青岛科技大学分离工程期末复习题.docx

-、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（嫡减）过程。2.分离过程中按有无物质传递现象发生来划分，分离过程可分为（机械分离）和（传质分离）。3.对单相物流的独立变量数为（c+2）,对相平衡物流的独立变量数为（c+2）。4.若组成为Zi的物系,Z/K,<1时其相态为（过热蒸汽）。5.非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（全回流）时分布-致。6.精做塔计算中每个级由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。7.逐级计算法从下到上采用（泡点温度）计算多组分精饲的各级温度。8.对宽沸程的精做过程，其各级的温度变化由（流率变化）决定，故可由（热量衡算）计算各级的温度。9.常见复杂分离塔流程有（多股进料），（侧线采出），设中间冷凝或中间再沸器。10.描述多级分离过程的数学模型为（MESH方程）。11.吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。12.精僻过程的不可逆性主要表现在（流体流动）、（传热）、（传质）方面。13.衡量分离过程的难易程度用（分离因子）表示，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（级效率）来表示。14.根据泡、露点的概念，精馆塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的（露点），塔釜温度即为对应塔釜液相组成的（泡点）。15.若组成为Zj的物系,gK,Z<1时其相态为（过冷液体）。16.要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。17.逐级计算起点选择应从组成（精确）的一端算起，逐级计算法从上到下采用（露点温度）计算多组分精循的各级温度。18.特殊精饱是既加入（能量分离剂），又加入（质量分离剂）的精慌过程。19.流量加合法在求得/后，由（三）方程求匕，由（三）方程求4。20.多组分精恒根据指定设计变量不同可分为（操作）型计算和（设计）型计算。21.在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于）分离成两个非纯组分时所需的功。22.当板上液体达到完全混合时，点效率（等于）气相默弗里板效率。23.吸收过程各级的温度采用（热量衡算）来计算。24.根据单级萃取流程的不同组合，多级萃取流程有（错流流程）、（逆流流程）、分'离萃取等。25.分离过程可分为（机械分离）和传质分离两大类。其中传质分离过程的特点是过程中有（质量传递）现象发生。常见的传质分离过程有（精谣）、（吸收）、（萃取）.26.若组成为Zj的物系，ZiKi<1时其相态为（过热蒸汽）。27.非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（全回流）时分布一致。28.通常所说多组分精馆的FUG简捷计算法中，F代表（Fenske）方程，用于计算（NG,U代表（UnderWoOd）公式，用于计算（Rm），G代表（GilliIand）关联，用于确定（实际理论板数N）。29.描述多级分离过程的数学模型为（MESH方程）。30.效率常见的表示方法有（全塔效率）、（默弗里板效率）和（点效率）31.常见的精恨节能技术有（多效精循）、（热泵精循）、（采用中间冷凝器和中间再沸器的精循）和SRV精循。32.按所依据的物理化学原理，传质分离过程可以分为（平衡）分离过程和（速率）分离过程，常见的平衡分离过程有（精做）、（吸收）、（闪蒸）。33.根据泡、露点的概念，精Ig塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的（露点），塔釜温度即为对应塔釜液相组成的（泡点）。34.特殊精憎是既加入（能量分离剂），又加入（质量分离剂）的精馆过程。35.