分离工程习题集.docx

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分离工程习题集

第二章习题

一、填空题

1.衡量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。

固有分离因子是根据（）来计算的。

它与实际分离因子的差别用（）来表示。

2.分离过程分为（ ）和（ ）两大类。

传质分离过程分为（）和（ ）两大类。

下列属于机械分离过程是（），速率分离过程是（ ），平稳分离过程是（ ）。

（吸收、萃取、膜分离、渗透、过滤、离心分离、蒸馏）

3.汽液相平衡是处理（）过程的基础。

相平衡的条件是（）。

Lewis提出了等价于化学位的物理量（  ），它是（ ）压力。

4.气液相平衡常数定义为（ ）。

理想气体的相平衡常数与（ ）无关。

5.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。

在多组分精馏中塔顶温度是由（ ）方程求定的，其表达式为（  ）。

在多组分精馏中塔釜温度是由（ ）方程求定的，其表达式为（ ）。

6.低压下二元非理想溶液的对挥发度α12等于（ ）。

7.泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（ ）。

泡点压力计算时若∑Kixi>1，压力应调（ ）。

8.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。

若组成为Zi的物系,∑Kixi>1,且∑KiZi>1时，其相态为（ ）。

若组成为Zi的物系,Kixi＜1时其相态为（ ）。

若组成为Zi的物系,∑Zi/Ki＜1时，其相态为（  ）。

9.绝热闪蒸过程，饱和液相经节流后会有（）产生，节流后的温度（ ）。

二、选择题

1.溶液的蒸气压大小（ ）

a.只与温度有关b.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关

c.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关

2.对两个不同纯物质来说，在同一温度压力条件下汽液相平衡K值越大，说明该物质沸点（ ）

a.越低b.越高c.不一定高，也不一定低

3.汽液相平衡K值越大，说明该组分越（ ）

a.易挥发b.难挥发c.沸点高d.蒸汽压小

4.气液两相处于平衡时（ ）

a.两相间组份的浓度相等b.只是两相温度相等

c.两相间各组份的化学位相等  d.相间不发生传质

5.当物系处于泡、露点之间时，体系处于（ ）系统温度大于露点时，体系处于（ ）系统温度小于泡点时，体系处于（ ）。

a.饱和液相b.过热蒸汽c.饱和蒸汽d.气液两相e.过冷液体

6.闪蒸是单级蒸馏过程，所能达到的分离程度（ ）

a.很高b.较低c.只是冷凝过程，无分离作用d.只是气化过程，无分离作用

7.下列哪一个过程不是闪蒸过程（ ）。

a.部分气化b.部分冷凝c.等焓节流d.纯组分的蒸发

8.等焓节流之后（ ）

a.温度提高b.压力提高c.有气化现象发生,压力提高d.压力降低，温度也降低

9.A、B两组份的相对挥发度αAB越小（ ）

a.A、B两组份越容易分离b.A、B两组分越难分离

10.计算溶液泡点时，若

，则说明（）

a.温度偏低b.正好泡点c.温度偏高

11.在一定温度和压力下，由物料组成计算出的

，且

，该进料状态为（）

a.过冷液体b.过热气体c.汽液混合物

12.计算溶液露点时，若

，则说明（）

a.温度偏低b.正好泡点c.温度偏高

13.进行等温闪蒸时，对满足什么条件时系统处于两相区（）

a.

b.

c.

d.

14.当把一个常人溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（），当把一个气相冷凝时，开始产生液滴点叫作（）

