传质分离课后习题

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传质与分离练习题

吸收部分模拟试题及答案一、填空1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。

2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。

3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生严重漏液、严重泡沫夹带及液泛等不正常现象，使塔无法工作。

4在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y =2kmol/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为⎽⎽0.01⎽⎽⎽。

平衡关系y=0.5x 。

6单向扩散中飘流因子 A>1 。

漂流因数可表示为，它反映由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。

7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl ，当水量减少时气相总传质单元数N OG 增加。

8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在精馏单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在吸收操作中。

9 板式塔的类型有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。

10分子扩散中菲克定律的表达式为⎽⎽⎽⎽⎽dzdC D J A AB A -= ，气相中的分子扩散系数D 随温度升高而⎽⎽⎽增大⎽⎽⎽（增大、减小），随压力增加而⎽⎽⎽减小⎽⎽⎽（增大、减小）。

12易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大，只要组份在气相中的分压大于液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。

13压力减小 ,温度升高 ,将有利于解吸的进行；吸收因素A= L/mV ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔顶达到平衡。

14某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k ya =2×10-4kmol/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为气膜控制，约100% ；该气体为易溶气体。

传质分离过程试卷

传质分离过程试卷一、选择题（共10题，每题2分，共20分）1.以下不属于传质分离过程的是：– A. 蒸馏– B. 气体吸附– C. 曝气– D. 结晶2.传质分离过程中，分馏是利用物质的什么性质实现的？– A. 密度差异– B. 温度差异– C. 压力差异– D. 溶解度差异3.以下哪种传质分离过程利用了膜的选择性通透性？– A. 萃取– B. 吸附– C. 渗透– D. 结晶4.下列哪种传质分离过程主要利用了溶剂的不同挥发性？– A. 蒸馏– B. 萃取– C. 气体吸附– D. 结晶5.反渗透是一种什么类型的传质分离过程？– A. 物理传质分离过程– B. 化学传质分离过程– C. 生物传质分离过程– D. 不确定6.以下哪种传质分离过程是基于物质在溶液和固体表面之间的吸附作用？– A. 吸附– B. 渗透– C. 萃取– D. 结晶7.结晶是通过什么方式实现物质之间的分离？– A. 溶解度差异– B. 密度差异– C. 温度差异– D. 压力差异8.下列哪个条件对于蒸馏过程的实现是必要的？– A. 压力大于饱和蒸汽压力– B. 温度高于沸点– C. 设备具备分离精馏的结构– D. 所有选项都对9.萃取是一种利用分散相在连续相中的亲和性实现物质分离的过程，其中分散相也称为：– A. 溶液– B. 固相– C. 气相– D. 透析10.以下哪个选项不属于传质分离过程的应用？– A. 生活中的水的净化– B. 石油炼制过程中的裂化– C. 水果的蒸馏提取– D. 医药领域中的药物合成二、简答题（共4题，每题10分，共40分）1.请简要描述传质分离过程的定义及目的。

传质分离过程是指通过运用不同物质在不同条件下的传质特性，利用物质之间的差异来实现分离纯化目标物质的过程。

其目的是根据不同物质的传质特性，使混合物中的目标物质与其他物质进行分离，以达到提纯、浓缩、分级等目的。

2.传质分离过程的分类及其基本原理有哪些？传质分离过程可以分为物理传质分离和化学传质分离两大类。

化工传质与分离过程_中国矿业大学(北京)中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

化工传质与分离过程_中国矿业大学（北京）中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.间歇操作中，能产生预定粒度晶体的操作方法是（）参考答案:加有晶种缓慢冷却2.常压下，已知甲、乙两地的空气温度恰好都为t，甲地空气的相对湿度是20%，乙地空气的相对湿度是40%，则甲地的湿球温度乙地的湿球温度，甲地的露点乙地的露点。

参考答案:低于；低于3.将不饱和空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度，称为湿空气的_______参考答案:露点4.在恒定干燥条件下用热空气干燥某物料，当干燥速率降为零时，物料中剩余的水分是。

