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1、化工别离过程期末复习试题B及答案题号 .五成绩核分人签字得分一、填空题（共28分，每空1分）工、按所依据的物理化学原理，传质别离过程可以分为一别离 过程和 别离过程，常见的平衡别离过程有 、o2、通常所说多组分精微的FUG简捷计算法中，F代表 方程，用于计算，U代表 公式，用于计算，G代表 关联，用于确定3、The driving force for gas absorption is 。4、泡露点计算是别离过程设计中最基本的汽液平衡计算，按规定哪些变量和计算哪些变量可分为如下四种类型： 、和 O5、多组分吸收简捷计算中所用到的Horton-Franklin方程关联T 、和 o6、多组分多级别
2、离过程严格计算中围绕平衡级所建立的MESH方程分别是指、和 O7、别离的最小功表示 ,最小别离功的大小标志 feed depends on the exploitation of differences in molecular 分 子性质、thermodynamic 热力学性质 and transport 传递性 质 properties of the species in the different phases present.二、单项或多项选择题（共6分，每题2分）1、清晰分割法的基本假定是：储出液中除了外没有其他 而釜液中除了_工外没有其他旦。A. heavy key compone
3、nt; B. light key component; C. heavy nonkey components; D. light non-key components2、在多组分混合物的吸收过程中，不同组分和不同塔段的吸 收程度是不同的。8 一般主要在靠近塔顶的几级被吸收， 在其余级变化很小。A. key component； B. light non-key components； C. heavy nonkey components3、以下各单元中，单元的可调设计变量数为0, CD单 元的可调设计变量数为1。A.混合器；B.分相器；C.分配器；D.再沸器三、判断题（共12分，每题2分）1、
4、相对挥发度相对于汽液平衡常数而言，随温度和压力的变 化更敏感。（X ）2、多组分精微和吸收过程都是双向传质过程，规定别离要求 时多组分精储过程最多只能指定2个关键组分，多组分吸收 过程最多只能有1个关键组分。（X ）3、窄沸程闪蒸的热量衡算更主要地取决于温度，而不是汽化 分率。因此对于窄沸程闪蒸，应该通过热量衡算计算温度， 解闪蒸方程确定汽化分率。（X ）4、对于一个具体的萃取精播过程，溶剂与原溶液中轻、重关 键组分的相互作用不同及溶剂的稀释作用同时存在，均对相 对挥发度的提高有贡献。到底哪个作用是主要的随溶剂的选 择和原溶液的性质不同而异。（V ）5、The stream availabil
5、ity is defined as B=H-TS, where T is the stream temperature. （ X ）6、要降低别离过程的能耗，提高热力学效率，就应采取措施 减小过程的有效能损失，如减小压差、增加温差和减小浓差 等。（义）四、简答和问答题（共26分）1 Please briefly describe the commonness and difference between extractive distillation and azeotropic distillation. （5 分）答：共同点：加入适量的质量别离剂，增大待别离组分的挥发 度差异，实现精镭别离
6、。（1分）不同点：共沸精储中加入的共沸剂必须与原溶液中一个或几个组分 形成共沸物，而萃取精储中的溶剂无此限制，共沸剂选择范 围相对窄；（1分） 共沸精储能耗一般比萃取精微大；（1分） 共沸精微可连续操作，也可间歇操作，萃取精微一般只能 连续操作。（1分）（4）在同样压力下，共沸精微的操作温度通常比萃取精微低， 故共沸精微更适用于别离热敏性物料。（1分）2简述精储过程的严格计算中，给定迭代变量（级温度和级间 气相流率）初值的一般方法。（5分）答：级间气相流率Vj的初值可以通过规定的回流比、镭出流 率、进料和侧线采出流率按恒摩尔流率假设进行初估。（1 分）塔顶温度的初值可按如下方法确定：当塔顶为气
7、相采出时， 取气相产品的露点温度；当塔顶为液相采出时，取储出液 的泡点温度；当塔顶为气、液两相采出时，取露点、泡点 之间的某一温度值。（2分）塔釜温度的初值常取釜液的泡点温度。（1分）当塔顶和塔釜温度均假定后，用线性内插得到中间各级的温度 初值。（1分）3 What is the currently most widely used separation operation? Why? （3 分）答：精储是目前化工过程中最常用的别离方法。（1分）因为精储一个使用能量别离剂的过程，操作方便，技术、理论 和应用均成熟，适合于不同规模尤其是大规模别离，常需能 位等级很低的别离剂即可。（2分）4简述确
8、定普通精储塔组成的塔序时常被采用的试探原那么。(8 分)答：别离序贯确定的原那么：(1)按照相对挥发度的递减顺序(2)最困难的别离放在塔序的最后(3)应使每个塔的储出液与釜液的摩尔流率尽量接近(4)回收率要求高的别离应放在最后(5)进料中含量高的组分尽量提前分出(6)有害组分应尽量先分出(7)进入低温别离系统的组分尽量少上述七条原那么常常冲突，需要针对具体物系对不同方案进行对 比，剔除某些明显不够合理的方案，缩小可选方案的范围， 以利于选择出合适的方案。5简述萃取精微过程中塔内流率分布特点。(5分)答：萃取精储塔内由于大量溶剂的存在，影响塔内汽液流率分 布。大量溶剂温升导致塔内汽相流率越往上走
