化工分离过程(总复习)

化工分离过程1. 引言化工分离过程是化学工程中的一个重要环节，用于将混合物中的组分分离出来，以获得纯净的产品。

它在化工生产中起着至关重要的作用，广泛应用于石油、化肥、制药、食品等行业。

本文将介绍化工分离过程的基本原理、常见的分离方法和设备，并探讨其在实际应用中的一些问题和挑战。

2. 分离过程的基本原理化工分离过程基于物质之间的差异性，通过改变条件使得混合物中的组分发生相变或物理/化学反应，从而实现组分之间的分离。

常见的差异性包括沸点、溶解度、密度、挥发性等。

3. 常见的分离方法和设备3.1 蒸馏法蒸馏法是一种基于沸点差异进行分离的方法。

它利用混合物中不同组分的沸点差异，在加热后使其中一个或多个组分汽化，并通过冷凝转变为液体，从而实现组分之间的分离。

常见的蒸馏设备包括塔式蒸馏柱、换热器和冷凝器。

3.2 萃取法萃取法是一种基于溶解度差异进行分离的方法。

它利用两种不同溶剂之间的亲疏性差异，将混合物中的组分分配到不同的溶剂相中，通过提取和分离来实现组分之间的分离。

常见的萃取设备包括萃取塔、搅拌槽和分液漏斗。

3.3 结晶法结晶法是一种基于溶解度差异进行分离的方法。

它利用溶液中某个组分的溶解度随温度变化而改变的特性，通过控制温度使其中一个或多个组分结晶出来，从而实现组分之间的分离。

常见的结晶设备包括结晶器和过滤器。

3.4 吸附法吸附法是一种基于吸附性差异进行分离的方法。

它利用固体吸附剂对混合物中不同组分的选择性吸附能力，通过吸附和解吸来实现组分之间的分离。

常见的吸附设备包括吸附塔和吸附柱。

3.5 膜分离法膜分离法是一种基于分子大小或分子间作用力差异进行分离的方法。

它利用特殊的膜材料将混合物中的组分分离开来，常见的膜分离设备包括膜反应器、膜过滤器和膜渗透器。

4. 实际应用中的问题和挑战化工分离过程在实际应用中面临着一些问题和挑战。

不同组分之间的物理/化学性质差异可能很小，导致难以实现有效的分离。

某些组分可能具有毒性或易燃性，需要采取特殊措施进行处理。

化工分离工程课后答案【篇一：化工分离工程习题答案_刘家祺】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。

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：l , xi , tl , plfzitfpfv , yi ,tv , pv3股物流均视为单相物流，总变量数nv=3(c+2)=3c+6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 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？进料，（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=18nau 串级单元 1合计2 nvu = nxu+nau = 20 附加变量：总理论板数。

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McGraw-Hill Professional, 2007.网上资源：1. 泡露点及闪蒸过程计算Free Software about bubble point and dew point1.1 Flash Calculator/chemsim.htm#FTTech("FLSC") is a self-contained, easy-to-use product for getting single flash solutions and bubble or dew points. It contains Digital Analytics' vapor-liquid equilibrium database and modelling methodology which includes Peng-Robinson EOS, UNIFAC, and Wilson methods.1.2 ThermoSolver/education/Thermosolver/ThermoSolver is a software program which accompanies the textbook Engineering and Chemical Thermodynamics by Milo Koretsky. This software allows students to perform complex thermodynamics calculations, and explore thermodynamics for systems which would be impossible to solve without a significant investment in programming.•Thermodynamic properties for 350+ compounds are provided.•Saturation pressure calculator can be used with 338 species in the database. •Solver for the Peng-Robinson and Lee-Kesler equations of state is provided. •Fugacity coefficients can be solved for pure species or mixtures.•Models for Gibbs energy can be fit to isobaric or isothermal vapor-liquid equilibrium data. Sample data sets are provided. The results can be plotted.•Bubble-point and dew-point calculations can be made.•Equilibrium constant (KT) solver is provided.•General chemical reaction equilibria solver is provided.•Equations used in the calculation process can be viewed.1.3 BR AET Calculation Shareware/fractional-distillation/shareware.htmlThis program is a useful utility when estimating boiling points at reduced pressures. It allows the calculation of AET (Atmospheric Equivalent Temperature) by entering the actual temperature and pressure. The actual temperature can be calculated by entering the AET and the actual pressure.2．精馏过程计算2. Free Software about distillation2.1 /McCabe-Thiele.html2.2 Online Calculation of a Binary Distillation Column2.3 Pressure Swing Adsorption Calculator by James Ritter at the University of South CarolinaAdsorption and Chromatography Software at the University of Bath Basic programs and MS Excel spreadsheets employing the tanks in series modelNumerical Simulation of Nonlinear Multicomponent Chromatography Quattro Pro spreadsheet developed by D. D. Frey at UMBC. It's more sophisticated and accurate than the U. of Bath and UMCP software. Assorted online calculators for engineering problems3．膜分离过程计算3. Free Software about Membrane Separation3.1 Membrane Simulator Version 2.0/koros/index.php?do=resources3.2 Membrane Simulation 2.0/Default.asp?Category=Simulation4. 美国麻省理工学院“分离”开放课程网站(1) /OcwWeb/Chemical-Engineering/10-32Spring-2005/CourseHome/(2)/OcwWeb/Chemical-Engineering/10-445Summer-2005/CourseHome/。

