化工分离工程模拟试题

模拟试1题-1

一、 填空

1. 分离过程所加的分离媒介是 和 。

2. 相平衡常数的定义是 。

3. 在变量分析中，固定设计变量通常指 。

4. 精镏中要指定 个关键组分，而吸收指定 个。

5. 用法求时，θ的取值范围是 。

6. 在多组分吸收中，理论板一定时，吸收因子大的组分，吸收程度 ；分离要求一定时，若关键组分吸收因子大，理论板数 。

7. 当某组分在 中不存在时，该组分的相对吸收率与吸收率相等。

8. 化学吸收中瞬时反应将在 完成，反应速率 传递速率。

9. 逐板计算法中，计算起点的确定以 为计算起点。

10. 塔板效率有多种表示方法，常用的三种方法有 。

11. 精镏和吸收操作在传质过程上的主要差别是 。

12. 影响气液传质设备处理能力的主要因素有 、 、

和 等。

13. 分离成非纯产品比分离成纯产品消耗的最小功 。

14. 超滤是以 为推动力，按 选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。

二、分析与推导

1. 一单极分离如图所示

（1） 通过分析得出设计变量数，并回答如何指定；

（2） 用物料衡算与平衡关系推导1)1(iiijjjvfvf

（式中：jjiijjiiVyvVyvFZfFZf）

2.溶液中组分在压力P时形成均相共沸物，推导该共沸物中任意组分i的活度系数0iipp。

3. 原溶液C组分萃取精馏，加溶剂S, 由相对挥发度定义推导溶剂对非溶剂的相对挥发度表达式：ciiisciixx11.

三、简答

1. 活度系数法计算气液平衡常数的通式为：

]RT)pp(vexp[ppxyKsiLi,mvisisiiiii从以下几种情况讨论气液平衡常数的简化形式：

（1） 气相为理想气体，液相为理想溶液；

（2） 气相为理想气体，液相为非理想溶液；

（3） 气相为理想溶液，液相为理想溶液；

2. 气相为理想溶液，液相为非理想溶液。

3. 逐板计算理论板数时关键问题之一是确定进料位置，什么是适宜进料位置？如何确定它？

4. 吸收因子的定义式是什么？由定义式说明有利于组分的吸收条件。

5. 默弗里（）板效率的定义是什么？

6. 分离过程中热力学效率的定义是什么？ 对于一个实际过程，为什么热力学效率必定小于1？

7. 在电渗析中，为什么会发生反离子迁移？

8. 什么是吸附平衡，什么是优惠吸附等温线？

9. 对于可逆反应，当某产物的挥发性大于反应物时，为什么采用反应精镏可提高转化率?

四、计算

1. 有一精馏塔，塔顶为部分冷凝器，汽相采出产品，液相回流，产品组成和相平衡常数如下表，汽相分率为0.3，塔顶压力为101.3 ，若选用的冷却介质能使温度达到300C，通过计算说明能否满足汽相分率为0.3的工艺要求。

组分 4 C2H6 C3H8

（） 0.10 0.40 0.50

（300C） 17 4

1

2. 已知乙烯精馏塔的进料组成如下（摩尔分数）：

编号 1 2 3 4

组分 4 C2H4 C2H6 C3H6

0.01 0.45 0.50

0.04

若乙烯的回收率为99%，乙烷在馏出液中的浓度不超过1%，清晰分割法计算馏出液、釜液的量和组成；若全塔平均相对挥发度lh＝2.15，不对非关键组分校核，计算最少理论板数。

3. 将A、B和C三组分混合液在一连续精馏塔中精馏，塔釜采出组成为0.01、0.05、0.94，塔釜条件下的相对挥发度为,2,3BCAC再沸器中气化分率为70%，试求进入塔釜的液相组成。

4. 醋酸甲酯（1）—甲醇（2）—水（3）各二元系的平均范拉尔常数为12130.4291.06AA 230.29A当用水作溶剂分离（1）、（2）混合物时，若X3=0.8，计算原溶液X1=0.7时溶剂的选择性；若馏出液量为100且不含水，回流比为1.1，设0，计算水的加入量是多少。

5. 某二元系在30℃时221221ln1.5ln1.5xx，已知askPP98.791

aSkPP65.662判断该混合物能否形成最低共沸物；若能形成，计算共沸压力。

6. 炼厂气于30℃，506.5下在一个26层板的吸收塔内用轻油吸收，板效率为20%，已知混合气体量（1），吸收剂量（L0），及各组分相平衡常数（）如下： 组分 A B C D E ∑

1 I （） 86 8 4 2 0 100

L0 i （） 0 0 0 2 290 292

30 6 2 0.5 很小

计算：（1）平均液汽比为3时B、D的吸收量。

（2）若关键组分D的相对吸收率提高到100%，其他条件不变，理论板数又是多少。

模拟试题-2

填空题(12分)

1.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——— 和—————。 分离过程常借助分离剂将均相混合物变成两相系统，分离剂有——— 和———两种类型.