参考答案:平衡水分5.萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于。

参考答案:溶解度曲线之下方区6.萃取是利用各组分间的差异来分离液体混合物的。

参考答案:溶解度7.通常所讨论的吸收操作中，吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分离。

参考答案:填料层高度趋向无穷大8.当组成为yA的气体和组成为xA的液体相互接触时，如果与气相成平衡的液相组成x′A>xA时，这一过程是过程。

参考答案:吸收9.对逆流操作的填料吸收塔，当脱吸因数S＞1时，若塔高为无穷大，则气液两相将于达到平衡。

参考答案:塔底10.填料塔的吸收面积等于________。

参考答案:塔内润湿的填料表面积11.板式塔的常见塔板中，的操作弹性最小，可以处理粘性较大的物料。

参考答案:筛板；泡罩塔板12.填料塔的有效传质面积为。

参考答案:塔内润湿的填料表面积13.在同样空塔气速和液体流量下，塔板开孔率增加，则漏液量参考答案:增加14.下面填料中，气体流通阻力小，表面利用效率高。

参考答案:阶梯环；弧鞍填料15.A和B组成的混合物的速度（以质量为基准，下同）为0.6m/s，A相对于混合物的速度为0.2m/s，B相对于混合物的速度为0.1m/s，则A的绝对速度为 m/s。

参考答案:0.816.已知A和B组成的混合物中，A的浓度为1kg/m3，A的绝对速度为0.6m/s（以质量为基准）为，A相对于混合物的速度为0.1m/s，混合物中，则以绝对速度表示的A的质量通量为 kg/(m2·s)，以扩散速率表示的A的质量通量为 kg/(m2·s)，以主体流动速度表示的A的质量通量为 kg/(m2·s)。

