河南城建學院2009—2010學年第一學期期終考試（查）
《分離工程》試題（b卷）
供煤炭深加工與利用專業 1113071班使用 2023年12月
本套試卷共 3 頁
一、填空題（每空1分，共35分）：
1、在分離過程，傳質分離過程又可以分為平衡分離過程和速率控制分離過程。屬於平衡分離過程的實際單元操作有蒸發 、蒸餾/吸收/萃取等；屬於速率控制分離過程的實際單元操作有電滲析 、 反滲透等。
2、分離工程中單元操作的有關計算是物料平衡、 熱量平衡、 相平衡三者的綜合運用。
3、精餾塔的分離計算中，何謂清晰分割當輕重關鍵組分相鄰，輕關鍵組分與其相鄰的更重組分，重關鍵組分與其相鄰的更重組分，相對揮發度有明顯差別時，可以認為比輕關鍵組分更輕的不進入塔底，比重關鍵組分更重的不進入塔頂。（2分）
4、混合物處在恆沸點，每種組分的汽液相組成相同
5、經吸收塔以後，吸收劑和易溶組分常需分離，此解吸的方法有提高溫度、減壓閃蒸、 加惰性氣體、 精餾。
6、影響板效率的因素有物質性質、塔板型式、操作壓力和溫度。
7、共沸精餾一般是加入的第三組分能與原物系中的乙個或幾個組分形成具有最低 （填「高」或「低」）沸點的恆沸物，第三組分就和相對揮發度較大 （「大」或「小」）的組分以恆沸物的形式從塔頂 （「頂」或「底」）出。
8.在精餾塔的設計中，理論塔板數和回流比是兩個矛盾統一體，他們對裝置投資費和冷卻費用會產生影響。理論塔板數增加，則裝置投資費用增加；回流比加大，則冷卻費用增大。
9、採用超臨界流體萃取技術 ，可以脫除咖啡因，從菸草中脫除尼古丁等，產品成色好、收率高、無毒***。實現萃取、分離的目的。
10、範拉爾方程中的端值常數表示某組份在溶液中處於無限稀釋狀況時，該組分具有的活度係數的對數值。
11、萃取塔包括三部分：提餾段、精餾段和溶劑**段。各段的作用是提餾段：
將塔頂組成提餾出來, 精餾段：使塔底產品盡可能少的到塔頂，塔頂產品盡可能少的入塔底, ，溶劑**段：用作萃取劑和塔頂產品的分離 。
12、化工生產中，應用吸收的目的是：獲得液相產品，氣體混合物分離，氣體的淨化，**有價值的組分。等。
13、常見的膜分離過程有：微過濾 、超濾、 反滲透 、滲析。
14、吸收蒸出塔的應用前提是：氣體組分中的幾個組分同時具有較大的溶解度。
二、選擇題（每題3分，共15分）
1、多組分系統中按汽液相是否處於理想狀況，汽液相平衡關係可分五種情況處理，若汽相為理想氣體組成的理想溶液，液相為非理想溶液，則其相平衡常數ki可表達為（ b ）
2、關於精餾板式塔下列說法正確的是（ c ）
a、實際板數與理論板數之比為總板效率；
b、塔的平均操作溫度就是進料的溫度；
c、精餾段實際塔板數也可以由總板效率求出；
d、每個精餾塔的進料板位置都是唯一的。
3、泡點方程可以表示為（ d ）
4、對吸收下列說法錯誤的是（ c ）
a、填料塔總高度：h=nt×hetp；
b、操作液氣比一定時，壓力提高，可使ki下降，ai公升高；
c、操作液氣比一定時，溫度提高，可使ki下降，ai公升高；
d、增加操作操作液氣比，可使ai公升高。
5、吸附速度不受以下（ a ）速度影響：
a、吸附質分子在吸附劑顆粒表面界膜外的擴散速度；
b、吸附質分子在吸附劑顆粒表面的界膜中的擴散速度；
c、吸附質分子在吸附劑內的擴散速度；
d、吸附質分子在吸附劑細孔表面吸附位置上的吸附速度。
三、簡答題（共 20 分）
1、在精餾塔中哪些部位涉及到泡點溫度？（6分）
答：（1）如果塔頂產品全部冷凝成液相出料，回流罐液體的最高溫度則是當前塔操作壓力下塔頂產品的泡點溫度。（2）塔底溫度則是在操作壓力下塔底產品的泡點溫度。
2、簡述關鍵組分的選擇原則。（7分）
