分离工程课后习题答案概要
化工分离工程第二版课后答案刘洪
化工分离工程第二版课后答案刘洪
填空（给下列题目括号内填写正确答案）。
1.如果设计中给定数值的物理量的数目等于(设计变量)，设计才有结果。
2．在最小回流比条件下，若只有重组分是非分配组分，轻组分为分配组分，存在着两个恒浓区，出现在(精馏段和进料板)位置。
3．在萃取精馏中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强(正)偏差的非理想溶液，与组分2形成(负偏差或理想)溶液﹐可提高组分1对2的相对挥发度。
4.对普通的N级逆流装置进行变量分析,若组分数为C个,建立的MESH方程在全塔有（NC+NC+2N+N=N(2C+3)）个。
5.反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过（溶剂）的性质,对溶液施加压力，克服（溶剂的渗透压），是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。
简答（根据题目结合所学知识进行答题）。
在精馏塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率?
答：在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。
分离工程习题解答
［例2-3］求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。
B. 露点温度a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。
如计算要求不高，可使用烃类的 p －T －K 图（见图 2-1）。
假设 T ＝ 50℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805.076.03==∑=i G y K K 。
查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃，重复上述计算得故泡点温度为 58.7℃。
解：B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25正已烷 0.45 0.65 0.6921978.0≠=∑=∑∴iii K y x选正戊烷为参考组分，则56.1978.06.14=⨯=∑⨯=i G x K K由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃K 1=4，K 2=1.56， K 3=0.6，1053.175.0267.00375.0≈=++=∑=∑∴iii K y x 故混合物在78℃。
［例2-7］进料流率为 1000kmol/ h 的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。
求在 50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。
解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。
由给定的 T 和 p ，从 p - T - K 图查 K i ，再采用上述顺序解法求解。
分离工程习题集及答案
分离工程习题集目录第一部分填空题 (1)第二部分选择题 (6)第三部分名词解释及参考答案 (12)第四部分问答题及参考答案 (14)第五部分计算题及参考答案 (18)第一、第二部分参考答案 (50)第一部分填空题1. 分离作用是由于加入（）而引起的，因为分离过程是（）的逆过程。
2. 衡量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。
3. 分离过程是（）的逆过程，因此需加入（）来达到分离目的。
4. 工业上常用（）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（）。
5. 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。
6. 汽液相平衡是处理（）过程的基础。
相平衡的条件是（）。
7. 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。
8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（）。
9. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。
10. 吸收因子为（），其值可反应吸收过程的（）。
11. 对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（）合成的。
12. 吸收剂的再生常采用的是（），（），（）。
13. 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。
14. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为（）。
15. 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。
16. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。
17. 吸收过程在塔釜的限度为（），它决定了吸收液的（）。
18. 吸收过程在塔顶的限度为（），它决定了吸收剂中（）。
19. 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（）。
20. 若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为（）。
21. 解吸收因子定义为（），由于吸收过程的相平衡关系为（）。
22. 吸收过程主要在（）完成的。
23. 吸收有（）关键组分，这是因为（）的缘故。
分离工程简答题答案
1安德鲁公式（恩特伍德公式）
∑αi(x i,D)m
αi−θ
=R m+1
∑αi x i,F