a.露点b.临界点c.泡点d.熔点

三、名词解释

1.分离过程：

将一股式多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。

机械分离过程：

原料本身两相以上，所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。

传质分离过程：

传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。

按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。

2.相平衡：

混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。

从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。

3.相对挥发度：

两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。

4.泡点温度：

当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。

露点温度：

当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。

5.气化率：

气化过程的气化量与进料量的比值。

冷凝率：

冷凝过程的冷凝量与进料量的比。

四、计算题

1.以烃类蒸汽混合物含有甲烷

（1）5%，乙烷

（2）10%，丙烷（3）30%及异丁烷（4）55%。

试求混合物在25℃时的露点压力（初值设为101.3KPa，只需二次试差计算）与泡点压力（初值设为1550KPa，只需二次试差计算）。

2.丙酮

（1），乙腈

（2）和硝基甲烷（3）体系可按完全理想系处理，各组分的饱和蒸汽压方程

式中蒸汽压单位为kPa,温度单位为℃。

（1）已知t=70℃y1=0.50y2=0.30y3=0.20求P和xi。

（2）已知P=80kPax1=0.30x2=0.45x3=0.25求T和yi。

计算至二次迭代结束。

3.氯仿

（1）-乙醇

（2）二元体系，55℃时活度系数方程为

55℃时，氯仿、乙醇的饱和蒸汽压

求

（1）该体系在55℃,x1=0.1,x2=0.9时P-x-y数据；

（2）如有恒沸点，确定恒沸组成和恒沸压力。

4.丙醇

（1）和水

（2）体系的汽液平衡问题。

已知T=353.15K，汽相中丙醇的摩尔分数y1=060，353.15K时各组分的饱和蒸汽压P1s=92.59kPa，P2s=47.38kPa，活度系数可用Wilson方程计算

求露点压力P和液相组成x1,x2。

计算至二次迭代结束。

5.计算甲醇

（1）-水

（2）体系在P=0.1013MPa、x1=0.4的T、y1、y2的汽液平衡。

已知wilson方程能量参数g12-g11=1085.13J/mol,g21-g22=1631.04J/mol

甲醇、水的Antoine方程及液相摩尔体积与温度的关系

V1=64.509-19.716×10-2T+3.8735×10-4T2

V2=22.888-3.642×10-2T+0.685×10-4T2

单位Pis,bar;Vi,cm3/mol;T,K。

计算至二次迭代结束。

6.进闪蒸器的物流组成（摩尔分率）为20％正丁烷

（1），50％正戊烷

（2）和30％正己烷（3），闪蒸压力lMPa，闪蒸温度132℃。

计算汽液两相分率和组成。

已知在上述条件下，各组分的汽液平衡常数值为

Kl＝2.13，K2＝1.10，K3＝0.59。

计算至二次迭代结束。

第三章习题

一、填空题

1.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。

2.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。

3.精馏有（）关键组分，这是由于（）的缘故。

吸收有（）关键组分，这是因为（）的缘故。

4.在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用（）或（）进行物料预分布。

5.关键组分的相挥发度越大，精馏过程所需的最少理论板数（）。

分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（ ）。

进料中易挥发含量越大，精馏过程所需的最少理论板数（）。

6.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（）偏差的非理想溶液。

在萃取精馏中所选的萃取剂希望而与塔底组分形成具有（）偏差的非理想溶液。

7.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（）。

采用液相进料萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（）。

8.在萃取精馏中所选的取剂使A1P值越（）越好,溶剂的选择性（ ）。

要提高萃取剂的选择性，可（）萃取剂的浓度。

9.萃取精馏中，萃取剂是从塔（）出来。

恒沸剂与组分形成最低温度恒沸物时，恒沸剂从塔（）出来。

10.当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（）作用。

11.均相恒沸物在低压下其活度系数之比γ1/γ2应等于（ ）与（ ）之比。

12.恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（）以上。

13.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（ ）板被吸收。

吸收中平衡数大的组分主要在塔内（ ）板被吸收。

对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（）合成。

14.吸收中平衡常数大的组分是（ ）吸收组分。

吸收中平衡常数小的组分是（ ）吸收组分。

吸收因子为（），其值可反应吸收过程的（）。

吸收因子越大对吸收越（ ）。

温度越高对吸收越（ ）。

压力越高对吸收越（ ）。

吸收因子A（  ）于平衡常数。

吸收因子A（ ）于吸收剂用量L。

吸收因子A（ ）于液气比。

用于吸收过程的相平衡关系可表示为（）。

15.吸收剂的再生常采用的是（），（），（）。

对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（）的流程。

16.解吸收因子定义为（），用于解吸过程的相平衡关系为（）。

二、选择题

1.当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（ ）

a.提高进料量b.降低回流比c.提高塔压d.提高回流比

2.当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确（ ）

a. 所需理论板数最小b.不进料c.不出产品d.热力学效率高

3.吉利兰关联图，关联了四个物理量之间的关系，下列哪个不是其中之一（ ）

a.最小理论板数b.最小回流比c.理论版d.压力

4.下列关于简捷法的描述那一个不正确（ ）

a.计算简便b.可为精确计算提供初值c.所需物性数据少d.计算结果准确

5.选择的萃取剂最好应与沸点低的组分形成（）

a.正偏差溶液b.理想溶液c.负偏差溶液

6.当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节（）

a.加大回流比b.加大萃取剂用量c.增加进料量

7.如果二元物系,γ1>1,γ2>1,则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）如果二元物系，γ1<1,γ2<1,则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）如果二元物系，γ1=1,γ2=1,则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）