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（）。

传质与分离作业题(英文)新

Chapter 20\21 Distillation1 A binary material system is to be separated in a continuous distillation column. The feed is liquid phase and mole fraction in feed is x F=0.42, Mole fraction in the overhead product is x D =0.95, Givens: The easy volatilization component’s recovery ratio of the overhead product is η=0.92, Calculate: Mole fraction in the bottom product x B(或x W)=?x=0.35, feeding at 2 Certain bianry mixed liquid containing mole fraction of easy volatilization component isFbubbling point, is separated through a sequence rectify column. The mole fraction in the overhead product isx D=0.96, and the mole fraction in the bottom product is x B(或x W) =0.025. If the mole overflow rates are constant in the column, try to calculate(a)the flow rate ratio of overhead product to feed(D／F)?(b)If the reflux ratio R=3.2, write the operating lines for rectifying and stripping sections3 A continuous distillation column is to be designed to separate an ideal binary material system，The feed whichx=0.5, feed rate 100kmol/h, is saturated vapor,the flow rate of contains easy volatilization componentFoverhead product and the flow rate of bottom product are also 50kmol/h. Suppose the operating line for rectifying section is y=0.833x+0.15, the vapor generated in the reboiler enters the column through the bottom plate, a complete condenser is used on the top of column and reflux temperature is bubbling point. Find:(1) Mole fraction of overhead product x D and the mole fraction of bottom product x B(或x W)?(2) Vapor amount condensed in the complete condenser, in mol/h?(3)The operating line for stripping section.(4) If the average relative volatility of the column is 3 and the first plate’s Murphree efficiency of the top plate is Em,L=0.6, find the constituent of gas phase leaving from the second plate of tower top.( plate’s Murphree efficiency Em,L is the liquid phase single plate efficiency of the duality liquid is rectified in continuum rectify tower)4 An ideal binary solution of a volatile component A containing 50% mole percent A is to be separated in a continuous distillation column. The feed is saturated vapor, the feed rate is 1000kmol/h, and the flow rate of overhead product and the flow rate of bottom product are also 500kmol/h. Given: the operating line for rectifying section is y=0.86x+0.12, the reboiler uses indirect vapor to heat and the complete condenser is used on the top of tower. Assume that the reflux temperature is at its bubble point. Find:(1) reflux ratio R, the mole fraction of overhead product x D and the mole fraction of bottom product x B(或x W)?(2) upward flow rate of vapor in the rectifying section(V mol/h,) and down ward flow rate of vapor in the stripping section.(L’ mol/h,) .(3) The operating line for stripping section .(4)if relative volatility a=2.4, find reflux ratio and min reflux ratio R／Rmin5 Separate component A and B of mixed liquid in a continuous distillation column, Given :raw liquid flow rate isF is 4000 kg·h-1 , mass fraction of A is 0.3. Require the mass fraction in the kettle liquid shouldn’t be beyond 0.05, recovery ratio of A is 88% on the top. Try to calculate the flow rate of the distillation liquid D and its constituent x D on the column top.( in the terms of molar flow rate and molar fraction)6 There is a continuous rectifying operation column, whose the operation line equation is as follows:Rectifying section: y=0.723x+0.263Stripping section: y=1.25x-0.0187if the feed enters the column at a dew point, find (a)the molar fraction of feed、overhead product and bottom product. (b) reflux ratio R.7 A column is to be designed to separate a liquid mixture containing 44 mole percent A and 56 mole percent B, the system to be separated can be taken as ideal. The overhead product is to contain 95.7 mole percent. given: liquid average relative volatility a=2.5, reflux ratio R=4.52, try to illustrate the thermal condition of the feed, and to calculate the value of q.8 A continuous rectifying column operated at atmospheric pressure is used to separate benzene—methylbenzene mixed liquid. The feed is saturation liquid containing 50 mole percent benzene. Given: the overhead product must contain 90 mole percent benzene and the bottom product contains 10 mole percent benzene. If reflux ratio is 4.52, try to calculate how many ideal plates are need? and locate the feed plate. Materials system equilibrium refers to Case 