αi−θ
=1−q
推导时所用的假设：1.塔内气相和液相均为恒摩尔流率
2.各组分的相对挥发度均为常数
2萃取和恒沸的区别
恒沸精馏和萃取精馏的基本原理是一样的，不同点仅在于共沸剂在影响原溶液最分的相对挥发度的同时，还与它们中的一个或数个形成共沸物。
3何谓清晰分割
若分馏出液中除了重关键组分外没有其他重组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其他轻组分，称为清晰分割。
4分离顺序的选择
1）按相对挥发度递减的顺序，逐个从塔顶分离出各组分
2）最困难的分离应放在塔序的最后
3）应使各个塔的溜出液的摩尔数与釜液的摩尔数尽量接近
4）分离很高回收率的组分的塔应放在塔序的最后
5）进料中含量高的组分应尽快分出
5多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别
1）多组分精馏中，关键组分的浓度分布有极大值
2）非关键组分通常是非分配的，因此重组分仅出现在釜液中，轻组分仅出现在溜出液中
3）重轻非关键组分分别在进料板下、上形成集合恒浓的区域
4）全部组分均存在于进料板上，但进料板浓度不等于进料浓度，塔内各组分的浓度分布曲线在进料板处事不连续的
6萃取精馏过程中溶剂的作用
1）与组分1形成具有较强正偏差的非理想溶液，与组分2形成负偏差溶液或理想溶液，从而提高两者相对挥发度
2）稀释，减弱组分间相互作用
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化学分离工程_习题集(含答案)
《化学分离工程》课程习题集一、名词解释题1.微波辅助溶剂萃取2.超临界流体萃取3.尺寸排阻色谱技术4.纳滤技术5.分子蒸馏技术6.色谱分离的比移值7.平衡分离过程8.双水相萃取9.亲和色谱10.电渗析分离技术11.泡末吸附分离12.化学键合相色谱13.富集14.胶团萃取15.吸附色谱16.萃取分配平衡常数17.柱色谱法18.速度差分离过程19.微孔过滤技术20.分离度21.反胶团及反胶团萃取22.超临界流体23.反应分离24.物理萃取25.色谱分离26.吸附色谱法27.分离因子28.液膜分离技术29.富集倍数30.螯合物萃取31.色谱流出曲线32.膜污染33.薄层色谱法34.分配色谱法35.萃取平衡36.离子缔合物萃取37.空间排阻色谱法38.离子交换色谱法39.膜分离技术40.浓差极化现象41.协同萃取体系42.电渗析43.超临界流体色谱44.色谱分离的分配系数45.离子对色谱法46.双水相萃取技术47.液液分配色谱技术48.液固吸附色谱技术49.液膜分离技术50.亲合膜分离技术51.胶团萃取二、填空题52.胶团萃取是指被萃取的物质以从水相被萃取到的溶剂萃取方法。
53.微孔过滤技术是为推动力，利用筛网状微孔膜的进行分离的技术。
54.按分离过程的本质将分离方法分为过程，过程，过程。
55.评价分离方法常用的三个指标：，，。
56.影响溶剂萃取的主要因素：，，，，，等。
57.反胶团萃取体系中反胶团通过，，，等四种模型将蛋白质溶解到反胶团中。
58.色谱保留值表示试样中各组分在色谱柱内。
通常用来表示。
59.柱色谱法是将装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法。
60.色谱图中峰的区域宽度称为。
习惯上常用以下三个量来表示：（1），即色谱峰宽度的一半。
（2），即色谱峰的宽度；（3）。
61.色谱分离的速率理论认为造成色谱谱带展宽的效应有：扩散，扩散，流动相的。
分离工程课后习题答案 概要
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0.035 g/cm 3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 )（2） Nc 物 c 能 1F z iT F P FV , y i ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图相 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 au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。
生物分离工程部分习题和答案
第一章导论一解释名词生物下游加工过程〔生物别离工程〕，生物加工过程1 、生物下游加工过程〔生物别离工程〕：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、别离、纯化和成品化的过程。
〔ppt 第一章、课本page 1〕2、生物加工过程：一般将生物产品的生产过程叫生物加工过程，包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应工程及目标产物的别离纯化过程。
〔课本page 1〕二简答题1 生物产品与普通化工产品别离过程有何不同？〔生物下游加工过程特点是什么？〕答：生物下游加工过程特点：<1>：发酵液组成复杂，固液别离困难——这是生物别离过程中的薄弱环节<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100，酶1/100万左右，成本高。
<3>：原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速别离。
<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行别离。
<5>：生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。
<6>：别离过程常需要多步骤操作，收率低，别离成本高——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。
<7>：各批次反应液性质有所差异——别离技术具有一定的弹性。
2 生物别离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物是生物物质的高效生产，而别离纯化是生物产品工程的重要环节，而且别离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物别离纯化过程在生物技术中极为重要。