a.正偏差溶液b.理想溶液c.负偏差溶液d.不确定

8.如果二元物系，A12>0,A21<0,则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）如果二元物系，A12<0,A21>0,则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）如果二元物系,A12=0,A21=0,则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）

a.正偏差溶液b.理想溶液c.负偏差溶液d.不确定

9.关于萃取精馏塔的下列描述中，那一个不正确（ ）

a.气液负荷不均，液相负荷大b.回流比提高产品纯度提高c.恒摩尔流不太适合d.是蒸馏过程

10.萃取塔的汽、液相最大的负荷处应在（ ）

a.塔的底部b.塔的中部c.塔的项部

11.在一定温度和组成下，A，B混合液的总蒸汽压力为P，若

，且

，则该溶液（）

a.形成最低恒沸物b.形成最高恒沸物c.不形成恒沸物

12.二元理想溶液的压力组成图中，P-X线是（ ）形成二元最高温度恒沸物的溶液的压力组成图中，P-X线是（ ）

a.曲线 b.直线 c.有最高点d.有最低点

13.在均相恒沸物条件下，其饱和蒸汽压和活度系数的关系应用（ ）

14.如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）

a.正偏差溶液b.理想溶液c.负偏差溶液d.不一定

15.关于均相恒沸物的那一个描述不正确（ ）

a.P-X线上有最高或低点b.P-Y线上有最高或低点

c.沸腾的温度不变d.部分气化可以得到一定程度的分离

16.下列哪一个不是均相恒沸物的特点（ ）

a.气化温度不变b.气化时气相组成不变c.活度系数与饱和蒸汽压成反比d.冷凝可以分层

17.关于恒沸精馏塔的下列描述中，那一个不正确（ ）

a.恒沸剂用量不能随意调b.一定是为塔项产品得到

c.可能是塔顶产品，也可能是塔底产品d.视具体情况而变

18.对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（ ）

a.一定是做为塔底产品得到b.一定是为塔顶产品得到

c.可能是塔项产品，也可能是塔底产品d.视具体情况而变

19.吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施不包括（）

a.提高压力b.升高温度c.增加液汽比d.增加塔板数

20.下列哪一个不是吸收的有利条件（ ）

a.提高温度b.提高吸收剂用量c.提高压力d.减少处理的气体量

21.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

22.平衡常数较小的组分是（ ）

a.难吸收的组分b.最较轻组份c.挥发能力大的组分d.吸收剂中的溶解度大

23.易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（ ）

a.塔顶板b.进料板c.塔底板

24.平均吸收因子法（ ）

a.假设全塔的温度相等b.假设全塔的压力相等c.假设各板的吸收因子相等

25.在吸收操作过程中，任一组分的吸收因子Ai与其吸收率Φi在数值上相应是（ ）

a.Ai<Φib.Ai=Φic.Ai>Φi

三、名词解释

1.回流比：

回流的液的相量与塔顶产品量的比值。

2.精馏过程：

将挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中同时多次地部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组成的过程。

3.精馏的最小回流比：

精馏时有一个回流比下，完成给定的分离任务所需的理论板数无穷多，回流比小于这个回流比，无论多少块板都不能完成给定的分离任务，这个回流比就是最小的回流比。

实际回流比大于最小回流比。

4.理论板：

离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。

5.萃取剂的选择性：

加溶剂时的相对挥发度与未加溶剂时的相对挥发度的比值。

6.萃取精馏：

向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分P，P体系中任何组分形成恒沸物，从塔底出来的精馏过程。

7.共沸精馏：

向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分P，P体系中某个或某几个组分形成恒沸物，从塔顶出来的精馏过程。

