1、分离工程模拟题doc2.一桂类混合物送入精憾装置进行分离，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（见下图），你认为哪种方案合理？ 为什么？异丁烷正丁烷戊烷 异丁烷 正丁烷 戊烷摩尔 25 30 45 相对挥发度：1.24 1.00 0.34模拟考试试题（1）卷一、填空（每空2分，共20分）1、 气液传质分离过程的热力学基础是（）o如果所有相中的温度压力相等、每一组分的逸度也相等，则此时达到了 O2、 精憎塔计算中每块板温度变化是由于 改变，每块板上的温度利用确定。3、 多组分精憎根据指定设计变量不同可分为型计算和 型计算。4、 只在塔顶或塔釜出现的组分为 o5、 超滤是以
2、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。6、 吸收操作在传质过程上的主要特征是 二、推导分析（20分）1.由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。f MT）0台（K厂1）肖+ 1式中：&相平衡常数；屮气相分率（气体量/进料量）。三、简答（每题5分，共25分）1.在萃取精憎中，萃取剂在何处加入？为何？2.从热力学角度和工艺角度简述萃取精馆中萃取剂选择原则？3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？4.试分析吸附质被吸附剂吸附一脱附的机理？5.精憎过程全回流操作的特点？四、计算（1、2题10分，3题15分，共35分）1.将含苯0.6 （mol分数
3、）的苯（1）甲苯（2）混合物在101.3kPa下 绝热闪蒸，若闪蒸温度为94C,用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要 求？已知：94C 时 Pi=152. 56kPa P2=61.59kPa2.已知某乙烷塔，塔操作压力为28.8标准大气压，塔顶采用全凝器，并经分析得塔顶产品组成为：组分甲烷.乙烷.丙烷.异丁烷.总合组成XiD1.48 8810.160.36100% (摩尔)相平衡常数：5.4 1.20.370.18(20C)5.6 1.240.380.19(22C)试计算塔顶温度。3.气体混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1 （均为摩尔分数），用不 挥发的桂类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸
4、收率为81%,取丙烷在全塔 的平均吸收因子A=1.26,求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均 液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。IgA(注:2.溶液中1, 2组分形成均相共沸物，分析共沸时活度系数与饱和蒸汽 压之间的关系可用式：I=p表示。丫2 Pi三、 简答（每题5分，共20分）1.常压下分离苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系数法计算该物系 相平衡常数K的简化形式是什么方程？并说明理由。（提示： =里=P：歼 exp v扛心 _ P：）x； 处 P RT2.在萃取精馆中，由相对挥发度表达式分析，为什么在加入萃取剂 后会提高原溶液的相对挥发度？3.精憎过程的热力学不可逆性主要由
5、哪些原因引起？4.在固定床吸附过程中，什么是透过曲线？在什么情况下，吸附剂 失去吸附能力需再生？四、 计算（1、2题15分，3题10分，共40分）1.已知某精镭塔进料组成和操作条件下的平均相对挥发度如下：组分 A B C D E摩尔分率 0.06 0.17 0.32 0.45 1.00(%)均 2.58 1.99 1.00 0.84模拟考试试题 （2）卷一、填空（每空2分，共20分）1传质分离过程分为 两大类。2.一个多组分系统达到相平衡的条件是所有相中的 3.在变量分析中，固定设计变量通常指 。4.某二元系常压下汽液平衡数据在yx图中摘录如下：x1=0.25时, y 1=0.35； x1=0
6、.8时，yi=0.62,该系统一定形成共沸物，这是因为5.三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MESH方程按类型分为三组，即 、 、和 O6.精镭和吸收操作在传质过程上的主要斧别是7.在ABC三组分精馆中，有 个分离方案。&超滤是以压力差为推动力，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（20分）1.对再沸器（图1）进行变量分析，得出：汕、匕、小、，回答对可调设计变量如何指定。已知塔顶B的回收率为95%,塔釜C的浓度为0.9,按清晰分割法物 料衡算；不对非关键组分校核，计算最少理论板数。2.用水萃取精馆醋酸甲酯（1）与甲醇（2）二组分溶液，若
