《化工分离工程》刘佳琪复习

分离工程本-填空（本大题共9小题，每空1分，共25分）1、分离过程可分为、两大类。2、平衡分离过程屮，平衡关系用分离因子表示为=。分离因子在精馏中乂称为，在液液平衡中乂称为。3、对于一四组分气液平衡物系而言，其自由度数f等于o4、收过程按溶质数多少可分为_和按吸收温度状况可分为和。5、超临界流休萃取有、和等三种操作方法6、闪蒸温度必须介于物系的与之间。7、吸附剂的再生方法有、8、结晶分离的传质推动力为O9、膜分离过程按分离休系不冋对分为O按推动力不同可分为、O1、一烃类混合物中含冇乙烷30%、丙烷30%、正丁烷40%。？其安托因方程参数见下表。试求30C吋的泡点压力及此吋的气相组成。（物系可认为是完全理想物系）（10分）。安托因方程为：Inp=A-丁人组分ABCT(K)P(mmHg)乙烷15.66371511.42-17.16丙焼15.7261872.46-25.16丁烷15.67822154.9-34.422、将苯（A）甲苯（B）对二甲苯（C）混合物送入精馏塔分离，进料流量为100kmol/h,组成为Za=0.4、Zb=0.4、Zc=0.2,要求苯在塔顶回收率为95%,甲苯在塔釜的回收率为95%。组分相对平均挥发度（Xab=2.0,试按清晰分割法求全回流条件下所需理论板数及塔顶与塔底的流量及组成。（10分）3、具有三块理论板的吸收塔，用来处理T列组成的气体（Vn+1），在操作条件K各组分平均吸收因子见下表。富气与贫油流率均为100kmol/h,试用平均吸收因子法计算各组分的吸收组分Vn+uL()iAiC2H66000.8C3H83003I1-C4H1010010n-C6Hi40100合计100100吸收液与尾气的量及组成(14分分离工程课程试卷5参考答案及评分细则、填空（本大题共9小题，每空1分，共25分）（每填对一空给一分）1、平衡分离过程、速率分离过程2、3、4ytx:K；-=相对挥发度，相对选择性4、笮组分吸收、多组分吸收；等温吸收、非等温吸收5、等温法、等压法、吸附法。6、露点温度、泡点温度。7、变压法、变温法、惰性气体吹扫法、置换再生法、过饱和度过饱和度9、气体、液体。浓度差、压力差、电位差1、简述题（本大题共5小题，每题5分，共25分）1、平衡常数与组成无关的泡点温度计算过程。答：1）已知/?,假设T求出（或查出）各组分的p?2）K=K由已知的3）|2X,.xf-通常取为0.005）4泡点74）如果从一1降低T,重新计算。工尺人一1幺一f;升高T,重新计算。2、平衡常数与组成冇关的露点温度计算过程。答：1）已知A假设T求出（或查出）各组分的相应参数及利用维里方程计算於2）由已知的yi,取=1求出心,初步算出Xi3）校正求出由已知的乂4七=乂./久4）|5A.-1|p=32l7lmmHg乙&303.15-17.16乙院1S7246Inp耐？二15.726-=8.9903=p=025mmHg内院303.15-25.166（2分）Inpir.=15.6782=7.6594p=2i20mmHg303.15-34.42?2）求泡点压力，因为物系可以看作理想物系，由拉乌尔记律，得到:P=px+p+px=32171x0.3+8025x0.3+2120x0.4=12906.8mmHgf乙烷乙烷f内烷内烷f丁烷丁烷5分）3）求平衡常数心，求气相组成yi。因为物系可以看作理想物系，可得：K=p0/P=32171/12906.8=2.492二=尺=2.492x0.3=0.7478乙烷广乙烷7乙加乙烷乙奴K=p/尸=8025/12906.8=0.622=y=Kx=0.622x0.3=0.1866丙烷P丙烷y丙烷丙烷丙烷K=p/尸=2120/12906.8=0.1644丁烷f丁烷2、解:=Kx=0.164x0.4=0.0656Z丁烷丁烷丁烷为重关键1）按清晰分割进行塔顶及塔底组分分配，由所给定条件可知，苯为轻关键组分，甲苯组分，由所给定的冋收率可知：（4分）苯在塔顶的量为：=y;x0.95=40x0.95=3Akmol!h苯在塔底的量为：bL=fL-dL=40-3S=2kmol/h34-134