8.吸收过程：

按混合物中各组份溶液度的差异分离混合物的过程叫吸收过程。

9.吸收因子：

操作线的斜率（L/V）与平衡线的斜率（KI）的比值。

10.绝对吸收率：

被吸收的组分的量占进料中的量的分率。

四、简答题

1.简述精馏过程最小回流和全回流时的特点。

最小回流比是馏的极限情况之一，此时，未完成给定的分离任务，所需要理论经板数无穷多，如果回流比小于最小回流比，则无论多少理论板数也不能完成给定的分离任务。

全回流是精馏的极限情况之一。

全回流所需的理论板数最少。

此时，不进料，不出产 品。

2.简述简捷法的特点。

简捷法是通过N、Nm、R、Rm四者的关系计算理论的板数的近似计算法，其计算简便，不需太多物性数据，当要求计算精度高时，不失为一种快捷的方法，也可为精确计算提供初值。

3.萃取精馏塔如果不设回收段，把萃剂与塔顶回流同时都从塔顶打入塔内，将会产生什么后果，为什么？

在萃取精馏中不设回收段，将会使入塔顶的萃取剂得不到回收，塔顶产品夹带萃取剂，从而影响产品的纯度，使塔顶得不到纯净的产品。

4.从热力学角度简述萃取剂的选择原则。

萃取应能使的体系的相对挥发度提高，即与塔组分形成正偏差，与塔组分形成负偏差或者理想溶液。

5.工艺角度简述萃剂的选择原则。

a.容易再生，即不起化学反应、不形成恒沸物、P沸点高；

b.适宜的物性，互溶度大、稳定性好；c.价格低廉，来源丰富。

6.吸收的有利条件是什么？

低温、高压、高的气相浓度、低的液相浓度、高的用量、低的气相量。

7.试分板吸收因子对吸收过程的影响

吸收因子A=L/（VKi），吸收因子越大对吸收有利，所需的理论板数越少，反之亦然。

8.在吸收过程中，若关键组分在操作条件下的吸收因子A小于设计吸收率Φ，将会出现什么现象？

此时，吸收塔无论有多少块理论板也完不成给定的分离任务，只能达到小于等于A的 吸收率。

正常操作时，A应大于吸收率Φ。

五、计算题

1.某连续精馏塔的进料、馏出液、釜液组成以及平均条件下各组分对重关键组分的平均相对挥发度如下：

组分

A

B

C

D

∑

0.25

0.25

0.25

0.25

1.00

0.50

0.48

0.02

/

1.00

/

0.02

0.48

0.50

1.00

5

2.5

1

0.2

进料为饱和液体进料。

试求：

a.最小回流比

（设初值=1.3，只需二次试差计算）；

b.若回流比

，用简捷法求理论板数

。

2.在一精馏塔中分离苯（B）、甲苯（T）、二甲苯（X）和异丙苯（C）四元混合物。

进料量200mol/h，进料组成分别为ZB=0.2,ZT=0.3,ZX=0.1,ZC=0.4（mol%）。

塔顶采用全凝器，饱和液体回流。

相对挥发度数据为αBT=2.25，αTT=1.0，αXT=0.33，αCT=0.21。

规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。

试求：

（1）全回流下所需的最少理论板数和各组分在塔顶、塔釜的浓度组成；

（2）当R=1.2Rm时所需的实际理论板数。

3.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为

，

，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

（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？

（设初值为352K,不需试差计算）

4.甲醇

（1）-丙酮

（2）在55.7℃时形成恒沸物，其恒沸组成为

，水和苯均可作为萃取剂进行萃取精馏以分离甲醇和丙酮，试通过计算确定水（3）与苯（4）的选择度，并据理说明哪种萃取剂更佳及塔顶馏出液各为何种物质？

已知：

；

；

；

；

；

；

；

；

；

；

5.以水为溶剂对醋酸甲酯

（1）-甲醇

（2）溶液进行萃取精馏分离。

料液的

=0.649（摩尔分率），呈露点状态进塔。

要求塔顶馏出液中醋酸甲酯的浓度

=0.95，其回收率为98%。

选取塔的精馏段中溶剂的浓度

=0.8，操作回流比为最小回流比的1.5倍。

组分1和2在共沸点54℃时的蒸汽压为P1S=90.24KPa,P2S=65.98KPa。

试计算溶剂与料液之比和所需的理论板数。

经研究，此三元系中各组分活度系数可按式（3-22）计算，查得的端值常数为：

=1.0293，

=0.9464，

=2.9934,

=1.8881，

=0.8289，

=0.5066,C

0

6.某裂解气组成及操作条件下各组分的相平衡常数如下表所示：

组分

H2

CH4

C2H4

C2H6

C3H6

i-C4H10

∑

0.132

0.3718

0.3020

0.097

0.084

