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化工分离工程习题答案

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1页 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。

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-2FziTFPFV , yi ,Tv , PvL , xi , TL , PL习题5附图如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

2页 （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： Nxu 进料 c+2

压力 9

c+11=7+11=18

Nau 串级单元 1

传热 1

合计 2

NVU = Nxu+Nau = 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: NXU 进料 c+2

压力 40+1+1

c+44 = 47

Nau 3+1+1+2 = 7

Nvu = 54

设计变量：回流比，馏出液流率。 进料，227K，2068kPa

组分N2C1C2C3C4C5C6Kmol/h1.054.467.6141.154.756.033.3塔顶产物塔底产物92习题6附图如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

3页 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：

kPaPs24.1561 ；kPaPs28.632 ；kPaPs88.263

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iy

由于iy>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iyKK 可得KT78.367'

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iy

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 ；2.353 23 ；000.133

组分i 苯(1) 甲苯(2) 对二甲苯(3)

0.50 0.25 0.25 1.000

5.807 2.353 1.000

2.9035 0.5883 0.2500 3.7418

0.7760 0.1572 0.0668 1.0000

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/(5.27887936.20ln1sP；

甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln2sP；

对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln3sP； 如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

4页 569.11010569.15511PPKs；6358.022PPKs

选苯为参考组分：552.1011.1569.112K；解得T2=94.61℃

05.11ln2sP； PaPs4210281.6

19.10ln3sP； PaPs43106654.2

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，353.223，133

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： 36.5251.27887936.20ln1TPS kPaPS315.1791

甲苯： 67.5352.30969065.20ln2TPS kPaPS834.732

对二甲苯：84.5765.3346981.20ln3TPS kPaPS895.313

计算混合组分的泡点TB TB=364.076K

计算混合组分的露点TD TD=377.83K

此时：x1=0.38，x2=0.3135，x3=0.3074，L=74.77kmol；

y1=0.6726，y2=0.2285，y3=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

组分 流率，mol/h 如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

5页 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，KI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：TB=86℃。

露点温度计算得：TD=100℃。

⑵由式(2-76)求T的初值为93℃，查图求KI

组分 正己烷 正庚烷 正辛烷

zi 0.45 0.25 0.30

Ki 1.92 0.88 0.41

0.2836 -0.0319

-0.2511

所以闪蒸温度为93℃。

由式(2-77)、(2-68)计算得：

xC6=0.308，xC7=0.266，xC8=0.426

yC6=0.591，yC7=0.234，yC8=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： 12=8.9665J/mol，12=-0.83665J/mol，12=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。

安托尼方程(SP：Pa；T：K)

氯仿：）（16.4679.26968660.20ln1TPS

甲醇：）（29.3455.36264803.23ln2TPS 氢 200

甲烷 200

苯 50

甲苯 10

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化学工艺流程专题复习2.1

化学工艺流程专题复习2.1

1 化学工艺流程专题复习

【母题再现】

题型介绍：

无机工业流程图题为高考常考题型，能够以真是的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。通常考查到的知识点有：元素及化合物知识、化学实验基本操作、化学计算等。

高考选题：

【2014年高考江苏卷第16题】（12分）烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

（1）酸浸时反应的化学方程式为 ；滤渣Ⅰ的主要成分为 （填化学式）。

（2）加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6—2x。滤渣Ⅱ的主要成分为 （填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示）。

（3）上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是 ；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

解题技巧：

化学工艺流程题解题基本方法

1、解题思路

明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点

在解这类题目时：

首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。

其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。

第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性

在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。

分析流程图需要掌握的技巧是：

①浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；

化工分离工程考试答案

化工分离工程考试答案

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zi和相平衡常数Ki满足（ 1,1iiiiKzzK ）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CiiiXK101，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. LiiViK B. siiPKP C. LiiViK D. siiiPKP

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 ）

化工分离习题

化工分离习题

化工分离答案

一，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（熵减过程）。

(2) 分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。

(3) 衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子）.

(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（固有分离因子）。

(5) 分离因子表示任一分离过程所达到的（分离程度），其定义为（2211jijisijxxxx）。

(6) 分离因子（等于1），则表示组分i及j之间不能被分离。

(7) 分离剂可以是（能量ESA）或（物质MSA），有时也可两种同时应用。

(8) 平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其它影响归纳于（效率中）。

(9) 速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离。

(10) 分离过程是将一混合物转变为组成（互不相同）的两种或几种产品的哪些操作。

(11) 固有分离因子是根据（汽液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。

(12) 分离工程研究分离过程中分离设备的（共性规律）。

(13) 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）。

(14) 当混合物在一定的温度、压力下，满足（1,1iiiiKzzK）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。

(15) 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。

(16) 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。

(17) 吸收因子为（KVLA），其值可反应吸收过程的（难易程度）。

(18) 对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两块板）合成的。

分离工程 复习题

分离工程 复习题

分离工程 复习题

一：选择题

1. 当萃取塔塔顶产品不合格时,可采用下列方法来调节( B )。

A.加大回流比 B.加大萃取剂用量 C.增加进料量 D.减小回流比

2. 下列哪一个是机械分离过程( D )。

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( B )。

A.超滤 B.蒸馏 C.液膜分离 D.离心分离

4. 气液两相处于平衡时( C )。

A.两相间组份的浓度相等 B.两相温度相等而压力不相等

C.两相间各组份的逸度相等 D.相间不发生传质

5.对于绝热闪蒸过程，闪蒸罐的( A )。

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

6.下列表述不正确的是( C )。

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“0”

D.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

二：填空题

1、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设( )。

2、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为( )计算和( )计算。

3、在塔顶和塔釜同时出现的组分为( )。

4、对宽沸程的闪蒸过程，其各板的温度变化由( )决定,故

可由( )计算各板的温度。 5、超临界流体具有类似液体的( )和类似气体的( )。

6、分离过程分为( )和( )两大类。