答：（1）、相鄰產品：分離要求主要是在揮發度相鄰的組分之間分割為兩個產品，分離點兩側，較輕的為輕關鍵組分，較重的為重關；（2）、保證目的產品：
某幾個組分是目的產品，**率已經確定，以此作為關鍵組分。（3）、原料：緊靠分離點同側的兩個組分之間如果相對揮發度差別不大，貼近分割點的組分含量遠小於另一組分含量，選擇含量大的組分作為關鍵組分。
4、簡述化學吸附的特點。（7分）
答：吸附劑表面和被吸附分子之間產生化學反應，通過化學鍵力進行的吸附。吸附熱約等於化學反應熱，單分子層吸附，有選擇性，吸附速率慢，不易脫附，脫附後吸附質的化學成分發生了改變。
四、計算題（共30 分）
1、脫乙烷塔操作壓力為26atm（絕），塔頂產品經分凝器汽相出料，有關資料如下表所示：
全塔理論塔板數nt=18塊，全塔板效率ηt=75%。求該塔實際塔板數及進料位置。
(10分)
解：全塔實際塔板數na=（nt-1）/ηt=（18-1）/75%=23塊 （1分）
加料板位置的確定：l: c20 h: c3=
(αlh)n=（αlhd·αlhf）0.5=[（kld/khd）（klf/khf）]=(3.467×3.2407)0.5 （1分）
(αlh)m=（αlhf ·αlhw）0.5=[（klf/khf）（klw/khw）]=(3.2407×2.244)0.5 （1分）
n/m=//
=0.752641分）
18=m'+n'+1=m'+0.75264m'+1 m'=7.30塊，n'=9.70塊2分）
精餾段實際塔板數：n=7.30/75%=9.7=10塊1分）
提餾段實際塔板數：m=23-10=13塊（加料板計入提餾段） （1分）
2、有一糠醛—水系統恆沸精餾簡化的糠醛蒸發塔，塔操作壓力為1atm，全塔平均操作溫度為100℃，該塔泡點進料，進料中糠醛（1）含量為0.01392，求此系統各組分的活度係數。已知1atm糠醛（1）—水（2）的恆沸溫度為97.
9℃，共沸組成x1=0.0919。97.
9℃時，p10=0.111atm,p20=0.892 atm.
（8分）
解：恆沸點時 xi=yi
則有：ki=yi/xi=γipi0/p=1 ,γi=p/pi01分）
根據所給恆沸點有關資料，則有：
γ1=p1/p10=1/0.111=9.0001分）
γ2= p2/p20=1/0.8924=1.12061分）
根據範拉爾方程：
a12=lgγ1(1+x2lgγ2/x1lgγ1)2
=lg9.000(1+0.9081lg1.1206/0.0919lg9.000)2
=2.18112分）
a21= lg1.1206(1+0.0919lg9.000/0.9081lg1.1206)2=0.43071分）
由范拉爾方程求進料組成下的活度系數值：
lgγ1=a12/(1+a12x1/a21x2)2=1.89981=79.396 （1分）
lgγ2=a21/(1+ a21x2/ a12x1)2=0.0019172=1.0044 （1分）
3、某工廠脫乙烷塔頂氣體組成如下：用丙酮做吸收劑除去其中乙炔，操作壓力為18atm，
操作溫度為-20℃，在此條件下，各組分的相對平衡常數k為：
，乙炔的**率為0.9995。求①完成此任務所需的最小液氣比，②取操作液氣比為最小液氣比1.
83倍時所需的理論板數，③各組分的**率和出塔尾氣組成，④進料為100kmol/h，塔頂應加入吸收劑丙酮的用量。（12分）
解：根據題意選擇c2h2為關鍵組分。又知α（關）=0.9995=a（關）m （1分）
(1) 最小液氣比：（l/v）m=a關m×k關=0.9995×0.30=0.299851分）
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