0.0132

1.000

Ki

无穷大

3.15

0.72

0.5

0.145

0.056

现拟以i-C4H10馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%的乙烯，原料气的处理量为100kmol/h，塔的操作压力为4.052Mpa，塔的平均温度按-14℃计，求：

①为完成此吸收任务所需最小液气比。

②操作液气比若取为最小液气比的1.5倍，试确定为完成吸收任务所需理论板数。

③各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。

④塔顶应加入的吸收剂量。

④塔底的吸收液量。

第四章习题

一、填空题

1.严格计算法有三类，即（），（），（）。

2.当两个易挥发的组分为关键组分时，则以（）为起点逐板计算。

3.三对角矩阵法沿塔流率分布假定为（）。

三对角矩阵法的缺陷是（）。

4.对宽沸程的精馏过程，其各板温度变化由（）决定，故可由（）计算各板的温度。

对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（）决定，故可由（）计算各板的温度。

5.流率加合法在求得

后，由（）方程求

，由（）方程求

。

二、选择题

1.当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算（）

a.塔顶往下b.塔釜往上c.两端同时算起

2.从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的

比由提馏段操作线方程计算得更大，则加料板为（）a.j板b.j+1板c.j+2板

3.流率加和法在求得

后由什么方程来求各板的温度（）

a.热量平衡方程b.相平衡方程c物料平衡方程

4.三对角矩阵法在求得

后由什么方程来求各板的温度（）

a热量平衡方程b.相平衡方程c物料平衡方程

三、简答题

1.简述逐板计算法的进料位置的确定原则。

使全塔理论板数最少为原则，看分离效果的好坏来确定。

从塔底向上计算时,xlk/xhk 越大越好，从塔项往下计算时,ylk/yhk越小越好。

2.简述逐板计算法的计算起点的选择原则。

以组分的组成估算最精确的误差最小的那块板开始逐板计算。

第六章习题

一、填空题

1.常见复杂分离塔流程有（），（）,（）。

设置复杂塔的目的是为了（）。

2.精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（），（）和（）。

3.对多组分物系的分离，从节能的角度分析应将（）或（）的组分最后分离。

从节能的角度分析进料中含量高的组分应（）分离。

4.热力学效率定义为（）消耗的最小功与（）所消耗的净功之比。

分离最小功是分离过程必须消耗能量的下限它是在分离过程（）时所消耗的功。

在相同组成下，分离成纯组分时所需功（）分离成两个非纯组分时所需的功。

5.简单精馏塔是指（）

a.设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置b.有多股进料的分离装置c.仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备

6.有一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料组成和相对挥发度a值如下，现有A、B 两种方案可供选择，你认为哪种方案合理？

为什么？

异丁烷正丁烷戊烷

摩尔%  253045

a值1.241.000.34

由于正丁烷和异丁烷是体系中最难分的组份，应放在最后分离；进料中戊烷含量高，应尽早分出。

所以方案B是合理的。

三、计算题

1.乙醇-苯-水系统在101.3kPa，64.86℃形成恒沸物，其组成为22.8mol%乙醇a.，53.9mol%苯b.和23.3mol%水c.，利用恒沸点气相平衡组成与液相组成相等这样有利条件，计算在64.86℃等温分离该恒沸混合液成为三个纯液体产物所需的最小功。

2.含乙烯32.4%的乙烯-乙烷混合物于2Mpa压力下进行蒸馏，塔顶为纯乙烯，温度为239K，塔釜为纯乙烷、温度为260K，正常操作下，塔釜加入热量为8800kJ/kg乙烯，试计算分离净耗功为多少？

3.试求环境温度下，下表所示的气体分离过程的最小功。

组分

C2

C3

n-C4

n-C5

n-C6

∑

进料kmol/h

30

200

370

350

50

1000

产品1kmol/h

30

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8

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