2—6In this situation the equilibrium materials of benzene—methylbenzenet o C 80.1 85 90 95 100 105 110.6x 1.000 0.780 0.581 0.411 0.258 0.130 0y 1.000 0.900 0.777 0.632 0.456 0.262 09 There is a rectifying column, given : mole fraction of distillation liquid from tower top x D=0.97, reflux ratio R=2, the gas-liquid equilibrium relationship y=0.86x+0.12；find: the constituent x1 of the down liquid leaving from the first plate and the constituent y2 of the up gas leaving from the second plate in the rectifying section.10.A continuous fractionating column is used to separate 4000kg/h of a mixture of 30 percent CS2and 70percent CCl4. Bottom product contains 5 percent CS2at least, and the rate of recovery of CS2in the overheadproduct is 88% by weight. Calculate (a) the moles flow of overhead product per hour. (b) the mole fractions ofCS2and CCl4in the overhead product, respectively.11. A liquid of benzene and toluene is fed to continuous distillation in a plate column. Under the total reflux ratio condition, the compositions of liquid on the close plates are 0.28, 0.41 and 0.57, respectively. Calculate the Murphree plate efficiency of relatively two low plates. The equilibrium data for benzene—toluene liquid under the operating condition are given as:x 0.26 0.38 0.51y 0.45 0.60 0.7212 Problem 20.1 , 20.2 21.8 21.1Chapter 17/18 Absorption1 At 20℃, the ammonia solubility in water is l0kgNH3／1000kgH2O, gas phase equilibrium molar fraction is 0.008, try to calculate following coefficients, solubility coefficient, Henry coefficient, equilibrium constant and equilibrium concentration when the following conditions are(1) Total pressure above the ammonia is 101.3kPa (absolute atmosphere);(2) Total pressure above the ammonia is 301.9kPa (absolute atmosphere);(3) Total pressure above the ammonia remains 301.9kPa (absolute atmosphere) but the ammonia’s temperature rises to 50℃and the equilibrium partial pressure raises 5.9 kPa above ammonia.2.The ammonia–air mixture containing 9% ammonia(molar fraction) is contact with the ammonia-water liquid containing 5% ammonia (molar fraction). Under this operating condition, the equilibrium relationship is y*=0.97x. When the above two phases are contact, what will happen, absorption or stripping? What are the max( or min) values of gas and liquid phases?3.When the temperature is 10℃and the pressure is 101.3KPa , the solubility of oxygen in water can be10x, where p (kPa) and x refer to the partial pressure of oxygen in the represented by equation p=3.31×6vapor phase and the mole fraction of oxygen in the liquid phase, respectively.Assume that water is fully contact with the air under that condition, calculate how much oxygen can be solute in the per cubic meter（立方米）of water?4．There is a packing tower whose diameter is 250mm, which contains 16 mm Rachig ring（拉西环）with the height of packing layer 2.6m. It is used to absorb the carbon dioxide in CO2-air mixture at atmospheric pressure by 2.5mol/L sodium hydroxide lye（NaOH碱液）. Given: the molar flow flux of gas mixture V=0.0117kmol/m2.s, the molar flow flux of NaOH is L=0.208k kmol/m2.s. The mixed gas of inlet tower contains CO2 =3.15×10—4 (molar fraction), and outlet gas contains CO2=3.1×10—5.(molar fraction).Try to calculate the gas phase total transfer mass coefficient Kya.5 An acetone-air mixture（丙酮一空气混合物）containing 0.02 molar fraction of acetone 丙酮is absorbed by water in a packed tower in countercurrent flow. And 99％of acetone is removed, mixed gas molar flow rate is 0.03kmol·s—1m-2 , practice absorbent flow rate L is the 1.4 times more than the min amount required. Under the operating condition, the equilibrium relationship is y*=1.75x. Volume total absorption coefficient is Kya=0.022 kmol·s—1m-2y-1.. What is the molar flow rate of the absorbent and what height of packing will be required? 6．The mixed gas from petrol(石油) distillation tower contains H2S=0.04(molar fraction). Triethanolamine 三乙醇胺(absorbent) is used as the water solvent to absorb 99% H2S in the packing tower, the equilibrium relationship is y*=195x, the molar flux rate of the mixed gas is 0.02kmol·m-2·s-1，volume total absorption coefficient is Kya=0.005 kmol·s—1m-2y-1, The solvent enters the tower free of H2S and it contains 70% of the H2S saturation concentration when leaving the tower. Try to calculate: (a) the number of mass transfer units required , and (b) the height of the of packing layer needed.7.Ammonia氨is removed from ammonia氨–air mixture by countercurrent scrubbing with water in a packed tower at an atmospheric pressure. Given: the height of the packing layer is 6 m, the mixed gas entering the tower contains 0.03 ammonia (molar fraction, all are the same below), the gas out of the tower contains ammonia 0.003; the NH3 concentration of liquid out of the tower is 80% of its saturation concentration. Find:(1)the practical liquid—gas ratio and the min liquid—gas ratio.