3 别离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？〔ppt〕答：根据别离目的的不同，评价别离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度〔浓缩率m〕以纯度为目的：目标产物最终纯度〔别离因子a〕以收率为目的：产品收得率〔%〕4 生物别离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？〔简述或图示别离工程一般流程及基本操作单元〕答：生物别离工程分四大部分：<1>、发酵液预处理与液固别离。
生物分离工程部分习题和答案
2 生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。
3 分离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？（ppt）答：根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度（浓缩率m）以纯度为目的：目标产物最终纯度（分离因子a）以收率为目的：产品收得率（%）5 在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？(ppt)答：<1>、目标产物性质及其共存杂质的特性 <2>、充分考虑目标产物商业价值<3>、考虑生物加工过程自身规模 <4>、采用步骤次序相对合理<5>、尽可能采用最少步骤 <6>、产品稳定性与物性<7>、产品规格与型式 <8>、生产过程中废水等排放6 下游加工过程的发展趋势有哪些方面？（ppt）答：成本控制和质量控制第二章发酵液预处理一解释名词凝聚剂：让不稳定的胶体微粒（或者凝结过程中形成的微粒）聚合在一起形成集合体的过程中所投加的试剂的统称。
过滤：利用多孔介质（如滤布、微孔膜、致密膜）截流悬浮液中的固体粒子，进行液固分离的过程。
离心：在离心力作用下，利用固体和液体之间的密度差达到沉降分离目的。
细胞破碎：利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术包含体：指细胞或细菌中高表达的蛋白质(也可以汇同其他细胞成分)聚集而成的不溶性颗粒。
二简答题1 为什么要进行发酵液的预处理？常用处理方法有哪几种？答：提高过滤速度与过滤质量改变发酵液性质(黏度↓、颗粒 、颗粒稳定性↓) 去除部分杂质使产物转入到易处理的相中（通常是液相）方法：加热、调节、pH、凝聚、絮凝2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。
分离工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
分离工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.以下萃取设备中，哪些是没有外加机械能量输入的？参考答案:喷淋塔2.闪蒸是单级蒸馏过程，所能达到的分离程度。
参考答案:较低3.下列哪一个过程不是闪蒸分离过程。
参考答案:纯组分的蒸发4.Gilliland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？参考答案:压力5.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：【图片】进料为饱和液体进料。
通过计算判断，所需最少理论板数Nm最接近以下哪一项？参考答案:106.等温闪蒸过程计算，是针对【图片】和【图片】的混合进料而进行的。
参考答案:错误7.采用特殊精馏的目的在于实现分离、降低能耗？参考答案:正确8.溶剂的关键作用是引起了待分离的两关键组分间活度系数的变化。
参考答案:正确9.根据从同系物中选择的原则，萃取溶剂最好与塔釜组分形成理想溶液，也就是说，应该选择沸点较高的关键组分对应的同系物。
参考答案:错误10.恒沸精馏可用于________操作，萃取精馏可用于________操作。
参考答案:连续和间歇、连续11.萃取精馏中，溶剂浓度越高，则？参考答案:分离效果越好_生产能力下降12.多组分精馏料液中，含有非分布的重组分和轻、重关键组分，塔在最小回流比操作时，塔中将只出现一个加料板恒浓区，即加料板恒浓区。
参考答案:错误13.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，与塔釜馏出组份形成具有_____偏差的溶液。
参考答案:正、负或无14.加盐精馏的原理与哪种特殊精馏最为类似？参考答案:萃取精馏15.膜分离过程中，浓差极化有时是有利的。
参考答案:错误16.对于超滤等膜分离过程，可以用截留率表征其分离效率。
参考答案:正确17.现在工业实用中的反渗透膜，其微观结构是以下哪些种类？参考答案:复合膜_不对称膜18.以下哪些是过滤式的膜分离过程？参考答案:微滤19.M-V近似解法求解扩散模型时，将轴向混合的影响归类到传质单元高度的变化上，表观传质单元高度分为“真实”传质高度和分散单元高度两部分。
分离工程第二章部分课后题答案
5.由于绝大部分体系是非理想溶液，为进行定量的热力学分析与计算，溶液中的各组分浓度必须以活度代替。
由正辛烷(1)、乙苯(2)和2-乙氧基乙醇(3)所组成的溶液，其组成为: x 1=0.25 (均为摩尔分数)，x 2= 0.52， x 3= 0.23，试求总压为0. 1MPa 达到平衡时该溶液中各组分的活度系数。
已知: 0. 1MPa 时有关各端值常数如下。
A 12= 0. 085,A 21= 0.085， A 23= 0.385，A 32= 0. 455， A 13=0. 700， A 31= 0.715，c=-0.03。