7、Xs=0.8,憾 出液量为100kmol/h,且馆出液中不含水，回流比取1.1,溶剂看成不 挥发组分，计算水的加入量。3.某气体混合物含甲烷95%,正丁烷5%,现采用不挥发的桂油进行吸 收，油气比为1 ： 1,进塔温度均为37C,吸收塔压力为304kPa,今 要从气体中吸收80%的丁烷，求所需理论板数。已知该条件下：K丁烷=1.12则该溶液（1）形成最低恒沸物，（2）形成最高恒沸物，（3）不形成恒沸物2分离最小功是指下面的过程中所消耗的功（1） 实际过程，（2）可逆过程，（3）完全可逆过程3流量加和法在求得&后，由什么方程求匚（1）热量平衡，（2）相平衡方程，（3）归一方程4当萃取塔塔顶产品不
8、合格时，可采用下列方法来调节（1）加大回流比，（2）加大萃取剂用量，（3）增加进料量。5最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽化潜热小的组分（1）增加，（2）不变，（3）减小6从塔釜往上逐板计算时，若由精憎段操作线方程计算的血/枷幕比由提憾段操作线方程计算的更大，则加料板为（1） j 板，（2） j+1 板，（3） j+2 板三、 简答题（20分）1、 萃取精/留的实质是什么？如何提高其选择性。2、 什么是恒沸精馆，如何用三角相图求解恒沸剂用量。3、 叙述用简捷法作萃取精憎过程理论板数的步骤。4、 精憎过程的不可逆性表现在那些方面，节省精憎过程能耗有哪些措施。5、 松弛法的开发思维是什么？具有何种
9、物理意义，写出其基本方程。四、 开发精憎过程的新算法需对哪几点做出选择和安排，以三对角矩阵 法为例说明之，并写出MESH方程，指出该法的缺陷与改进。（10分）五、 逐板计算法的计算起点如何选取，叙述从塔釜向上逐板计算的步骤。 （6分）六、 非清晰分割的基本思想是什么？怎样做物料的预分布？ （6分）七、 某汽相混合物的组成及平衡常数如下：一、 填空（20分）1分离过程是（ 来达到分离目的。2精憎有（）个关键组分，这是由于（3吸收过程在塔顶的限度为（中（4吸收的相平衡表达式为（下有利于吸收。5精馆塔计算中每块板由于（用（ ）确定。6设计变量分为可调设计变量和（单元设计变量的关系为（7 在塔顶和塔釜
10、（8吸收过程主要在吸收塔的（9对多组分物系的分离，应将（的组分放在最后进行分离。10在塔顶和塔釜同时出现的组分为（11萃取精憎塔在萃取剂加入口以上需设（12在超临界状态下流体具有（13膜分离是用天然或人工合成膜，以（ 力，对混合物进行分离、提纯和富集的方法二、 选择题（6分）的逆过程，因此需加入（）。）。）的缘故。）,由此规定了吸收剂),在(）操作）改变而引起的温度变化，可）,装置的设计变量与各）。时现的组分为）完成的。 或（）。）。）的特点）作推动1在一定温度和组成下，A、B混合物的总蒸汽压为P,若PjP,P“P,组分ABC组成（摩尔分数）0.20.350.45K； (T, C； P, at
11、m)0.02T/P0.15T/P0.01T/P1） 求P=2大气压时，混合物的露点温度，误斧判据可取0.001 o2） 上述混合物若温度为50C,试分析是否有液相存在。（12分）八、拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为IMpa操作温度为308K下的相平衡常数如下：组分甲烷乙烷丙烷异丁烷Vn+i26.56.54.512.5K.193.61.20.53（1） 计算操作液气比为最小液气比的1.15倍时异丁烷组分被吸收90%时所需的理论板数.（2） 各组分的吸收率。（3） 设计上述吸收操作流程。（12分）九、试求将下列溶液在等温、等压下分离成纯组分所需的最小分离功：C1）含苯44%的苯-甲苯
12、溶液；（2）含苯5%的苯-甲苯溶液；假设溶液为理想溶液，环境温度为20Co （8分）五、 含乙烯32.4%的乙烯-乙烷混合物于2Mpa压力下进行蒸馆，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88OOkJ/kg乙烯，试计算分离净耗功和热力学效率。（10分）六、 某混合物含丙烷（1） 0.451 （摩尔分数），异丁烷（2） 0. 183,正 丁烷（3） 0.366,在t=94C和p=2.41Mpa下进行闪蒸，试估算平衡时混 合物的气化分率及气相和液相组成。已知Ki=1.42, K2=0.86, K3=0.72o（12 分）七、 某厂裂解气组成（摩尔