(2) the number of overall mass transfer units.(3) if the molar fraction of the ammoniac out of the tower will be reduced to 0.002 and the other operating conditions keep unchanged, is the tower suitable?8.Pure water is used in an absorption tower with the height of the packed section 3m to absorb ammonia氨in an air stream. The absorptivity is 99 percent. The operating conditions of absorber are 101.3kpa and 20℃, respectively. The flux of gas V is 580kg/(m2.h), and 6 percent (volume %) of ammonia is contained in the gas mixture. The flux of water L is 770kg/( m2.h). The gas and liquid is countercurrent in the tower at isothermal temperature. The equilibrium equation Y*=0.9X, and gas phase mass transfer coefficient ka is proportional toGV0.8, but it has nothing to do with L. Try to find what is the height of the packed tower to change in order to keepthe absorption coefficient unchanged when the conditions of operation have be changed as follows (1)the operating pressure is 2 times as much as the original.(2)the mass flow rate of water is one time more than the original. 3) the mass flow rate of gas is two times as much as the origina9. problem 17.2，17.4，17.17，18.3，18.9,Chapter 19/24 Drying1 A wet solid is dried by air from 40% to 5% moisture content (wet basis) under the convective drying conditions in 1000 kg/h. The air primary humidity H1 is 0.001(kg water/kg dry gas), and the humidity of the air leaving dryer H2 is 0.039 (kg water /kg dry gas), suppose that the materials loss in the drying process can be negligible. Find:(1) Mass rate of water vaporization W, in kg water/ h.(2) Mass rate of dry air required L, in kg dry air/h, volume flow rate of moist air, V, in kg primary air/h.(3) Mass rate of moist solids out of dryer, G2, in kg moist solids/h.2 The wet solid is to be dried from water content 20% to 5% (wet basis) in a convective dryer at atmospheric pressure. The feed of wet solid into the dryer is 1000 kg/h at a temperature of 40℃. Suppose there is no significant temperature change in dryer, Given: dry bulb temperature of air is 20℃, and wet bulb temperature is 16.5℃. After being preheated, air enters the drier. The temperature leaving dryer is 60℃, wet bulb temperature is 40℃, and heat loss is negligible, Find:(1) What is the volume of fresh air required per unit time (in m3/h)? (Based on the preheated state)(2) The temperature of the air into the dryer.(Given: Vaporization latent heat of water at 0℃is 2491.27 kJ/kg, specific heat of dry air Cg is 1.011 kJ/kg·K, specific heat of water vapor Cv is 1.88 kJ/kg·K)3 The wet solid material is to be dried from water content 42% to 4% (wet basis) in an adiabatic dryer. The solid product out of the dryer is 0.126kg/s. After the fresh air at a dry-bulb temperature of 21ºC and a relative humidity of 40％is preheated to 93ºC, it is sent to the dryer, and leaves the dryer at relative humidity of 60％. If the air is equal enthalpy in the drying process, find:(1) Determining the air state parameters from the given air state in H-I diagram.(2) If Ho=0.008(kg water/kg dry air), H2=0.03( kg water /kg dry air. Find:(a) Mass rate of dry air required L [kg dry air/s](b)How much heat is supplied to air by the preheater (in kJ/h)?4 The wet solid湿物料containing 12%(wet basis湿基) moisture is fed to a convective dryer at a temperature of 15℃and withdrawn at 28℃containing 3% moisture (wet basis). The flow rate of final moist solid (product) is 1000kg/h.(according to the dry production). After the fresh air at a dry-bulb temperature of 25℃and a humidity of 0.01 kg water/kg dry air is preheated to 70℃, it is sent to the dryer, and leaves the dryer at 45ºC. Suppose the drying process is under the constant enthalpy, heat loss in the drying system can be negligible. Find:(1) Drawing the operation process covering various air states in H-I diagram.(2) What is the volume of fresh air required per unit time (in m3/h)?(3) In order to keep the enthalpy unchanged, how much supplementary heat Q D is needed?5 Drying wet materials by hot air, primary temperature of air is t。