解：ln γ1=x 22[A 12+2x 1(A 21−A 12)]+x 32[A 13+2x 1(A 31−A 13)]+x 2x 3[A 21+A 13−A 32+2x 1(A 31−A 13)+2x 3(A 32−A 23)−c (1−2x 1)]=0.1064γ1=1.1123ln γ2=x 32[A 23+2x 2(A 32−A 23)]+x 12[A 21+2x 2(A 12−A 21)]+x 3x 1[A 32+A 21−A 13+2x 2(A 12−A 21)+2x 1(A 13−A 31)−c (1−2x 2)]=0.0198γ2=1.0200ln γ3=x 12[A 31+2x 3(A 13−A 31)]+x 22[A 32+2x 3(A 23−A 32)]+x 1x 2[A 13+A 32−A 21+2x 3(A 23−A 32)+2x 2(A 32−A 23)−c (1−2x 3)]=0.3057γ3=1.35767.若要将上题中甲醇与醋酸甲酯的均相共沸物用水作萃取剂将其分离，需计算醋酸甲酯对甲醇的相对挥发度。
系统温度为60°C，已知醋酸甲酯(1)-甲醇(2)-水(3)三元体系各相应二元体系的端值常数A 12= 0.447, A 21= 0.411，A 23=0.36，A 32= 0.22, A 13=1.3，A 31= 0.82， 醋酸甲酯和甲醇的饱和蒸气压p 10= 0.1118MPa ， p 20= 0. 0829MPa ，试用三元Margules 方程来推算出在60°C 时x 1=0.1, x 2=0.1, x 3= 0.8 (均为摩尔分数)的三元体系中醋酸甲酯对甲醇的相对挥发度a 12。
(参考资料)2012分离工程习题解答及思考题
第一章 多组分精馏1、欲分离苯（1）、甲苯（2）和二甲苯（3）的三元混合物，精馏塔的进料、塔顶产品和塔底产品的组成如下：组分 苯甲苯二甲苯塔顶产品 0.995 0.005 0 塔底产品 0.005 0.744 0.251 进料0.600 0.300 0.100塔于常压下操作。
试求： （1）塔顶分凝器和塔釜温度。
（2）若进料温度为92o C ，确定进料相态。
假设液相服从拉乌尔定律，汽相可作为理想气体。
三个组分的蒸汽压分别用下列各式计算：KT mmHg P T P T P T P iS S S S −−⎪⎭⎪⎬⎫−−=−−=−−=)04.58/(99.33661390.16ln 67.53/(52.30960137.16ln )36.52/(51.27889008.15ln 321解：（1）塔顶分凝器温度，即分凝器出口蒸汽的露点温度。
/ / 1 80.0,/ 1 T 81.0,/ 1 T 80.3,S i i iiio S i i i i i o S i i i i i o S i i i i K p P x y Kt C p K x y K t C p K x y K t C p K x y =====>==<==∑∑∑∑∑∑∑∑（完全理想系）（露点方程）设，计算及，设低了；设，计算及，设高了；设，计算及/ 1.0019 1 80.3i o K C =≈∴认为分凝器温度为。
（2）塔釜温度，即釜液组成的泡点温度。
/ 1 115.0, 1 T 116.5, 1 T 116.0,S i i iiio S i i i i i o S i i i i i o S i i i K p P y x Kt C p K y x K t C p K y x K t C p K y ==×===×<==×>==∑∑∑∑∑∑∑（完全理想系）（泡点方程）设，计算及，设低了；设，计算及，设高了；设，计算及 1.0071 1 116.0i i o x K C ×=≈∴∑认为塔釜温度为。
分离工程习答案
第一部分 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（混合过程）的逆过程。
2. 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）。
3. 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。
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（理想分离因子）。
5. 固有分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。
它与实际分离因子的差别用（板效率来表示。
6. 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）。
7. 当混合物在一定的温度、压力下，满足（1,1 ∑∑i K i z i z i K ）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。
8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。
9. 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。
10. 吸收因子为（ A=L/KV ），其值可反应吸收过程的（难易程度）。
11. 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。
12. 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），（用蒸馏塔）。
13. 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。
14. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为（ L = A V ）。
15. 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。
16. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
17. 吸收过程在塔釜的（i N x i K iN y ,,1≥+ ），它决定了吸收液的（该组分的最大浓度）。
18. 吸收过程在塔顶的限度为（ix i K i y ,0,1≤ ），它决定了吸收剂中（自身挟带）。
19. ？限度为（吸收的相平衡表达式为（L = A V ），在（温度降低、压力升高）操作下有利于吸收，吸收操作的限度是（i N x i K iN y ,,1≥+，ix i K i y ,0,1≤ ）。
分离工程作业答案分解讲义