2.相平衡关系可用————、———和——— 等来表达。

3.对于含水体系的平衡关系，———活度系数方程通常比其它活度系数方程更好。

4.在精馏塔中，———分布主要反映物流的组成，而总的———分布则主要反映了热 衡算的限制。

5萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点：———

———————————————————— 当原有两组分的沸点接近，非理想性不大时，加入溶剂主要目的是———

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 方程按类型分为三组，即———、——— 和————。

7.影响气液传质设备处理能力的主要因素有———、——— ———和—————等。

8.精馏过程的不可逆性主要以下原因引起：——— ———和———。

选择题(8分)

1.相平衡常数的计算方法有a)状态方程法和b)活度系数法两种方法，其中——— 法可以用在临界区。

2.根据芬斯克方程，随着轻关键组分分配比的增大，重关键组分分配比的减小以及关键 组分相对挥发度向1接近，所需最小理论板数————(增加，减少)。 构成三元系的各对二元系形成共沸物的情况影响着三元系的气液平衡性质。若其中的 两个二元系有最高共沸物，而另一个二元系不形成共沸物，则三元系的泡点温度面上 会出现———(脊，谷，鞍形)；若两个二元系有最低共沸物，而另一个二元系不形成 共沸物，则三元系的泡点温度面上会出现——— (脊，谷，鞍形)。

判断题 (10分) 1、对于窄沸程闪蒸问题，热量衡算主要受气化潜热的影响，应解闪蒸方程式确定闪蒸温 度，通过热量衡算确定气化分率。( )

2、在两组分精馏中，如果易挥发组分的表面张力较大，则在板式塔的塔板上易形成更稳定的泡沫层；在填料塔的填料上易形成更稳定的液体薄膜，从而提高了效率。（ ）

3、将二元理想气体混合物分离成纯组分时，在等摩尔进料的情况下所需的最小功最少。等温低压下的液体混合物，当溶液为正偏差时，分离所需的最小功将比分离理想溶液时的值大，当溶液为负偏差时，分离所需的最小功将比分离理想溶液时的值大，当系统完全不互溶时，分离所需最小功为零。（ ）

4、组分沸点差较小的低温精馏系统，热泵流程是一种有效的提高热力学效率的手段。而当沸点差较大时，特别适合采用中间冷凝器和中间再沸器。（ ）

二、问答题（30分，每题5分）

1、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：

1）气相为理想气体，液相为理想溶液；

2）气相为理想气体，液相为非理想溶液；

3）气相为理想溶液，液相为理想溶液；

4）气相为理想溶液，液相为非理想溶液。

2、请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。

3、试指出逐级计算法计算起点的确定原则（按清晰分割处理，分只有轻非关键组分的物系、只有重非关键组分的物系两种情况论述）。

4、简述泡点法和流率加和法两种严格计算方法的主要区别。

5、试列举确定多组分分离顺序的经验法所包含的主要规则。

6、简述非对称膜与复合膜的主要区别。 5 / 7 6 / 7

思考题

1 分离过程的目的和意义是什么？

2 分离过程的分类以及各自的特征是什么

3 相平衡的必要条件是什么？

4为什么用逸度代替化学势来决定相平衡？谁最先提出逸度概念的？ 5气液平衡方程中的 K值是如何定义的？

6从逸度和 /或活度系数估算K值的两种最广泛应用的严格模型是什么？哪一个更好？为什么？

7什么是泡点方程？什么是露点方程？

8为什么绝热闪蒸过程计算比等温闪蒸过程计算难得多？

9破坏共沸混合物的常用途径是什么？

10决定精馏塔操作压力的主要因素是什么

11在什么条件下精馏塔必须在真空下操作？

12在二元混合物种，哪一个是轻关键组分？轻关键组分主要存在于塔顶还是塔釜

13当初步估算进料组分在塔顶和塔底间的分配时，什么时候假定非关键组分清晰分割是合理的？

14芬斯克方程如何建立？它是理论方程还是经验方程？它是精确方程吗？如果不是，偏差来自哪里？

15使用芬斯克方程对两关键组分有限制条件吗？如果没有，在全回流下除了估算最小理论塔板数之外芬斯克方程还能用于其他方面吗？

16在什么条件下共沸物的分离应该采用变压精馏？

17 在什么条件下应该考虑萃取精馏？

18共沸精馏和萃取精馏之间的区别是什么？

19均相共沸精馏和非均相共沸精馏之间的区别是什么？

20精馏塔能在最小回流条件下操作吗？如果不能，为什么？

21使用芬斯克方程对两关键组分有限制条件吗？如果没有，在全回流下除了估算最小理论塔板数之外芬斯克方程还能用于其他方面吗？

22为什么精馏中的板效率比吸收中的高？

23 当初步估算进料组分在塔顶和塔底间的分配时，什么时候假定非关键组分清晰分割是合理的？

24多组分精馏的严格的计算机基础法已经逐渐实现。然后为什么近似级算法仍然有用而且被广泛应用？

25理论板的理论模型假设是什么？

26严格计算中，泡点法初值的一般确定方法是什么？

27当计算多组分精馏，为什么最好以挥发度降低的顺序列出组分？在这样一个列表中，两个关键组分必须相邻吗？

28当初步估算进料组分在塔顶和塔底间的分配时，什么时候假定非关键组分清晰分割是合理的？

29膜分离如何与精馏过程的最大区别？

30列出五种最常见的膜分离过程并给出每一个过程的工业应用实例。

31不对称膜和复合膜的区别是什么？