化工原理第七章传质与分离过程概论

反渗透
渗析
点渗析
三、传质分离方法
（2）场分离场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。
电泳
场分离
热扩散高梯度磁场分离
三、传质分离方法
钕铁硼永磁场
磁化精馏实验装置
三、传质分离方法
3.分离方法的选择分离方法选择的考虑因素

被分离物系的相态被分离物系的特性产品的质量要求经济程度
第七章传质与分离过程概论
7.1 概述 7.1.1 传质分离过程 7.1.2 相组成的表示方法
一、质量浓度与物质的量浓度
1.质量浓度质量浓度定义式
A
mA
V
N
kg /m3
密度
混合物的总质量浓度

总

i 1
i
一、质量浓度与物质的量浓度
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法均相物系某种过程两相物系
根据不同组分在各相中物性的差异，使某组分从一相向另一相转移：相际传质过程
实现均相物系的分离相际传质过程
均相物系分离
二、相际传质过程与分离
示例：空气和氨分离空气
水
吸收塔
空气＋氨氨水
三、传质分离方法
1.平衡分离过程（1）气液传质过程气液传质过程是指物质在气、液两相间的转移，它主要包括气体的吸收（或脱吸）、气体的增湿（或减湿）等单元操作过程。
ij Ki / K j
通常将 K 值大的当作分子，故一般大于 1 。当偏离 1 时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，越大越容易分离。
三、传质分离方法

传质与分离课后练习题

传质与分离课后练习题一、填空题1. 传质过程主要包括________、________和________三种基本方式。

2. 在气体吸收过程中，根据溶质与溶剂的接触方式，可分为________和________两种类型。

3. 蒸馏操作中，将混合液加热至沸腾，产生的蒸汽通过________冷却后，可得到纯净的液体。

4. 萃取过程中，常用的萃取剂应具备________、________和________等特点。

5. 吸附分离技术中，根据吸附剂与吸附质之间的作用力，可分为________和________两种类型。

二、选择题1. 下列哪种传质方式属于质量传递？（）A. 动量传递B. 能量传递C. 质量传递D. 热量传递2. 在下列吸收操作中，属于物理吸收的是（）。

A. 氨气吸收B. 二氧化硫吸收C. 丙酮吸收D. 氯气吸收3. 下列哪种蒸馏方法适用于分离沸点相近的液体混合物？（）A. 简单蒸馏B. 蒸馏C. 蒸馏D. 分子蒸馏A. 萃取剂的性质B. 混合液的温度C. 萃取剂的浓度5. 下列哪种吸附剂属于物理吸附剂？（）A. 活性炭B. 离子交换树脂C. 氢氧化钠D. 氧化铝三、判断题1. 传质过程中，质量传递速率与浓度梯度成正比。