二 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 时的平衡温度和汽相组成。
假设为完全理想系。
苯：1n =20.7936-2788.51/（T -52.36）；甲苯：1n=20.9065-3096.52/（T -53.67）；对 -二甲苯：1n=20.989 1-3346.65/（T -57.84）；解1：(1)平衡常数法。
假设为完全理想系。
设t=95℃苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ；∴ Pa P s 5110569.1⨯=甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ；∴Pa P s 4210358.6⨯=对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；∴Pa P s 4310702.2⨯=569.11010569.15511=⨯==P P K s ；6358.022==PP K s2702.033==PP K s∴1011.125.06358.025.02702.05.0596.1>=⨯+⨯+⨯=∑i i x K选苯为参考组分：552.1011.1569.11=='K ；，由P P K s11=Pa P s 5110552.1⨯=解得t 2=94.61℃∴05.11ln 2=s P ；Pa P s 4210281.6⨯=19.10ln 3=s P ； Pa P s 43106654.2⨯=∴2K =0.62813K =0.2665∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=⨯+⨯+⨯=∑i i x K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=94.61℃，同上求得1K =1.552，2K =0.6281，3K =0.2665∴824.52665.0552.13113===K K α，357.223=α，133=α∴∑=⨯+⨯+⨯=75.325.0125.0357.25.0824.5i B i x α0.175.325.0175.325.0357.275.35.0824.5=⨯+⨯+⨯==∑∑∑iiB i iB i x x y αα故泡点温度为94.61℃，且776.075.35.0824.51=⨯=y ； 157.075.325.0357.22=⨯=y ；067.075.325.013=⨯=y 温度为94.61℃，Pa P s 5110552.1⨯=，415111076.7776.0101005.010552.13⨯=⨯⨯==⨯⨯=Py x P s 满足完全理想系的相平衡条件解2：(1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得：kPa P s 24.1561= ；k P a P s 28.632= ；k P a P s 88.263= 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=∑i y 由于∑i y >1.001，表明所设温度偏高。
大学化工分离工程教案第7章习题和解答
大学化工分离工程教案第7章习题和解答7.1.1 最小分离功分离的最小功表示了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，实际分离过程能耗应尽量接近最小功。
图 7-1 连续稳定分离系统由热力学第一定律：(7-1)和热力学第二定律（对于等温可逆过程）：(7-2)得到等温下稳定流动的分离过程所需最小功的表达式：（ 7-3 ）即或表示为自由能的形式：（ 7-4 ）或表示为逸度的形式：（ 7-7 ）一、分离理想气体混合物对于理想气体混合物：(7-8) 对于由混合物分离成纯组分的情况：（ 7-9 ）在等摩尔进料下，无因次最小功的最大值是 0.6931 。
对于分离产品不是纯组分的情况：过程的最小分离功等于原料分离成纯组分的最小分离功减去产品分离成纯组分所需的分离功。
[例7-1]二、分离低压下的液体混合物（ 7-10 ）对于二元液体混合物分离成纯组分液体产品的情况：（ 7-11 ）可见，除温度以外，最小功仅决定于进料组成和性质，活度系数大于 1 的混合物比活度系数小于 1 的混合物需较小的分离功。
当进料中两组分不互溶时，—W min,T =0 。
[例7-2][例7-3]7.1.2 非等温分离和有效能当分离过程的产品温度和进料温度不同时，不能用自由能增量计算最小功，而应根据有效能来计算。
有效能定义：有效能是温度、压力和组成的函数。
稳态下的有效能平衡方程：（ 7-18 ）等当功：（ 7-19 ）系统的净功（总功）：（ 7-20 ）过程可逆时，可得最小分离功：（ 7-21a ）该式表明，稳态过程最小分离功等于物流的有效能增量。
7.1.3 热力学效率和净功消耗分离过程的热力学效率：系统有效能的改变与过程所消耗的净功之比。
(7-22)普通精馏操作（图 7-2）过程所消耗的净功：图 7-2 普通精馏塔(7-23)实际分离过程，热力学效率必定小于 1 。
试求20 ℃ 、 101.3kPa 条件下，将 lkmol 含苯 44% （摩尔）的苯－甲苯溶液分离成纯组分产品所需的最小分离功。
分离工程(山东联盟)智慧树知到课后章节答案2023年下青岛科技大学
分离工程（山东联盟）智慧树知到课后章节答案2023年下青岛科技大学青岛科技大学第一章测试1.每一单股进料均有（）个设计变量。
答案:c +22.换热器的设计变量数为（）。
答案:2c+73.某二元体系（不形成共沸混合物），在给定的温度和压力下，达到汽液平衡时，则此平衡体系的气相混合物的总逸度与液相混合物的总逸度是相等的。
（）答案:错4.在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
（）错5.在一定温度和压力下，由物料组成计算出的∑K i z i<1，且∑z i/K i>1 ，该进料状态为（）。
答案:过冷液体第二章测试1.在精馏塔分离的过程中，需要划分关键组分与非关键组分，按挥发度大小排序为轻组分>轻关键组分>中间组分>重关键组分>重关键组分。
