《分离工程》综合复习 答案

分离工程综合复习资料（答案）
一、 不定项选择
1.下列属于机械分离的是（ A C ）
A ．沉降 B. 超滤 C. 静电除尘 D. 吸附分离 2.膜分离属于（
B D ）
A. 平衡分离
B. 传质分离
C. 机械分离
D. 速率分离 被用于下列哪种分离过程？（ B D ）
A. 机械分离
B. 速率分离
C. 平衡分离
D. 传质分离 4.公式V i L i i f f K / 适用于下面哪种情况？（ A ）
A.
汽相为理想溶液，液相为理想溶液； B.
汽相为理想气体，液相为理想溶液； C.
汽相为理想溶液，液相为非理想溶液； D.
汽相为理想气体，液相为非理想溶液；
5.已知：T，y
1，y
2
……y
C
；求解：P，x
1
，x
2
(x)
C
属于哪种计算类型
（ A ）
A. 露点压力
B. 泡点温度
C. 露点温度
D. 泡点压力
6.在设计变量中，e
a
N表示（ C ）
A.装置设计变量数
B.单元固定设计变量数
C.单元可调设计变量数
D.装置固定设计变量数
表示（ C ）
A. 重组分
B. 重关键组分
C. 重非关键组分
D. 轻非关键组分
8.根据图中恒浓区（阴影部分）的位置，判断下列说法正确的是（B）
A.HNK为分配组分，LNK为非分配组分；
B.HNK为非分配组分，LNK为分配组分；
C.
HNK 为分配组分，LNK 为分配组分； D.
HNK 为非分配组分，LNK 为非分配组分；
9. 根据图中恒浓区（阴影部分）的位置，
P64 ）
A.
HNK
为分配组分，LNK 为非分配组分； B.
HNK 为非分配组分，LNK 为分配组分； C.
HNK 为分配组分，LNK 为分配组分； D.
HNK 为非分配组分，LNK 为非分配组分；
10.液液平衡的分离因子又称为（ C ？ P14）
A. 相对挥发度
B. 分配系数
C. 相对选择性
D. 回收率
11.图Ⅰ中的汽相浓度变化曲线，描述的是图Ⅱ中的哪个区域？（ D ）
1 2 3
A. 属于1区
B. 属于3区
C. 属于4区
D. 属于6区
12. 图Ⅰ中的汽相浓度变化曲线，描述的是图Ⅱ中的哪个区域？（ B ）
A. 属于1区
B. 属于3区
C. 属于4区
D. 属于6区
13.分离丙酮-甲醇的共沸物，加入下面哪种物质可使得丙酮成为轻组分？（ A）见P75
A. 水
B. 乙酸甲酯
C. 正己烷
D. 乙醚
二、名词解释
1.
液中除了轻关键组分外没有其它轻组分，这种情况称为～。

2.
物，而沸点又较原有的任一组分高，从釜液离开精馏塔，这类特
1
2
3
殊精馏被称为～
三、填空题
1.分离过程是将混合物分成组分不相同的两种或几种产品的操作。

2.平衡分离过程（P3）是借助分离媒介，使均相混合物系统变成两相混合物，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。

3.传质分离过程（P3）用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生，依据物理化学原理的不同，传质分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程。

4.活度系数的基准态是指活度系数等于 1 的状态。

5.从动力学上讲，相平衡是指相间表现传递速率为零的状态。

6.膜分离过程(P204)包括超滤、渗析、电渗析、反渗透、微孔过滤、气体分离等多种分离过程。

7.恩特伍德公式的假设条件是（1）塔内汽相液相均为恒摩尔流率；
（2）各组分挥发度均为常数。

8.由设计者指定浓度或提出要求的两个组分称为关键组分，其中相对易于挥发的组分成为轻关键组分（LK），不易挥发的组分称为重关键组分（HK）。

9.相平衡指的是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。

四、简答题
P75）
答：在选择溶剂时，应注意以下几点：
①溶剂与被分离组分有较大的相互溶解度（防止分层）；
②溶剂在操作中热稳定性要好（为了长期循环使用）；
③与混合物中任何组分不起化学反应（缔合、络合等）；
④溶剂比（溶剂/进料）不得过大；
⑤无毒、不腐蚀、价格低廉，易得等。

2.速率分离过程（P10）
是在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，
有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。