9、愈小，液相流 率越往下流越大。对于溶剂而言，各板下流的溶剂液相流率 大于其进料流率，且溶剂挥发性越大，两者差值越大。五、计算题(共28分)1、计算如下图用苯作共沸剂别离乙醇-水恒沸物流程的设计 变量数，假设塔板无压降。(6分)二元均相重湃物三元非均相忸沸物三元等均相恒总物三元非均相忸沸物三元等均相恒总物(2+2) + (1+2) + (1+2)(3-1)或 3覃回蚊塔解：N： 进料变量数+）压力等级数N： 分配器数换热单元数侧线采出单十）串级数12 或 13140（2分）10N： = N： + N； =12+10=22 或=13+10=23（3分）（1分）2、A 500 kmol/h feed
10、 consisting of 8, 22, 53, and 17 mol% of ethane (1), propane (2), n-butane (3), and n-pentane (4), respectively, enters a distillation column at 1.38 MPa and 82.50C. The equilibrium constants of the above four components were Kl=4.80, K2=1.96z K3=0.80 and K4=0.33, respectively. Please calculate the
11、flow rate of the vapor and liquid productsand their composition. (12 分)解：计算公式：（3分）7K 7 y.=-(&-1加 + 1 九(&-1)y + 1段标段标力(*)_9区-d犷1 + /(.-l)f（1分）假定初值2=0.1, f (0.1) =0.19670,f(0.1)=-0.8851新的中值 * =0.322 f (0.322) =0.0395 , f(0.322)=-0.5002新的小值 力=0.401 f (0.401) =0.002 , f(0.401)=-0.4548新的力值 =0.405 f (0.40
12、5) =0.0001可认为迭代收敛，巾=0.405 (2 分)汽相产物量 V=力 F=0.405 X 500=202.5 kmol/h (1 分)液相产物量 L=(l- ip )F=(l-0.405) X500=297.5 kmol/h (1 分)算得液相组成如下：xl=0.0315, x2=0.1584, x3=0.5768, x4=0.2333 (2 分)算得汽相组成如下：yl=0.1512, y2=0.3105, y3=0.4613,y4=0.0770 (2 分)3、某吸收塔原料气组成(mol%)如下：组分ABCDE摩尔分率0.140.200.040.490.13相平衡常数 7.24.5
13、2.20.810.70要求用吸收剂从原料气中回收94%的组分Co该吸收塔处理的 气体量为100Kmol/h。试计算最小液气比；操作液气比为最 小液气比的1.2倍时所需的理论板数；各组分的吸收率和塔 顶尾气的数量和组成；塔顶应加入的吸收剂量。（10分）解：（1）最小液气比的计算在最小液气比下操作时理论板数为无穷多。这时人关=巾关= 0.94 /. I =KA = 2.2 x 0.94 = 2.068（2 分）（2）理论板数的计算= 1.2x2.068 = 2.4816操作液气比为最小液气比的L2倍（1分）关键组分C的吸收因子:LKV2.48167 7= 1.128,1gI. n =1 二。41
14、= 9,48-1 = 8.48（2 分）121.128（3）尾气数量和组成的计算（2分）组分kniol/hKxA%+/，kmol/h塔顶尾气数一工V+l （1 -组成mol%A147.2034503454.8309.1749.74B204.50.5510.54910.9809.0248.93C42.21.1280.9403.7600.241.30D490.813.0640.999948.9950.0050.0271E130.703.5451130010081.56518,435100(4)塔顶加入的吸收剂量塔内气体的平均流率为V=(100+18.435)/2 = 59.22 kmol/h (1
15、 分)L=(LO+( L0+81.565)/2= L0+40.78 kmol/h因为 L/V=2.4816解出塔顶加入的吸收剂量为:L0=106.18 kmol/h (2分)8、The extent of separation achieved between or among the product phases for each of the chemicalspecies present in the feed depends on the exploitation of differences in 、and。 properties of the species in the diff