要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。36.多组分吸收简捷计算中所用到的Horton-Franklin方程关联了（吸收因子）、（吸收率）和（理论板数）。37.多组分多级分离过程严格计算中围绕平衡级所建立的MESH方程分别是指（物料衡算方程）、（相平衡关系）、（组分摩尔分率加和方程）和（热量衡算方程）。38.分离的最小功表示（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）。39.当板上液体达到完全混合时，点效率（等于）气相默弗里板效率。二、选择题1.分离过程的特征是该过程是（C）A燃增过程；B不变化过程；C懒减少过程；D自发过程2.平衡常数计算式K,=p；/P在（A）条件下成立.A气相是理想气体，液相是理想溶液；B气相是理想气体，液相是非理想溶液；C气相是理想溶液，液相是理想溶液：D气相是理想溶液，液相是非理想溶液3.平均吸收因子法（C）A假设全塔的温度相等：B假设全塔的压力相等：C假设各级的吸收因子相等；D假设全塔的气液相流率相等4.当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐级计算（A）A塔顶往下；B塔釜往上；C两端同时算起5.当板上液体达到完全混合时，点效率与板效率的关系为（B）AEMV>Eoc;BEmv=Eog;CEmv<Eog6.如果二元物系，rl>l,r2>l,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不确定7.当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用（B）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；D减少进料量8.多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是（C）A恒温操作；B恒摩尔流；C贫气吸收；D富气吸收9.塔板上液层越厚，气泡越分散，表面湍动程度越高，则点效率（A）A越高；B越低；C无必然联系；D不变10.下列性质哪一个不是超临界流体具有的性质（C）A类似液体的密度；B类似气体的扩散系数；C类似气体的粘度11、当分离因子为（B）表示组分i及/之间并没有被分离A司>1；Baj=1；CG>0；Da；<112、对于气体为理想气体，液体为非理想溶液的二元物系，形成恒沸物时需满足下条件（A）aa.:B>4；ca<4,D互=42Pl%Pl2Pl2P213、易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（CA塔顶级；B进料级；C塔底级；D全塔平均吸收14、当两个易挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐级计算（B）A塔顶往下:B塔釜往上；C两端同时算起15、当板上液体呈活塞流，即不完全混合时，则（B）AFe=O:BPe=:C0<Fe<8：DFe<016、如果二元物系，rl=l,r2=l,则此二元物系所形成的溶液一定是（B）.A正偏差溶液；B理想溶液：C负偏差溶液；D不确定17、萃取精做过程的萃取剂最好应与沸点低的组分形成（A）A正偏差溶液；B理想溶液：C负偏差溶液：D不一定18、吸收操作中，若要提高关健组分的相对吸收率应采用最有效措施是（A）A提高压力；B升高温度；C增加液气比；D增加塔级数19、在相同的组成卜，分离成纯组分时所需的功与分离成两非纯组分时所需的功（A）A更大；B相等；C更小20、下列物质哪一个不适合做超临界流体（A）A水；B二氧化碳；C乙烯；D丙烯21、分离过程的特征是该过程是（C）A嫡增过程；B燃不变化过程；C懒减少过程；D自发过程22、平衡常数计算式Kj=p?/"在（A）条件下成立。A气相是理想气体，液相是理想溶液：B气相是理想气体，液相是非理想溶液：C气相是理想溶液，液相是理想溶液；D气相是理想溶液，液相是非理想溶液23、当板上液体达到完全混合时，点效率与板效率的关系为（B）AEmv>EogxBEmv=Eoc;CEmv<Eog24、在多组分混合物的吸收过程中，不同组分和不同塔段的吸收程度是不同的。