（）2. 在气体吸收过程中，气膜控制表示溶质在气相中的扩散速率较慢。

（）3. 蒸馏过程中，塔板数越多，分离效果越好。

（）4. 萃取操作中，萃取剂的选择对萃取效果具有重要影响。

（）5. 吸附分离过程中，吸附剂的选择与吸附质的性质无关。

（）四、简答题1. 简述传质过程的基本原理。

2. 请列举三种常见的气体吸收设备，并简要说明其工作原理。

3. 蒸馏操作中，如何提高塔板的效率？4. 萃取过程中，影响萃取效果的因素有哪些？5. 简述吸附分离技术的应用领域。

五、计算题1. 某混合液中含有甲、乙两种组分，其摩尔分数分别为0.4和0.6。

现将该混合液进行蒸馏分离，求在塔顶和塔底得到的馏分中甲、乙组分的摩尔分数。

化学工程与工艺传质与分离复习题

传质与分离复习题一、单项选择题1．计算溶液泡点时，若i ∑=1i X i -1>0，则说明（C）A. 温度偏低B.正好泡点C.温度偏高D. 冷液进料2．萃取精馏时若饱和液体进料，则溶剂加入位置点：（A）A. 精馏段上部B.进料板C.提馏段上部D.精馏段下部3．在一定温度和组成下，A ，B 混合液的总蒸汽压力为P ，若P >P A S ，且P >P B S ，则该溶液（A)A. 形成最低恒沸物B.形成最高恒沸物C.不形成恒沸物4．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（C）A .提高压力 B .升高温度 C.增加液汽比 D.增加塔板数5．分离过程的特征是 (C )A. 熵增加过程B. 熵不变的过程C. 熵减小的过程D. 自发过程6．三对角矩阵法在求得X ji 后由什么方程来求各板的温度（A）A ．热量平衡方程 B.相平衡方程 C. 物料平衡方程7．简单精馏塔是指（C）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8．下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的（B）A.全塔效率可大于1B.总效率必小于1C.Murphere板效率可大于1D.板效率必小于点效率9．下列哪一个是速率分离过程（C）A.蒸馏B.吸收C.膜分离D.离心分离10．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（D）A.曲线B.直线C.有最高点D. 有最低点11. 当把一个常人溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（C）A.露点B.临界点C.泡点D.熔点12．设计变量数就是（D）A.设计时所涉及的变量数B.约束数C. 独立变量数与约束数的和D.独立变量数与约束数的差13．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（B）A . 正偏差溶液B .理想溶液 C.负偏差溶液 D.不确定14．下列哪一个不是吸收的有利条件（A）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15．下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（C）A. 很早就被人们认识，但没有工业化B.可以分离气体混合物C.不能分离液体混合物D.是传质过程1．下列哪一个是传质分离过程（B）A.超滤B.吸收C.沉降D.离心分离2．lewis 提出了等价于化学位的物理量（A）A.蒸馏B.吸收C.膜分离D.离心分离3．二元理想溶液的压力组成图中，P-X 线是（B）A.曲线B.直线C.有最高点D.有最低点4．汽液相平衡K 值越大，说明该组分越（A）A.易挥发B.难挥发C.沸点高D.蒸汽压小5．当物系处于泡、露点之间时，体系处于（D）A.饱和液相B.过热蒸汽C.饱和蒸汽D.气液两相6．约束变量数就是（D）A.过程所涉及的变量的数目B.固定设计变量的数目C.独立变量数与设计变量数的和D.变量之间可以建立的方程数和给定的条件7．简单精馏塔是指（C）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8．下列哪一个不是影响吸收因子的物理量（B）A.温度B. 气体浓度C.压力D.吸收剂用量9．某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成x A =0.5时泡点为t 1，与之相平衡的气相组成y A =0.75时，相应的露点为则（A）A t 1 = t2 B t 1 < t 2 C t 1 > t2 D 不能确定10．当体系的yi-yi*>0时（B）A. 发生解吸过程B.发生吸收过程C. 发生精馏过程D.没有物质的净转移11. 如果二元物系有最高压力恒沸物存在，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 不一定12．下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（C）A. 很早就被人们认识，但没有工业化B.可以分离气体混合物C. 不能分离液体混合物D.是传质过程13．从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的(X L /X H )j +1 比由提馏段操作线方程计算得更大，则加料板为（A）A. j板B. j+1板C. j+2板14．当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确（D）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15．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（C）A.正偏差溶液B.理想溶液C.负偏差溶液D.不确定1．下列哪一个是机械分离过程（C）A.蒸馏B.吸收C.离心分离D.膜分离2．一个多组分系统达到相平衡，其气液平衡条件表示正确的为DA. ƒi = ƒi .B ƒi = ƒjC μi = μL VjD μi = μi L V3．汽液相平衡K 值越大，说明该组分越（A）A.易挥发B.难挥发C.沸点高D.蒸汽压小4．逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡（B）A 塔顶B 塔底C 塔中部D 塔外部5．当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确（D）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6．下列哪一个过程不是闪蒸过程（D）A.部分气化B.部分冷凝C.等含节流D.纯组分的蒸发7．下列关于简捷法的描述那一个不正确（C）A.计算简便B.可为精确计算提供初值C.计算结果准确D.所需物性数据少8．完全不互溶的二元物系，当达到汽液平衡时，溶液的蒸气压力小（A）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9．气液两相处于平衡时（C）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10．对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（B）A.一定是为塔底产品得到 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11. 当把一个常人溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（C）A.露点B.临界点C.泡点D.熔点12．平衡常数较小的组分是（D）A.难吸收的组分B.最较轻组分C.挥发能力大的组分D. 吸收剂中溶解度大的组分13．对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（B）A.一定是为塔底产品得到 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14．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（C）A. Ai<ΦiB. Ai=ΦiC. Ai>Φi15．只有重非关键组分时，则以何处为起点逐板计算（B）A.塔顶往下B.塔釜往上 C .两端同时算起1．在一定温度和压力下，由物料组成计算出的∑K i X i -1>0，且∑Z i /K i <1，该进料状态为（C）A.过冷液体B. 过热气体C. 汽液混合物D. 饱和液体2．易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（C）A.塔顶板B.进料板C.塔底板D.不确定3．下列关于简捷法的描述那一个不正确（D）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4．选择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.饱和液5．当把一个气相冷凝时，开始产生液滴的点叫作（A）A.露点B.临界点C.泡点D.熔点6．吸收塔的汽、液相最大负荷处应在（A）A.塔的底部B.塔的中间C.塔的顶部D.进料板处7．当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确（D）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8．当物系处于泡、露点之间时，体系处于（D）A.饱和液相B.过热蒸汽C.饱和蒸汽D.气液两相9．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（B）A. 正偏差溶液B.理想溶液C.负偏差溶液D.不确定10．下列哪一个不是吸收的有利条件（A）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11.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。

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第一章绪论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。

2. 比较使用ESA 与MSA 分离方法的优缺点。

答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA ），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。

3. 气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。

气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。

4. 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 。

5. 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F ziT F P FV , yi ,Tv , PvL , x i , T L , P L习题5附图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+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06. 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。

第二章单级平衡过程进料，习题6附图1. 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= 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：13=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 ；∴ 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=⨯==PP K s ；6358.022==PP K s2702.033==PP K s∴011.125.06358.025.02702.05.0596.1=⨯+⨯+⨯=∑i i x K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 =0.62813K =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=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702∴807.513=α，353.223=α，133=α∴∑=⨯+⨯+⨯=74.325.0125.0353.25.0807.5i i x α.174.325.0174.325.0353.274.35.0807.5=⨯+∑∑⨯+⨯=∑=ii i i i x x y αα故泡点温度为95℃，且776.074.35.0807.51=⨯=y ；157.074.325.0353.22=⨯=y ；067.074.325.013=⨯=y2. 一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。

解1：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，K值只取决于温度和压i力。

可使用烃类的P-T-K图。

⑴泡点压力的计算：75348假设∑i x K∑i i x K=1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa。