（）答案:对2.多组分精馏过程，下列有关最少理论级数N m值的说法不正确的是（）。
答案:N m与进料组成和进料状态均有关;N m与进料组成无关而进料状态有关;N m与进料组成有关而与进料状态无关3.萃取精馏过程选择的萃取剂最好应与沸点低的组分形成（）。
正偏差溶液4.共沸物系的y-x图与对角线有交点。
（）答案:对5.萃取剂的加入是为了改变相对挥发度，因此在只需在进料时加入大量萃取剂即可。
（）答案:错6.当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用（）方法来调节。
答案:加大萃取剂用量7.对形成共沸物的某体系，下列说法正确的是（）。
答案:除共沸点外，在其余组成下，精馏仍具有分离作用;当压力确定后，其共沸温度和共沸组成确定;体系在共沸点的自由度数目与共沸物的组分数无关8.加盐萃取精馏的特点不包括以下哪一项。
（）答案:MSA用量大第三章测试1.吸收因子是平衡线的斜率(Ki)与操作线的斜率(L/V)的比值。
（）答案:错2.吸收操作中，增大液气比有利于增加传质推动力，从而提高吸收率，因此液气比越大越好。
（）答案:错3.吸收塔塔级数越多，吸收效果越好。
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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0.035 g/cm 3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 )（2） Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3F z iT F P FV , y i ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图（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 x u+N a u= 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: N X U 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47N a u 3+1+1+2 = 7 N v u = 54设计变量：回流比，馏出液流率。
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：kPa P s 24.1561= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263=进料，顶产物底产物习题6附图由式(2-36)得：562.11=K ；633.02=K ；269.03=K781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y 由于∑i y >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==∑iy K K 可得K T 78.367'= 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=∑i y 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=α ； 2.353 23=α ；000.133=α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/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ； 甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ； 对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；569.11010569.15511=⨯==PP K s；6358.022==PP K s选苯为参考组分：552.1011.1569.112==K ；解得T 2=94.61℃05.11ln 2=s P ； Pa P s 4210281.6⨯= 19.10ln 3=s P ；Pa P s 43106654.2⨯=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 =0.2702807.513=α，353.223=α，133=α故泡点温度为95℃，且776.074.35.0807.51=⨯=y ；157.074.325.0353.22=⨯=y ；067.074.325.013=⨯=y11.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： ()36.5251.27887936.20ln 1--=T P S kPa P S 315.1791= 甲苯： ()67.5352.30969065.20ln 2--=T P S kPa P S 834.732= 对二甲苯：()84.5765.3346981.20ln 3--=T P S kPa P S 895.313= 计算混合组分的泡点T B T B =364.076K 计算混合组分的露点T D T D =377.83K此时：x 1=0.38，x 2=0.3135，x 3=0.3074，L=74.77kmol ； y 1=0.6726，y 2=0.2285，y 3=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 氢 200 甲烷200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，K I 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：T B =86℃。
露点温度计算得：T D =100℃。
⑵由式(2-76)求T所以闪蒸温度为93℃。