（B）一般主要在靠近塔顶的几级被吸收，在其余级变化很小。A关键组分；B轻组分；C重组分25、当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐级计算（A）A塔顶往下；B塔釜往上；C两端同时算起26、当分离因子为（B）表示组分i及j之间并没有被分离A>15B词=1：CN>0：Daj<127、假设相对挥发度与组成关系不大且不同组分的塔板效率相同，通过对若干不同组分系统的精循计算结果分析研究发现，（C）下组分的分配比接近于实际操作回流比下的组分分配比。A高回流比；B低回流比；C全回流；D最小回流比28、对于气体为理想气体，液体为非理想溶液的二元物系，形成恒沸物时需满足下条件（A）A区BA>4?CXDA=4/2Pl%Pl/2AYlP229、易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（C）A塔顶级:B进料级；C塔底级；D全塔平均吸收30、当板上液体呈活塞流，即不完全混合时，则（B）AFe=O:BPiCOc尸e<°0:DFe<O三、简答题1.怎样用分离因子判断分离过程进行的难易程度？分离过程的特征：分离某种混合物成为不同产品的过程，是个燃减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功（或输入能量）方能进行。分离因子的定义为a；=l根据实际产品组成用分离因子判断分离过程进行的难易程度，即分离因子与1相差越远，则可达到有效的分离。蜀=1,则表示组分i及j之间并没有被分离；a/l,组分i富集于1相，而组分j富集于2相；ajl，组分i富集于2相，而组分j富集于1相。2、组分的吸收因子是怎样定义的，推导i组分的吸收相平衡方程。吸收因子是综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的个无因次数群.i组分的吸收因子根据理论板的概念，任一组分离开塔板"的气液两相组成达到平衡。Kj=K（IjXX“或K=K“XX”如果用V表示任一组分的气相和液相流率，而%分别为离开同一板的气相和液相流率。或/=Av3、说明三对角矩阵法和流量加和法的计算原理和主要不同点。三对角矩阵法一般用于精循计算，精循是双向传质，在精循操作中，汽液两相接触，汽相中的较重组分向液相中传质（冷凝），液相中的较轻组分向汽相中传质（汽化），所以传质过程是在两相中交替进行。当轻、重组分的分子汽化潜热相近时，塔内可以近似看作恒摩尔流，而不至于引起太大的误差。在精饱过程中，由于气化潜热与冷凝潜热相互利用，在整个塔内的温度变化范围不是很大，而且从塔顶向下，温度逐渐升高每块板上由于组成改变而引起的温度变化，可用泡露点方程定出。而流量加和法用于吸收系统，一般吸收剂是不易挥发的液体，气相中的某些组分不断溶解到不易挥发的吸收剂中，属于单向传质在吸收过程中，气相的量是不断减少，而液相的量在不断的增加，除非是贫气吸收，气液相流量在塔内不能视为常数，不能用恒摩尔流的假设，从而就增加了吸收计算的复杂性。而吸收过程由于气相中易溶组分溶解到溶剂中，会放出溶解热，这一热效应会使液相和气相的温度都升高，而温度升高又将影响到溶解的量，而溶解量又与溶质的溶解量有关系，因而气相中各组分沿塔高的溶解量分布不均衡，这就导致了溶解热的大小以至吸收温度变化是不均匀的，所以不能用精循中常用的泡露点方程来确定吸收塔中温度沿塔高的分布，通常要采用热量衡算来确定温度的分布。4,简述恒沸精俑、反应精循和加盐精饲。(I)恒沸精僧。通常恒沸精循中的恒沸剂是由塔顶蒸出，恒沸精t因受组成的限制，操作条件比较苛刻，恒沸精馆即可用于连续操作，也可用于间歇操作，恒沸精馆的操作温度在同样压力下一般相对萃取精悟要低，更宜于分离热敏性物料，恒沸精循通常用于脱除相对含量较少的组分。(2)萃取精悟。萃取精tg可以在较大范围内变化，操作比较容易，萃取精情不宜用于间歇操作，萃取精情常来分离物性相似，且相对含量较大的物系，常用于较大的连续生产装置。