-1=0.975104-10P正丁烷_1_0.9991一心烷-1一104-1甲苯在塔底的量为xO.95=40x0.95=3Skmol/h甲苯在塔顶的量为：A=fh七h=mkmCl!h对一二甲苯在塔底的量为：/?c=fc=20kmol/h对一二甲苯在塔顶的量为：02）塔顶、塔底的流量及组成的计算（3分）D=dl+dH+dc=38+2=4Qkmol/hAxdl0.95;=0.05;xdc=0B=bL+bH+bc=2+38+20=60kmol/hAxbl=0.0333;=0.6333;=0.33343）全回流卜*理论板数的计算（3分）lglgXDLXDHXBLlg0.95K05/厂0.6333、3.0333J=8.5lg2.03、解:1）3、解:1）计算各组分吸收率，由咏A-1广二一4，可得：（4分）0.84-0.=气:仏2）各组分被吸收量的4-1乙烷=0.6612x60=39.6A|2kmoll=:=0.6612计算，由卜%,，可得：（4分）v/v+i乙烷一vi，乙烷=么烷V;v+iIDK乙烷=60-39.672=20.32Akmol/hV,V+1，醜-%，醜二诊醜？+1醜=0.975x30=29.25女脚/=醜=30-29.25=0.75/八/vn+i，正丁烷vi，正丁院=诊正丁“vn+i，正丁说=0.9991x10=9.9kmol/hAvi，正丁院=10-9.91=0.09ktnol/h3）尾气和吸收液的流量的组成计算（6分）由以上计算可知尾气量为：=Zv,f=20.328+0.75+0.09=21.16Skmol/h尾气中各组分含量为：=20.328/21.168=0.96030.75/21.168=0.0354W=0.09/21.168_00043吸收液的量为：、=+（Vv+1-A）=100+100-21.168=仃8.832A/2吸收液中各组分含量为：=/八/八=39.672/178.832=0.221醜=1繡?=29.25/178.832=0.1636?，正丁皖正丁焼久=9.91/178.832=0.0554?，正己院=v正己焼Z、100/178.832=0.55922、预将平苯-烷烃二元恒沸物进行分离，现以甲醇为恒沸剂分离甲苯-烷烃的流程如图，分析各塔物流，答：分析可知：恒沸精馏塔：由于恒沸剂加入过虽，塔底为叮1醇一叩苯的混合物，塔顶烷烃-甲醇的二元恒沸物。脱甲醇塔：塔底为甲苯，塔顶为甲苯-甲醇的二元択沸物。萃取塔：塔底为甲醇水溶液，塔顶为烷烃。脱水塔：塔底为水，塔顶为甲醇。1.萃取精馏过程中，萃取剂的作用是什么?萃取精馏过程与丼沸精馏过程有何区別？要点：萃取剂的作川：通过稀释原溶液和分别与原溶液组分的相互作用力不M）使原溶液组苯-:一-m脱甲觀塔2r卩甲爵水溶液1.脱水补充甲醇塔烷龟水t水分间的相对挥发度发生改变。（5分）区别：井沸精馏在改变相对挥发度的M时还耍与原溶液组分生成丼沸物；共沸精馏的能縣-?般比萃取精馏大;共沸精馏更适川于分离热敏性物料；共沸精馏可迮续操作，也可问歇操作，萃取精馏一？般只能连续操作。3、恒沸精馏与萃取精馏的异同点。答：相同点：都加入第三组分，形成非理想溶液；都提高相对挥发度；都放用物料衡算、热置衡算和相平衡关系式。不同点：识沸精馏加入恒沸剂形成恨沸物，沸点低，从塔顶出來；萃取精馏不形成恒沸物，沸点高，从塔底离开。4.简述精馏过程最小M流时和全M流时的特点。最小W流比是馏的极限情况之一，此时，未完成给定的分离任务，所需耍理论经板数无穷多（2分）,如果回流比小于敁小回流比，则无论多少理论板数也不能完成给定的分离任务（1分）。全回流是精馏的极限情况之一。全回流所需的理论板数敁少。此时，不进料，不出产品（2分）。2. 什么叫淸晰分割法，什么叫不淸晰分割法？多组分精馏分离，馏出液屮除/重关键组分外没育K他重组分，重组分全部*塔釜排出，而釜液中除丫轻关键组分外没奋K它轻组分，轻组分仝部山塔顶排出，这种分离情况称为淸晰分割，此时非关键组分为非分配组分。（3分）而馏出液中除了重关键组分外还有其他重组分，釜液中除了轻关键组分外还有其仑轻组分，这种分离情况称为非淸晰分割，此吋非关键组分为分配组分。