⑵露点压力的计算：∑∑第三章多组分精馏和特殊精馏1. 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z B =0.2,z T =0.1,z X =0.4(mol)。

塔顶采用全凝器，饱和液体回流。

相对挥发度数据为：BT α=2.25，TT α=1.0，XT α=0.33，CT α=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%。

求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。

解：根据题意顶甲苯(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关键组分，则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。

以重关键组分计算相对挥发度。

71.1021.025.2==BC α，762.421.00.1==TC α，5714.121.033.0==XC α1=CC α 由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。

，h kmol W C /84.79998.04.0200=⨯⨯=hkmol D C /16.084.795.0200=-⨯=h kmol D T /7.59995.03.0200=⨯⨯=，h kmol W T /3.07.593.0200=-⨯=所以37.7762.4lg 3.084.7916.07.59lg[lg ]lg[=⨯=⋅=TCTCCTm W W D D N α，由HH NmiH i i W D W D ⋅=α与i i i W D F +=求出非关键组分的分布，苯： 437.7108.784.7916.071.10⨯=⨯=BB W D ∴B W =0，B D =200⨯0.2=40Kmol/h二甲苯：056.084.7916.05714.137.7=⨯=X X W D ，X D +X W =200⨯0.1=20求得X D =1.06，X W第四章多组分多级分离的严格计算1. 某精馏塔共有三个平衡级，一个全凝器和一个再沸器。

用于分离由60%(mol)的甲醇，20%乙醇和20%正丙醇所组成的饱和液体混合物。

在中间一级上进料，进料量为1000kmol/h 。

此塔的操作压力为101.3kPa 。

馏出液量为600kmol/h 。

回流量为2000kmol/h 。

饱和液体回流。

假设恒摩尔流。

用泡点法计算一个迭代循环，直到得出一组新的T i 值。

安托尼方程：甲醇：()29.345.36264803.23ln 1--=T P S 乙醇：()68.4198.38038047.23ln 2--=T P S正丙醇：()15.8038.31664367.22ln 3--=T P S (T ：K ；P S ：Pa)提示：为开始迭代，假定馏出液温度等于甲醇的正常沸点，而塔釜温度等于其它两个醇的正常沸点的算术平均值，其它级温按线性内插。

解：馏出液量 D = U 1= 600kmol/h ，L 1= 2000kmol/h ，由围绕全凝器的总物料衡算得V 2=L 1+U 1=2600kmol/h 。

由安托尼方程算出物料的沸点得：T 甲醇 =337.65K ，T 乙醇 =351.48K ，T 正丙醇 =370.35K 。

假定馏出液温度等于甲醇的正常沸点，而塔釜温度等于其它两个醇的正常沸点的算术平均值，其它级温按线性内插。

在假定的级温度及第1个组分甲醇的矩阵方程推导如下当V 1 = 0，G j = 0(j =1，…5)时，从式(4-19)可得()∑-+=-=11j m m m j j U F V A所以，A 5 =V 5+F 3 – U 1 =2600+1000 －600=3000 类似得，A 4 =3000，A 3 =2000和A 2 =2000 当V 1=0和G j =0时，由式(4-20)可得()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=+++∑-+-=ij j jjm m m j j K V UU F V B 11因此，B5 = －[F3－U1+V5K1,5]=－[1000 – 600+2600×2.33]= －6458 同理，B4 = －7966，B3 = －7030，B2= －5250和B1= －2600 由式(4-21)得：D3 = －1000×0.60= －600kmol/h 相类似 D1 = D2 = D4 = D5 = 0将以上数值代入式(4-23)，得到：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----006000064583000000605879663000000496670302000000403052502000000325026005,14,13,12,11,1x x x x x 用式(4-26)和(4-27)计算p j 和q j25.126003250111-=-==B C p026000111=-==B D q()465.125.120005250403012222-=---=-=p A B C p按同样方法计算，得消元后的方程显然，由式(4-28b)得 x1,5 = 0.134依次用式(4-28a)计算，得x 1,4 =0.288，x 1,3 =0.494，x 1,3 =0.723，x 1,1 =0.904⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----134.0101.0146.00010000397.110000210.110000465.11000025.115,14,13,12,11,1x x x x x第1次迭代结束。