(3)加盐萃取精做。加盐萃取精情是在萃取精情中加入固体盐，由于盐对相对挥发度的影响比一般溶剂在得多，在很低的盐浓度下，相对挥发度可以提高好几倍，因此在加盐萃取精循中，盐的浓度一般只是混合溶液的百分之几，盐的加入，可使萃取剂浓度大大降低，可以减小塔径，降低溶剂的回收量及循环量，具有独特的优点和效能。5.说明分离过程的特征和与分离工程的区别？分离过程的特征：分离某种混合物成为不同产品的过程，是个燃减小的过程，不能自发进行，因此需要外界对系统作功(或输入能量)方能进行。分离过程是将-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。分离工程是研究分离过程中分离设备的共性规律，分离与提纯的科学。6.怎样用简捷法计算吸收过程的理论板板数。简捷法计算吸收过程的理论板板数步骤：确定关键组分的吸收率。由尹美求N：K为由全塔的平均温度、压力确定。2)实际%=(122乂/匚A关=/3)由A关，0关查图或用公式计算N。由克雷姆塞尔图横轴上的A关引一垂线和引自纵轴上的0关值水平相交，交点即为所求的N。或47.简述精健和吸收过程的主要不同点。(1)原理不同。吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。精馆利用组分间相对挥发度不同使组分分离。(2)塔式不同.（3）传质形式不同。吸收是单向传质，精情是双向传质。（4）温度范围、变化不同。（5）物料的预分布不同。（6）精循有两个关键组分，吸收只有一个关键组分。（7）组分分布不同8.萃取精偏的原理是什么？说明影响萃取剂选择性的因素有哪些？答：实质：（1）原分离物系中两组分沸点相近，非理想性不大的物系，加入萃取剂的作用是萃取剂与其中-个组分或两个组分形成非理想溶液，从而改变了远组分间的相对挥发度。（2）当原溶液为非理想物系，以至形成恒沸物而难以分离，则萃取剂起稀释作用，从而减弱了原分子间的相互作用，使相对挥发度改变。选择性：因为IgS12Xj1fs-A,；（1-2a；）萃取剂本身性质的影响选择的萃取剂应与组分1形成正偏差非理想溶液，选择的萃取剂应与组分2形成负偏差非理想溶液或理想溶液。物系本身性质的影响A；2>0,则哥0.5;尚2<O,则xf<0.5当不满足此条件时，可采用萃取剂中间采出的流程以避免上述情况。萃取剂浓度的影响VIgS12OCX*，xs=06°89、简单平衡级的设计变量。解：思路1：4股物流均视为单相物流总变量数M=4（c+2）=4c+8独立方程数物料衡算式热量衡算式12f-+3M= M-NC = 4c + 8 - (2c+3) = 2c+5相平衡组成关系式平衡温度等式平衡压力等式合计故设计变量思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数M=3（c+2）独立方程数M：物料衡算式C个，热量衡算式1个，共c+1个设计变量数Ni=NLM=3c+Jc+l）=2c+510、画出其萃取精馆工艺流程。答：从萃取剂的选择性计算中可以看出Ig工=工缘一救一片式I-Nl若组分1与组分2所形成溶液具有正偏差（%>0）,那么当R<0.5时，即使从-&s>0,也有可能使IgSl2<0,即加入萃取剂后，将使分离变得更困难,.%2>0,贝 JR>O.5: Af2 <0 ,则 X<0.5可采用萃取剂中间采出或中间加入的流程以避免上述情况。新鲜料革当不满足此条件时,林取精m塔溶剂网收塔11、吸收因子是怎样定义的，推导i组分的吸收相平衡方程。吸收因子是综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的一个无因次数群。i组分的吸收因子A=-根据理论板的概念，任一组分离开塔板"的气液两相组成达到平衡。KJ=K“jxx,j，或y”=K“xx”如果用v,表示任-组分的气相和液相流率，而VU分别为离开同板的气相和液相流率。或/=AV12、对角矩阵法和流量加和法的计算原理和主要不同点。答：三对角矩阵法一般用于精询计算，精询是双向传质，在精循操作中，汽液两相接触，汽相中的较重组分向液相中传质（冷凝），液相中的较轻组分向汽相中传质（汽化），所以传质过程是在两相中交替进行。