（2分）简述粘馏和吸收过程的主要不冋点。1）原理不同：吸收足根据各组分溶解度不同进行分离的。粘馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。（1分）2）传质形式不M:精馏操作屮，汽液网相接触吋，汽相屮的较重组分冷凝进入液相，而液相屮较轻组分被气化转入汽扣，因此传质过程是双传质过程：而吸收过程则是气相屮的某些组分溶到不挥发的吸收剂屮去的单A传质过程。（2分）3）塔式不冋：一般的精馏塔是一处进料，塔顶和塔釜出料，而吸收塔是两处进料、两处出料。（丨分）5.气液传质设备有几种常川的级效率？影响效率的因尜有哪些？效率的表示力*法主耍有以下儿种：1）全塔效率，乂称为总板效率（1分）2）Murphree板效率，又称干板效率（1分）3）点效率（1分）4）填料塔的等板高度（HETP）（1分）1.实际板和理论板的差奸主耍表现合:哪些方而？实板和理论板的差异：1）理论板假定离开该板的汽、液两相达到平衡；劣际板不可能达到平衡；（2分）全；（1分）3）实际板上汽液两相存在不均匀流动，停留吋间冇明显差异；（1分）4）实际板存在雾沫夹带、漏液和液相夹带泡沫现象、（1分）2何为关键组分，何为轻关键组分、何为熏关键组分？2分离要求指定（设计者指定浓度或提出要求）的、最关心的组分称为关键组分（3分）；两个关键组分中相对易挥发的飢分称为轻关键组分（1分），不易挥发的组分称为重关键组分（1分）。己知某液休混合物屮各组分的汽液平衡常数与温度的关系如卜组分组成Zj（mol%）Kx（t的单位为（?）C40.45-0.04+0.012/C50.32-0.17+0.01?上述混合物若温度为77C,试分析是否有液相存/十:1解：混合物温度为77C吋KC5=-0.75+0.06x77=3.87,/Cc4=0.884尺C5=0.6（2分）=3.87x0.23+0.56x0.884+0.33x0.6=1.5831（1分）即l,TT8（2分）yi/Ki=0.23/3.87+0.56/0.884+0.33/0.6=1.771（1分）即Sx/%ATHi次校核淸晰分割dD=().328,wD=44.672,与初值基木相同，故物料分妃合理。组分进料，fi饰出液，diXdj釜液，wiXwJA101()0.221500B3534.6710.7681().3290.0060C100.140.000319.860.1797D450.328().007344.6720.8143总汁100DW4(12分)用C4tS分液态烃作吸收刑，从裂解气中回收99%的乙烯。G知裂解气中各组分的摩尔分宇分别为：组分氢气屮烷乙烯乙烷内烯异丁烷进料摩尔分率().1320371803020.097().08400132相平衡常数3.10.720.520.150.058在平均操作佧力和溫度卜各组分的相平衡常数如表所列，其中氢气为惜性组分，不被吸收。若处理的入塔裂解气量为l()Okmol/h，试用平均吸收因子法汁算：1)完成吸收任务所谛最小液气比：2)授作液气比为最小液气比的1.5倍时，完成吸收任务所沼的理论板数：(3)各组分吸收亨和离塔尾气组成:(4)塔顶l、V加入的吸收剂S解：乙烯为关键组分，cpA=0.99(L/V)min=EAApK卻关=0.72x(199=0128(2)L/V=l5(LZV)min=l.0692lgAa=L/VKa=1.069270.72=1.485与）组分VK+bknioIZhA9vun+1(p,kmol/hVN+1(l-(p)y13.20013.20.3468屮烷37.180.34490.3412.6424.540.6448乙烯3(121.4850.9929.903O.(X)79乙烷9.72.0560.9999.690.01(10005内烯8.47.12818.400异丁嫁1.3218431L3200100.0061.9538.051.()0N=-1=07IgA(4)V=(10()+38.05)/2=69l)3knioi/h.95)/2=1A30.97LZV=1.()692Lt)=42-84kniol/h