16、erent phases present二、单项或多项选择题（共6分，每题2分）1、清晰分割法的基本假定是：镭出液中除了 外没有其他,而釜液中除了外没有其他 oheavy key component;A. light key component;B. heavy non-key components;light non-key components2、在多组分混合物的吸收过程中，不同组分和不同塔段的 吸收程度是不同的。一般主要在靠近塔顶的几级 被吸收，在其余级变化很小。A. key component；light non-key components；B. heavy non-key comp
17、onents3、以下各单元中，单元的可调设计变量数为0,单元 的可调设计变量数为loA.混合器；B.分相器；C.分配器；D.再沸器三、判断题（共12分，每题2分）1、相对挥发度相对于汽液平衡常数而言，随温度和压力的 变化更敏感。（）2、多组分精储和吸收过程都是双向传质过程，规定别离要 求时多组分精储过程最多只能指定2个关键组分，多组分 吸收过程最多只能有1个关键组分。（）3、窄沸程闪蒸的热量衡算更主要地取决于温度，而不是汽 化分率。因此对于窄沸程闪蒸，应该通过热量衡算计算温 度，解闪蒸方程确定汽化分率。（）4、对于一个具体的萃取精编过程，溶剂与原溶液中轻、重 关键组分的相互作用不同及溶剂的稀释
18、作用同时存在，均 对相对挥发度的提高有贡献。到底哪个作用是主要的随溶 剂的选择和原溶液的性质不同而异。（）5、The stream availability is defined as B=H-TS, where T is the stream temperature.（）6、要降低别离过程的能耗，提高热力学效率，就应采取措 施减小过程的有效能损失，如减小压差、增加温差和减小 浓差等。（）四、简答和问答题（共26分）1 Please briefly describe the commonness and difference between extractive distillation an
19、d azeotropic distillation. （5 分）2简述精微过程的严格计算中，给定迭代变量（级温度和级 间气相流率）初值的一般方法。（5分）3 What is the currently most widely used separation operation?Why? （3 分）4简述确定普通精馄塔组成的塔序时常被采用的试探原那么。（8分）5简述萃取精微过程中塔内流率分布特点。（5分）五、计算题（共28分）1、计算如下图用苯作共沸剂别离乙醇-水恒沸物流程的设计变量数，假设塔板无压降。（6分）二元均相生沸轲一非均利.皆生三元非四相而回I埴料乙静军相补充笨水2、A 500 kmo
20、l/h feed consisting of 8, 22, 53, and 17 mol% of ethane (1), propane (2), n-butane (3), and n-pentane (4), respectively, enters a distillation column at 1.38 MPa and 82.5 0C. The equilibrium constants of the above four components were Kl=4.80, K2=1.96, K3=0.80 and K4=0.33, respectively.Please calcul
21、ate the flow rate of the vapor and liquid products and their composition. (12 分)3、某吸收塔原料气组成（mol%）如下:组分ABCDE摩尔分率0.140.200.040.490.13相平衡常数7.24.52.20.810.70要求用吸收剂从原料气中回收94%的组分Co该吸收塔处理的气体量为100Kmol/h。试计算最小液气比；操作液气比为最小液气比的L2倍时所需的理论板数；各组分的吸收率和塔顶尾气的数量和组成；塔顶应加入的吸收剂量。（10分）、填空题（共28分，每空1分）1、按所依据的物理化学原理，传质别离过程可以
22、分为平衡 别离过程和速率别离过程,常见的平衡别离过程有精谓、吸收、闪蒸o2、通常所说多组分精镭的FUG简捷计算法中，F代表Fenske 方程，用于计算Nm , U代表Underwood公式,用于计算 Rm , G代表Gilliland关联,用于确定实际理论板数N。3、The driving force for gas absorption is 气相中溶质的实际分 压与溶液中溶质的平衡蒸气压力之差。4、泡露点计算是别离过程设计中最基本的汽液平衡计算，按 规定哪些变量和计算哪些变量可分为如下四种类型：泡点温度计算、泡点压力计算、露点温度计算和露点压 力计算。5、多组分吸收简捷计算中所用到的Horton-Franklin方程关联 了吸收因子、吸收率、和理论板数。6、多组分多级别离过程严格计算中围绕平衡级所建立的 MESH方程分别是指物料衡算方程、相平衡关系、组分 摩尔分率加和方程和热量衡算方程O7、别离的最小功表示 别离过程耗能的最低限,最小别离功的 大小标志着物质别离的难易程度。8、The extent of separation achieved between or among the product phases for each of the chemical species present in the