量为(0 )。
6、根据萃取精馅原理,通常希望所选择的萃取剂与塔顶组分形成具有(正)偏差的非理想溶液,与塔底组分形成理想溶液或具有(负)偏差的非理想溶液。
7、萃取精馅塔中,当原料以液相加入时,则提馅段中的溶剂浓度将会因料液的加入而变得比精馅段(低),此时为了保证整个塔内萃取剂的浓度,常将部分溶剂随(料液)一起加入。
8、恒沸精馅过程恒沸剂的加入不仅影响原溶液组分(挥发度或相对挥发度a ),同时与原溶液中的一个或几个组分形成恒沸物,当形成最低温度的恒沸物时恒沸剂从塔(顶)出来。
9、在多组分精馅过程中,由芬斯克公式计算的最少理论板数决定于两组分的分离要求和(挥发度或相对挥发度a ),与进料组成(无关)。
10、吸附负荷曲线是以(吸附剂中吸附质的浓度)为纵坐标绘制而成,透过曲线是以(流出物中吸附质的浓度)为纵坐标绘制而成。
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五,3,若体系加入10 mol的组分(1),在相同八F下使体系重新达到汽液平衡,此时汽、液相的组成分别为叫,刃,(B) x[ < X]和< Ni(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=0.5时泡点为如与之相平衡的气相组成yA=0.75时,相应的露点为上,贝U(A )(A)孔=n(B) ?! >t2(C) ?! <t2(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, 05、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。
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。
9,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。
10,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。
11,新型的节能分离过程有(膜分离)、(吸附分离)。
12,分离剂可以是(能量)和(物质)。
13,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)。
14,常用吸附剂有(硅胶),(活性氧化铝),(活性炭)。
15,物理吸附一般为(多层)吸附。
16,化学吸附一般为(单层)吸附。
17,化学吸附选择性(强)。
18,物理吸附选择性(不强)19,吸附负荷曲线是以(距床层入口的距离)横坐标绘制而成。
20,吸附负荷曲线是以(吸附剂中吸附质的浓度)为纵坐标绘制而成。
化工分离工程习题习题崔群20XX年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20XX年-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3930350942120XX年-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 , 查P21 图2-1(a)得Ki列于下表。
塔顶组分di 1 2 3 4 求和C3 i-C4 n-C5 i-C5 2500 400 594 15 3509 yi 0.7125 0.1140 0.1693 0.0043 1 Ki 1.58 0.67 0.483 0.20 yi/Ki 0.4509 0.1701 0.3505 0.0215 0.993120XX年-9-17第三章习题[P163,6]解:③ 计算塔釜液泡点温度tB塔底tb代表塔底液相温度计算相对挥发度。
[P163,6]令t=127 ℃ ,已知P=700kPa , 查P21 图2-1(a)得Ki列于下表。
釜液组成kmol/h xw Ki yi=Kixi34 5 6n-C4i-C5 n-C5 n-C6685 200 400.0*****.20XX年0.4751 0.09502.81.5 1.27 0.680.03990.3029 0.6034 0.064078 求和n-C7n-C85040 4210.*****.0950 10.350.200.04160.019 1.071420XX年-9-17第三章习题[P163,6]解:④ Nm=?[P163,6]假设清晰分割,由塔顶露点计算得t顶= 31℃ ,塔底泡点计算得t底= 127 ℃ , P=700kPa,查图得各组分的Ki(列于下表)。
_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。
1(1)(1)1ci ii iz KKψ=-=-+∑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。
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:n =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 n =RTC/M= 8.314X 298X 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;Na ;(5)对典型的绝热闪蒸过程,你 将推荐规定哪些变量? 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:(4)固定和可调设计变量数Nx ,V , yi ,Tv , Pv--------------- ► L , x i , T L , P L 习题5附图思路1:FziT FP(1) Nv = 3 ( c+2 )(2) Nc 物c 能 1 相 c内在(P , T) 2Nc = 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011.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?塔顶产物传热 1 合计2N V U = N x u +N a u = 20附加变量:总理论板数。
《分离工程》课程试卷6《分离工程》课程试卷6本试卷用于生物与化学工程系2005级化学工程与工艺专业(精化方向)本科学生(时量:120分钟总分100分)注意:1、答案必须填写在答题纸上,填写在试卷上的无效。
2、答卷必须写明题目序号,并按题号顺序答题。
3.请保持行距,保持卷面整洁。
一、填空(本大题共9小题,每空1分,共25分)1、分离的作用有、、。
2、传质分离过程可分为、两大类。
3、液液萃取中萃取剂的选择方法有、、。
4、传质分离过程中的严格模拟计算方法主要有、、、。
其中的MESH方程指、、、。
5、物理吸附中温度对吸附的影响为、压力影响为。
6、结晶过程包括和两个主要步骤。
7、溶液结晶的主要方法有、。
8、对于四组分物系,采用精馏分离时有种分离顺序。
9、闪蒸温度必须介于物系的与之间。
二、简述题(本大题共5小题,每题5分,共25分)1、平衡常数与组成有关的泡点温度计算过程。
2、平衡常数与组成无关的露点温度计算过程。
3、萃取精馏中提高塔顶产品含量的方法有哪些。
4、简述泡点法计算精馏过程的迭代过程。
5、变温吸附的原理是什么?(以图示表示)。
三、名词解释(本大题共4小题,每小题4分,共16分)1、分离因子2、重关键组分3、清晰分割4、物理吸附四、计算题(本大题共3小题,共34分)《分离工程》课程试卷6参考答案及评分细则一、 填空(本大题共9小题,每空1分,共25分)(每填对一空给一分)1、去除原料中的杂质、分离得到产品、处理“三废”净化环境。
2、平衡分离过程、速率分离过程。
3、同系物法、罗宾斯表、极性选择法。
4、泡点法、流率加和法、等温流率加和法、同时校正法。
物料平衡方程、相平衡方程、组分加和归一化方程、能量平衡方程。
5、温度升高不利于吸附进行,加压有利于吸附进行。
6、晶核形成、晶核生长。
7、冷却结晶、蒸发浓缩结晶。
8、6。
9、露点、泡点。
二、简述题(本大题共5小题,每题5分,共25分)1、平衡常数与组成有关的泡点温度计算过程。