13、）如下：13.2%氢、37.18%甲烷、30.2乙烯、 9.7%乙烷、&4%丙烯、1.32异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。 要求乙烯的回收率达到99%。该吸收塔处理的气体量为100kmol/h,操作条件下各组分的相平衡 常数如下：氢 甲烷 乙烯 乙烷丙烷异丁烷g 3.1 0.72 0.52 0.15 0.058操作液气化为最小液气比的1.5倍试求：（1）最小液气化；（2）（3）（4）（5）八、醋酸甲酯所需理论板数；各组份的吸收因子、吸收率塔顶尾气的组成及数量；塔顶应加入的吸收剂量（12分）（1）和甲醇（2）混合物系的范拉尔数（用In表示）为A12=1.029,A21=0.946,在54C
14、时，纯组分的饱和蒸气压数据分别为P10=677mmHg, P20=495mmHg 试判断：（1）在54C时有无恒沸物？ （2）形成什么样的恒沸物？ （10分）一、 简答题（25分）1、 简述绝热闪蒸过程的特点。2、 叙述用简捷法作普通精憎过程理论板数的步骤3、 简述萃取塔操作要注意的事项。4、 吸收的有利条件是什么？试分板吸收因子对吸收过程的影响5、 采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需几个塔？如何 安排这些塔的序列？二、 简述加盐萃取精馆是如何开发出来的（10分）三、 已知第一脱甲烷塔的进料组成及操作条件下各组分的相平衡常数如 下表所示，要求甲烷的蒸出率为98%,乙烯的回收率为9
15、6%,试按清晰 分割计算馆出液和釜液的组成。序号1234567组分h2ch4C2H4c2h6c3h6c3h8c4Xi摩尔33.85.833.225.70.500.200.70Ki/1.70.280.180.0330.0220.004（11 分）四、已知组分1和组分2所构成的二元系统，当处于汽-液-液平衡时， 两个平衡的液相组成如下：x2=0. 05, x/=0. 05,两个纯组分的饱和蒸气压 此时分别为P!0=0. 65amt, P2=0. 75atm,此对称系统的范拉尔常数（用Ln 表示）为A=3. 272,求： Y2, Y /（2） 平衡压力（3） 平衡的气相组成。（10分）16电渗析的离
16、子交换阳膜只让阳离子通过，是因为阳膜上存在（ ）活性基团。二、 简答题（24分）1、 什么是恒沸精馆，如何用三角相图求解恒沸剂用量。2、 简述加盐萃取精憾是如何开发出来的3、 叙述用简捷法作普通精馆过程理论板数的步骤。4、 精憾过程的不可逆性表现在那些方面，节省精憾过程能耗有哪些措施。5、 实际板和理论板的差异表现在那些地方，这些差异的影响应用什么方法来处理?6、 采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需几个塔？如何安排这些 塔的序列？三、 开发精憾过程的新算法需对哪几点做出选择和安排，请给出矩阵法三种以上的 算法，并写出露点法的ME方程，指出该法的缺陷与改进。（10分）四、 已知某液
17、体混合物中各组分的汽液平衡常数与温度的关系如下：组分组成(mol%)KiC30.230.75 + 0.06C40.45-0.04 +0.012rC50.320.17 + 0.0”（1）求其常压下的该混合物的温度，误差判据可取0.001 o（2）上述混合物若温度为350K,试分析是否有液相存在。（12分）五、 某精憾塔进料中含n-C60.33, n-C70.33, n-C80.34o要求憾出液中n-C?。含量 不大于0.011,釜液中n-C6含量不大于0.015 （以上均为摩尔分数）。若进料流率为 100kmol/ho（1） 按清晰分割预算憾出液及塔釜液流量及组成。（2） 若为非清晰分割，试叙述
18、其计算方法与步骤。（12分）六、 拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为IMpa操作温度为308K下的相平衡常数如下：组分甲烷乙烷丙烷异丁烷填空（16分）1分离过程是（ ）的过程，因此需加入（目的。2精憾有（）个关键组分，这是由于（3吸收过程在塔顶的限度为（ ）o4吸收的相平衡表达式为（吸收。5精憾塔计算中每块板由于（ ）确定。6设计变量分为可调设计变量和（ 量的关系为（ ）。7在塔顶和塔釜同时出现的组分为（8吸收过程主要在吸收塔的（）來达到分离）的缘故。）,由此规定了吸收剂中），在（ ）操作下有利于）改变而引起的温度变化，可用）,装置的设计变量与各单元设计变）。）完成的。9当两个难挥