这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态，仅有组成上的差别。

速率分离包括有：膜分离、超滤、反渗透、渗析、气体渗透分离、液膜分离等。

五、画出萃取精馏的流程图，并对过程进行描述。

图中塔1为萃取精馏塔，塔2为溶剂回收塔，A、B两组分混合物进入塔1，同时向塔内加入溶剂S，降低组分B的挥发度，而使组分A
溶剂的沸点比被分离组分高，为了使塔内维持较高的溶剂
12
浓度，溶剂加入口一定要位于进料板之上，但需要与塔顶保持有若干块塔板，起到回收溶剂的作用，这一段称为溶剂回收段。

在该塔顶得到组分A，而组分B与溶剂S由塔釜流出，进入塔2（溶剂回收塔），从该塔顶蒸出组分B，溶剂从塔釜排出，经与原料热和进一步冷却，循环到塔1。

六、写出闪蒸过程的物料平衡式（2个），相平衡关系式，浓度加和式，
并根据它们推导出Rachford-Rice公式：
)(
)1(1)1(==ψ∑-ψ+-c
K z K i i
i f i i i y K x = i=1,2,…c ③
1 1.0c
i i x ==∑ ④ 1
1.0c
i i y ==∑ ⑤
由式③消去式①中的i y 得：i i i i Fz Lx VK x =+
i=1,2,…c
解得：i
i i
Fz x L VK =
+ i=1,2,…c
将L F V =-代入得：i
i i
Fz x F V VK =
-+
⑥
用F 除式⑥中的分子与分母，并以/V F ψ=表示汽相分率则：
1(1)
i
i i z x K ψ=
+-
i=1,2,…c ⑦
ψ的取值在0～之间，将式⑦代入式③得：
1(1)
i i
i i z K y K ψ=
+-
i=1,2,…c ⑧
将式⑦、式⑧分别代入浓度加和式（总和方程）④⑤得
1 1.01(1)c
i i i z K ψ==+-∑ ⑨ 1 1.01(1)i c i
i i K z K ψ==+-∑ ⑩ 用式⑩减去式⑨得到
七、
设计变量（含C 个组分）和核算型两种） 1.
再沸器（P56）
2. 一个带侧线采出的精馏塔，塔顶全凝器，塔底再沸器，无压降，求设计变量数及变量如何规定。

u
x N ：
压力等级数 1
D
进料变量数2
c+
-------------------------
合计3
c+
u
N：
a
串级单元数3
回流分配1
侧线采出单元数1
传热单元数2
------------------------
合计7
八、已知甲醇-丙酮在不同压力下均能形成共沸物，常压下，共沸物组
成为含甲醇46%(mol)，而下，共沸物组成变化为含甲醇62%(mol)，当进料中甲醇含量大于62%(mol)时，请判断常压塔与高压塔的塔序，并画出相应的流程图。

（本题考查对分离共沸物的双压精馏过程，见教材P86-87）
解答：
如果进料中含甲醇大于62％ ，则在塔I （常压）进料，塔釡为纯甲醇，塔顶为含甲醇46％的共沸物，进塔II （高压），塔顶为含甲醇62％的馏出液循环到塔1，塔釡得到纯丙酮。

塔序为：先常压塔，后高压塔。

图如下：
九、 试求总压为时，氯仿(1)-乙醇(2)之共沸组成与共沸温度。

已知：
)66.159.0(ln 1221x x +=γ；)66.142.1(ln 2212x x -=γ
(A) 11163.0lg 6.02818227S P t =-+；21652.05lg 7.33827231.48S P t
=-+ (B) 解答：（与P82例3-6相同，但该例1S P 、2S P 等数据所得值与我计算所
得不同，按书上来）
设t=55℃，由式(B)得：182.372S P = ；237.311S P =
Q 1122
ln ln S S P P γγ= 由（A ）式得：22121122ln 0.59 1.42 1.66)x x x x γγ=-+ 用试差法求得：10.8475x =，20.1525x =
将1x ，2x 代入（A ）式得：1 1.0475γ=， 2 2.3120γ= 所以
111222 1.04750.847582.372 2.3120.152537.31186.279S S P x P x P γγ=+=⨯⨯+⨯⨯= 与给定值相同，故共沸温度为55℃，共沸组成为10.8475x =。