一、不可简约的流程：采用洋葱逻辑结构，他首先选择反应器，然后通过增加分离与循环系统向外扩展，最后是换热网络公用工程。

缺点：（1）在每个设计阶段可能有不同的设计决定（2）即便完成并且评估了许多设计选择也不能保证最终找到最优设计；优点：主观能动性大，设计者能够控制基本设计决定，而且能够随设计进展与设计本身进行交流。

5、可简约流程：首先是一种超结构，而这种超结构包括所有可行的操作过程和可行的、相互影响的最优设计设备流程，其次是用设计方程和设计变量将设计问题转变成数学问题，再次运用优化算法求解。

缺点：是在决策过程中排除了设计工程师的作用。

优点：它能够同时考虑许多不同的设计方案。

另外，它能够将全部的设计编写成计算机程序，从而快速、高效低获得设计方案。

7、转变过程是通过反应、分离、混合、加热、冷却、压力改变和颗粒尺寸的变化等实现的。

8、模拟就是试图用该过程的数学模型预测它建成以后的行为。

9、化工过程合成的复杂性是双重的：（1）是否能确定所有的流程结构；（2）是否能够优化每一个流程并进行合理的比较，当优化流程结构时，有些多方法能用来完成每一个独立的任务，也有许多方法能把所有的任务相互连接起来。

10、在进行化工设计过程时，需要考虑两类基本问题？（1）是否能够确定所有的流程结构；（2）是否能够优化每一个流程并进行合理的比较。

11、过程设计的原则是从洋葱模型的中心即反应器开始的。

第二章1、理想的反应路径是利用最便宜的原料并生产少量的副产品。

2、影响新反应路径开发的最主要的原因是缺少合适的催化剂。

3、反应系统类型分类：单一反应；平行反应；串联反应；平行反应又串联反应；聚合反应。

4、反应器性能指标：转化率；选择性；反应器收率。

3、单一反应的目标：用最小的体积实现最大生产；单一不可逆的转化率应选择在95%左右，可逆转化率则为平衡转化率的95%左右。

系统宜采用理想间歇反应器或活塞流反应器。

单一可逆反应的浓度改变可以通过：（1）进料比；（2）惰性物的浓度；（3）在反应中间移走产物。

化工分离过程过程性考核试卷答案集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）化工分离过程过程性考核试卷（一）一． 填空题（每空1分，本大题共27分）1.目前，对流传质模型中最具代表性的模型是 双膜 模型、 表面更新 模型和 溶质渗透 模型。

2.在吸收过程中，一般来说，温度升高，亨利系数E 增加 ，溶解度系数H 降低 ，相平衡常 数m 增加 。

3. 一般说来，温度 降低 ，压力 升高 ，有利于吸收，而反之则有利于 脱吸 。

4. 应用亨利定律时，除要求溶液为理想溶液或稀溶液外，还要求溶质 在气相和液相中的分子状态必须 相同 。

5.难溶气体的溶解度系数较 较小 ，易溶气体的亨利系数较 较小 。

6.菲克定律的表达形式为 zc D Jd d AABA -=。

7.气相中的分子扩散包括 等分子反方向扩散 和 一组分通过另一停滞组分的扩散 。

8.发生在流体中的扩散包括 分子扩散 和 涡流扩散 。

9.漂流因数的定义为Bmp p，它反映了 主体流动 对传质速率的影响。

10.采用传质单元数法计算填料层高度时，填料层高度计算的通式为填料层高度=传质单元高度×传质单元数。

11.吸收传质过程中常用的无量纲准数有Sh、Sc 和Re。

12.传质单元数反映吸收过程进行的难易程度，吸收过程的平均推动力越小，所需的传质单元数越大。

二、单项选择题：（每空1分，本大题共8分）题后的括号内。

13.下列吸收过程中，属于“液膜控制”的为（ D ）A.用水吸收氨B.用水吸收氯化氢C.用浓硫酸吸收水蒸气D.用水吸收氧14.在塔设备中进行吸收操作，若减少吸收剂的用量而其他条件不变，则出塔溶液组成（ A ）A.增加B.减少C.不变D.不确定15.下列吸收过程中，属于“气膜控制”的为（ B ）A.用水吸收氮B.用水吸收氯化氢C.用水吸收硫化氢D.用水吸收氧16.在塔设备中进行吸收操作，若提高操作温度而其他条件不变，则出塔溶液组成（ B ）A.增加B.减少C.不变D.不确定17.在描述对流传质的表面更新模型中，对流传质系数与扩散系数的（ B ）成正比。