由式(2-77)、(2-68)计算得：x C6=0.308，x C7=0.266，x C8=0.426 y C6=0.591，y C7=0.234，y C8=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： 12τ=8.9665J/mol ，12τ=-0.83665J/mol ，12α=0.3。
试确定共沸温度和共沸组成。
安托尼方程(S P ：Pa ；T ：K)氯仿：）（16.4679.26968660.20ln 1--=T P S甲醇：）（29.3455.36264803.23ln 2--=T P S 解：设T 为53.5℃则）（16.4665.32679.26968660.20ln 1--=S P S P 1=76990.1 S P 2=64595.6由）（ij ij ij G τα-=exp ，ij α=ji α）（121212exp τα-=G =）（9665.83.0exp ⨯-=0.06788）（212121exp τα-=G =）（8365.03.0exp ⨯=1.2852 =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⨯+⨯-+⨯--211221221]06788.01[06788.09665.8]2852.11[2852.18365.01x x x x x ）（）（）（）（ =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+---21212193212.016086.02852.02852.13817.11）（）（）（x x x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⨯-++-⨯211211221]12852.1[2852.18365.006788.0106788.09665.8）（）（x x x x x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-2121212852.02852.107507.193212.0104131.0）（）（x x x 1ln γ-2ln γ=S S P P 21ln =6.645951.76990ln=0.1755 求得1x =0.321γ=1.2092 2γ=0.8971=8971.06.6459568.02092.11.7699032.0⨯⨯+⨯⨯ =69195.98Pa π101.3kPa设T 为60℃则）（16.4615.33379.26968660.20ln 1--=S PS P 1=95721.9 S P 2=84599.91ln γ-2ln γ=S S P P 21ln =9.845999.95721ln=0.1235 设T 为56℃则）（16.4615.32979.26968660.20ln 1--=S PS P 1=83815.2 S P 2=71759.31ln γ-2ln γ=S S P P 21ln =3.717592.83815ln=0.1553 当1ln γ-2ln γ=0.1553时求得1x =0.30 1γ=1.1099 2γ=0.9500=9500.03.7175970.01099.12.8381530.0⨯⨯+⨯⨯ =75627.8Pa π101.3kPa14.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为221ln Ax =γ，212ln Ax =γ，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T P S40500826.16ln 1-=T P S 40503526.16ln 2-= (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？ 解：设T 为350K则A=1.7884-4.25⨯10-3⨯350=1.7884-1.4875=0.300935040500826.16ln 1-=S P ；∴SP 1=91.0284 kPa35040503526.16ln 2-=S P ；SP 2=119.2439 kPa因为在恒沸点由1221112==S SP P γγα得SS PP 1221=γγ 解得：1x =0.9487 2x =0.0513∴210513.03009.0ln ⨯=γ；1γ=1.0008229487.03009.0ln ⨯=γ；2γ=1.3110P=∑Si i i Px γ=1.0008⨯0.9487⨯91.0284+1.3110⨯0.0513⨯119.2439 =95.069275.99≠ kPa设T 为340K则A=1.7884-4.25⨯10-3⨯340=0.343434040500826.16ln 1-=S P ；SP 1=64.7695 kPa 34040503526.16ln 2-=S P ；SP 2=84.8458 kPa由）（12121ln x A P PS S -=；）（1213434.08458.847695.64ln x -=解得：1x =0.8931 2x =1-0.8931=0.1069∴211069.03434.0ln ⨯=γ；1γ=1.0039228931.03434.0ln ⨯=γ；2γ=1.3151P=∑Si i i Px γ=1.0039⨯0.8931⨯64.7695+1.3151⨯0.1069⨯84.8458 =69.999275.99≠ kPa设T 为352K则A=1.7884-4.25⨯10-3⨯352=0.292435240500826.16ln 1-=S P ；SP 1=97.2143 kPa 35240503526.16ln 2-=S P ；SP 2=127.3473 kPa由）（12121ln x A P P S S -=；）（1212924.03473.1272143.97ln x -=∴1x =0.96172x =1-0.9617=0.0383∴210383.02924.0ln ⨯=γ；1γ=1.0004229617.02924.0ln ⨯=γ；2γ=1.3105P=∑Si i i Px γ=1.0004⨯0.9617⨯97.2143+1.3105⨯0.0383⨯127.3473 =99.920275.99≈ kPa说明系统形成共沸物，其共沸温度为352K 。