当轻、重组分的分子汽化潜热相近时，塔内可以近似看作恒摩尔流，而不至于引起太大的误差。在精馀过程中，由于气化潜热与冷凝潜热相互利用，在整个塔内的温度变化范围不是很大，而旦从塔顶向下，温度逐渐升高。每块板上由于组成改变而引起的温度变化，可用泡露点方程定出。（5分）而流量加和法用于吸收系统，一般吸收剂是不易挥发的液体，气相中的某些组分不断溶解到不易挥发的吸收剂中，属于单向传质。在吸收过程中，气相的量是不断减少，而液相的量在不断的增加，除非是贫气吸收，气液相流量在塔内不能视为常数，不能用恒摩尔流的假设，从而就增加了吸收计算的复杂性。而吸收过程由于气相中易溶组分溶解到溶剂中，会放出溶解热，这，-热效应会使液相和气相的温度都升高，而温度升高又将影响到溶解的量，而溶解量又与溶质的溶解量有关系，因而气相中各组分沿塔高的溶解量分布不均衡，这就导致了溶解热的大小以至吸收温度变化是不均匀的，所以不能用精循中常用的泡露点方程来确定吸收塔中温度沿塔高的分布，通常要采用热量衡算来确定温度的分布。13、计算分配器的设计变量。解：总变量数Nv=3（c+2）=3c+6独立方程数Nc物料衡算式能量衡算式组成关系式平衡温度等式平衡压力等式2c+2Ni= Nv - Nc = 3c + 6(2c+2) = c÷4合计故设计变量14、画出液相进料的萃取精恒工艺流程。答：液相进料时L=L + qF, XSS + LSL + gF + S为维持塔内萃取剂浓度恒定，需在进料处加入适量的萃取剂。15、当吸收效果不好时，能否用增加塔级数来提高吸收效率，为什么？答：从吸收因子图可以看出：当A-定时，即L/V一定时，则N增加增加，即随着级数的增加，吸收率增加，但增加的越来越慢，特别是N超过10级以后。此外吸收过程主要是吸收塔的顶、釜两个理论级，通常吸收塔的理论级数不需要很多。因为增加塔级数并不能显著改善吸收效果，相反却使设备费用和操作费用大幅度上升，当吸收效果不好时，一般不用增加塔级数来提高吸收效率，要提高吸收率，比较有效的方法时增加压力和降低吸收温度。16、精健过程的不可逆性表现在哪些方面？节省精循过程能耗有哪些措施？答：（1）流体流动，在流体流动时有压力降，当塔级数较多时，压力降也要加大，同时塔顶釜的温差也会加大，亦即可f,增大传热一定温度梯度的热量传递塔再沸器和冷凝器中介质存在温差，因温差传热过程而引起的有效能损失为o=Q"(不同温度物流的直接混合，塔内上升蒸汽与下流液体直接接触产生热交换时的温差，是使精饵过程热力学下降的重要因素传质通过一定浓度梯度的质量传递或不同化学位物流的直接混合。即上升蒸汽与卜流液体进行传质过程时，两相浓度与平衡浓度的差别。节省精偏过程能耗的一些措施：（1）有效能的充分回收及利用：（2）减少过程的净耗功：（3）减少质量传递中的浓度梯度（Ay）：（4）多效精t®：（5）热泵精t®四、判断题，有错误的请改正1、分离因子相对于汽液平衡常数而言，随温度和压力的变化不敏感。（）2、多组分精循和吸收过程都是双向传质过程，规定分离要求时多组分精循过程最多只能指定2个关键组分，多组分吸收过程最多只能有1个关键组分.（X吸收是单向传质）3、对于一个具体的萃取精循过程，溶剂与原溶液中轻、重关键组分的相互作用不同及溶剂的稀释作用同时存在,均对相对挥发度的提高有贡献。到底哪个作用是主要的随溶剂的选择和原溶液的性质不同而异。（）4,分离过程的最小功为当分离过程可逆时，分离所消耗的功。（X分离过程的最小功为当分离过程完全可逆时，分离所消耗的功）5,精馆塔计算中每个级由于组成的改变而引起的温度变化，可用泡露点方程确定。（）。6、由芬斯克公式可看出，最少理论板数与进料组成有关，且公式计算的精确度在很大程度上取决于相对挥发度数据的可靠性。（X最少理论板数与进料组成无关）7,不同类型的分离过程，其热力学效率各不相同。一般来说，蒸发过程的热力学效率高于共沸精馆过程的热力学效率。（）8、关犍组分是分配组分，非关键组分是非分配组分。（X非关键组分不一定是非分配组分）9、分离程度越高，分离过程的最小功越大。（Y）10、萃取塔当塔顶产品不合格时，可采用加大回流比的方法。（X加大回流比对分离不利）