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 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：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 cF z iT F P FV , y i ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图能 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？ （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 xu +N a u= 20 附加变量：总理论板数。

第一部分填空题1. 传质分离可分为和。

2 分离过程常见的开发方法有和。

3．相平衡关系的表示方法有、、。

4．精馏的数学模型有、、、。

5．产生恒沸物的原因是，二元恒沸物的判别式为。

6．在萃取精馏中，为使分离效果较好，所选溶剂与塔顶产品形成，与塔釜产品形成，常用的方法是。

7．常用的解吸方法有、、。

8．与物理吸收相比较，化学吸收平衡分压，推动力，溶解度，传质系数。

9．解吸操作中，解吸因数S 解吸分率β，解吸操作方能进行，当S增加时，β，理论板数。

10．在液流主体进行缓慢化学反应的吸收过程，传质速率由决定。

11. 衡量分离的程度用表示，处于相平衡状态的分离程度是。

12. 汽液相平衡是处理过程的基础，相平衡的条件是。

13. 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。

14.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设。

15. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热的组分增加。

16．吸收因子为，其值可反应吸收过程的。

17. 吸收剂的再生常采用的是，，。

18. 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。

19. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为。

20. 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。

21. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为。

22. 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。

23. 解吸收因子定义为，由于吸收过程的相平衡关系为。

24. 精馏有个关键组分，这是由于的缘故25. 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。

26.原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起作用。

27.提高萃取剂的选择性，可萃取剂的浓度。

28.在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用或方法进行物料预分布。

29.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，为表示塔实际传质效率的大小，则用加以考虑。

30.对多组分物系的分离，应将或的组分最后分离。

化工传质与分离过程化工传质与分离过程指的是在化工行业中，通过传质过程和分离过程实现物质的转移和分离操作。

传质过程是指物质在不同相（包括气相、液相和固相）之间的传递过程，分离过程则是将混合物中的不同组分进行分离的过程。

本文将对传质与分离过程的基本原理以及常用的传质与分离技术进行详细介绍。

一、传质过程传质过程主要包括质量传递和能量传递两个方面，其中质量传递是指物质在不同相之间的传递过程，能量传递是指通过传质过程实现能量的转移。

传质过程的基本原理为溶质在物理力场的作用下从高浓度处向低浓度处传递，经典的传质过程有扩散、对流和反应等。

1.扩散：扩散是指溶质由高浓度处向低浓度处自发传递的过程，其主要原理是在浓差梯度作用下，溶质由高浓度区域经过空间的携带和碰撞，向低浓度区域移动，直到达到平衡。

扩散过程可以分为分子扩散、界面扩散和体扩散等。

2.对流：对流是指溶质在流体介质中由于流场的存在而引起的传递过程。

对流传质主要分为强迫对流和自然对流两种类型。

强迫对流是通过外加的外力使得流体产生不均匀速度场，从而引起的传质；自然对流则是由于温度和密度的差异，引起流体的密度变化，进而形成流体的自然循环。

3.反应：反应传质是指传质过程中 beginspace 同时 Beginspace 进行化学反应的传质过程。

在反应传质过程中，溶质通过扩散或对流到达反应界面，参与反应之后再分散到溶液中。

传质过程的研究对于理解物质转移和分离过程的机理、改进传质分离过程的性能和优化操作条件具有重要的意义。

二、分离过程分离过程是指将混合物中的不同组分分离出来的操作过程，常用的分离技术有凝固、蒸馏、萃取、吸附和膜分离等。

以下将详细介绍其中的几种分离技术。

1.凝固：凝固是指物质由液体状态转变为固体状态的过程。

这种分离方法常用于分离固体颗粒和溶液之间的混合物，通过凝固可以将溶液中的固体颗粒分离出来。

2.蒸馏：蒸馏是一种利用物质的沸点差异进行分离的方法。

通过加热混合液体，使其中沸点较低的组分先从液体中蒸发出来，然后再冷凝成液体，从而实现分离不同沸点组分的目的。