19、发组分为关键组分时，则应从（ ）为起点进行逐板计算。10、具有最高恒沸点的恒沸物，压力（ ）使恒沸组成中汽化潜热小的组分增 加。11萃取精憾塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。12在超临界状态下流体具有（ ）的特点13设置复杂塔的目的是为了（ ）o14在一定温度和组成下，A、B混合物的总蒸汽压为P,若P； P,P/ P,则该15流量加合法在求得后，由（）方程求匕，由（ ）方程求7；Jn+i36.526.524.512.5Ki193.61.20.53（2）计算操作液气比为最小液气比的1.3倍时异丁烷组分被吸收94%时所需的理论板数（4） 丙烷的吸收率。（5） 设计上述吸收操作流程。（12分）七、 某
20、连续分离过程，在0. 101MP, 21.3C时，欲将60% （mol）丙烯的丙烯-丙烷 混和物分离成99%的丙烯产品和95%的丙烷产品，分离过程及产品均处于环境温度 及压力，试计算分离最小功。（6分）八、 乙酸甲酯（1）和甲醇（2）混合物在45C时为恒沸物，今以水为溶剂进行萃取精徭，已知其组成为.X = 0.7 -心=0.8；出2 = 0.447；飭=0.411； =1.3 ；A31 = 0.82 ； A23 = 0.36 ； A32 = 0.22。试求其萃取剂选择性，并说明如何提高萃取 剂选择性。（8分）4、 萃取精馆的实质是什么？如何提高其选择性。5、 实际板和理论板的差异表现在那些地方
21、，这些差异的影响应用什么方法来处理？6、 采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需几个塔？如何安排这些 塔的序列？三、 开发精憾过程的新算法需对哪几点做出选择和安排，以三对角矩阵法为例说明 之，并写出MESH方程，指出该法的缺陷与改进。（10分）四、 某汽相混合物的组成及平衡常数如下：组分ABC组成（摩尔分数）0.350.20.45Ki (T, C； P, atm)0.15T/P0.02T/P0.01T/P1） 求P=2大气压时，混合物的温度，误差判据可取0. 001 o2） 上述混合物若温度为50C,试分析是否有液相存在。（12分）五、第段甲烷塔的进料组成和在塔压与平均温度下各组分的
22、K,如下:组分日2CH 4C2H4c2h6CE摩尔分率0.1280.25170.2310.3860.0033K：261.70.340.240.051要求塔底乙烯的回收率为93.4%,塔顶中烷回收率为98.9%,试确定:（3） 关键组分，非关键组分，分配组分，非分配组分。（4） 按清晰分割预算塔顶釜液的流量和组成。（3） 若为非清晰分割，试叙述计算方法和步骤。（15分）六、拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为IMpa操作温度为3O8K 下的相平衡常数如下：组分氢气甲烷乙烷丙烷异丁烷7n+i5026.56.54.512.50193.61.20.53一、 判断下列各题的正误，并改正。（20
23、分）1、 在一定温度和压力下，由物料组成计算出的YKiZi-l0,且f P：,且P用， 则该溶液形成最低沸点的恒沸物9、 精馆有2个关键组分，这是由于双向传质的缘故。10、 吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施是增加塔板数。11、 常用于吸收过程的相平衡表达式为l = Av,在低温或高压操作下有利于吸收。12、 分离最小功是在可逆的情况下，分离过程所消耗的功。13、 对多组分物系的分离，应将最困难分离或分离要求高的组分放在最后进行分离。14、 膜分离是用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对混合物进 行分离、提纯和富集的方法。二、 简答题（24分）1、 什么是是分离因子，叙述分离因子的特征和用途。2、 叙述加盐萃取精憾是如何开发出来的3、 叙述用简捷法作普通精憾过程理论板数的步骤。（3）计算操作液气比为最小液气比的12倍时异丁烷组分被吸收95%时所需的理 论板数.（6） 丙烷的吸收率。（3）设计上述吸收操作流程。（12分）七、乙醇-苯-水系统在101.3kPa, 64.86C形成恒沸物，其组成为22.8mol%乙醇（1）, 53.9mol%苯（2）和23.3mol%水（3）,利用恒沸点汽相平衡组成与液相组成相等这 样有利条件，计算在64.86C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，可设为理想溶液。（7分）
