化工分离过程

模拟考试试题 （1）卷

一、填空(每空2分,共20分)

1、气液传质分离过程的热力学基础是( )。如果所有相中的温度压力相等、每一组分的逸度也相等，则此时达到了 。

2. 一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料组成和相对挥发度a值如下，现有A、B 两种方案可供选择（见下图），你认为哪种方案合理？为什么？

异丁烷 正丁烷 戊烷 异丁烷 正丁烷 戊烷

摩尔% 25 30 45 相对挥发度：1.24 1.00 0.34 2、精馏塔计算中每块板温度变化是由于 改变，每块板上的温度利

用 确定。

3、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为 型计算和 型计算。

4、只在塔顶或塔釜出现的组分为 。

5、 超滤是以 为推动力，按( )选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。 6、吸收操作在传质过程上的主要特征是 二、推导分析(20分)

1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。

?czi(Ki?1)?0i?1(Ki?1?)?1 式中： Ki——相平衡常数；?——气相分率（气体量/进料量）。

1

三、简答(每题5分,共25分)

1. 在萃取精馏中，萃取剂在何处加入？为何？

2. 从热力学角度和工艺角度简述萃取精馏中萃取剂选择原则？

3. 在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？ 4. 试分析吸附质被吸附剂吸附一脱附的机理？ 5. 精馏过程全回流操作的特点？

四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分)

1. 将含苯0.6（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在101.3kPa下 绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求？ 已知：94℃时 P 10=152.56kPa P20=61.59kPa

2. 已知某乙烷塔，塔操作压力为28.8标准大气压，塔顶采用全凝器，并 经分析得塔顶产品组成为：

组 分 甲烷. 乙烷. 丙烷. 异丁烷. 总合

组成xiD 1.48 88 10.16 0.36 100%（摩尔） 相平衡常数: 5.4 1.2 0.37 0.18 （20℃） 5.6 1.24 0.38 0.19 （22℃） 试计算塔顶温度。

3. 气体混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔 的平均吸收因子A=1.26，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均 液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。

lgA??（注：N?1??

lgA?1）

2

模拟考试试题 （2）卷

一、填空(每空2分,共20分)

1. 传质分离过程分为 两大类。 2. 一个多组分系统达到相平衡的条件是所有相中的

。

3. 在变量分析中，固定设计变量通常指 。 4. 某二元系常压下汽液平衡数据在y～x图中摘录如下：x1=0.25时，y1=0.35；x1=0.8时，y1=0.62，该系统一定形成共沸物，这是因为 。 5. 三对角线矩阵法用于多组分多级分离过程严格计算时，以方程解离法为基础，将MESH 方程按类型分为三组，即 、 、和 。 6. 精镏和吸收操作在传质过程上的主要差别是

。 7. 在ABC三组分精馏中，有 个分离方案。

8. 超滤是以压力差为推动力，按 选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。

二、分析(20分)

1．对再沸器（图1）进行变量分析，得出：Nv、Nc、Ni、Nx、Na，回答对可调设计变量如何指定。

2.溶液中1，2组分形成均相共沸物，分析共沸时活度系数与饱和蒸汽

压之间的关系可用式：?10??p22p10表示。

三、简答(每题5分,共20分)

1. 常压下分离苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系数法计算该物系

相平衡常数K的简化形式是什么方程？并说明理由。

（提示：Ky?ps?svL(p?psi)i?i?i?iiexp[m,ix） i?ivpRT]2. 在萃取精馏中，由相对挥发度表达式分析，为什么在加入萃取剂

后会提高原溶液的相对挥发度？

3. 精馏过程的热力学不可逆性主要由哪些原因引起？

4. 在固定床吸附过程中，什么是透过曲线？在什么情况下，吸附剂

失去吸附能力需再生？

四、计算(1、2题15分，3题10分，共40分)

1. 已知某精镏塔进料组成和操作条件下的平均相对挥发度如下：

组分

A

B

C

D

?

摩尔分率 0.06 0.17 0.32 0.45 1.00

(?ic)均

2.58 1.99 1.00 0.84

3

已知塔顶B的回收率为95％，塔釜C的浓度为0.9，按清晰分割法物 料衡算；不对非关键组分校核，计算最少理论板数。

2. 用水萃取精馏醋酸甲酯（1）与甲醇（2）二组分溶液，若XS=0.8，馏 出液量为100kmol/h，且馏出液中不含水，回流比取1.1，溶剂看成不 挥发组分，计算水的加入量。

3. 某气体混合物含甲烷95％，正丁烷5％，现采用不挥发的烃油进行吸 收，油气比为1∶1，进塔温度均为37℃，吸收塔压力为304kPa, 今 要从气体中吸收80％的丁烷，求所需理论板数。

已知该条件下：K丁烷＝1.12

4

模拟考试试题 （3）卷

一、 填空（20分）

1 分离过程是（ ）的逆过程，因此需加入（ ）则该溶液

（1） 形成最低恒沸物， （2）形成最高恒沸物， （3）不形成恒沸物 2分离最小功是指下面的过程中所消耗的功

（1） 实际过程， （2）可逆过程， （3）完全可逆过程 来达到分离目的。

2 精馏有（ ）个关键组分，这是由于（ ）的缘故。 3 吸收过程在塔顶的限度为（ ），由此规定了吸收剂中（ ）。

4 吸收的相平衡表达式为（ ），在（ ）操作下有利于吸收。

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。

6 设计变量分为可调设计变量和（ ），装置的设计变量与各单元设计变量的关系为（ ）。 7

在

塔

顶

和

塔

釜

同

时

出

现

的

组

分

为

（ ）。

8 吸收过程主要在吸收塔的（ ）完成的。

9 对多组分物系的分离，应将（ ）或（ ）的组分放在最后进行分离。

10 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（ ）。 11 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。 12在超临界状态下流体具有（ ）的特点

13膜分离是用天然或人工合成膜，以（ ）作推动力，对混合物进行分离、提纯和富集的方法 二、选择题（6分）

1 在一定温度和组成下，A、B混合物的总蒸汽压为P，若PAS?P,PBS?P， 3 流量加和法在求得xji后，由什么方程求Vj

（1） 热量平衡， （2）相平衡方程， （3）归一方程 4当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节

（1）加大回流比， （2）加大萃取剂用量， （3）增加进料量。 5最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽化潜热小的组分 （1）增加， （2）不变， （3）减小

6从塔釜往上逐板计算时，若由精馏段操作线方程计算的(xLxH)j?1比由提馏段操作线方程计算的更大，则加料板为 （1） j板， （2）j+1板， （3）j+2板 三、简答题（20分）

1、萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。 2、什么是恒沸精馏，如何用三角相图求解恒沸剂用量。 3、叙述用简捷法作萃取精馏过程理论板数的步骤。

4、精馏过程的不可逆性表现在那些方面，节省精馏过程能耗有哪些措施。5、松弛法的开发思维是什么？具有何种物理意义，写出其基本方程。 四、开发精馏过程的新算法需对哪几点做出选择和安排，以三对角矩阵法为例说明之，并写出MESH方程，指出该法的缺陷与改进。（10分） 五、逐板计算法的计算起点如何选取，叙述从塔釜向上逐板计算的步骤。（6分）

六、非清晰分割的基本思想是什么？怎样做物料的预分布？（6分） 七、某汽相混合物的组成及平衡常数如下：

5

组分 A B C 组成（摩尔分数） 0.2 0.35 0.45 Ki（T，℃；P，atm） 0.02T/P 0.15T/P 0.01T/P 1）求P=2大气压时，混合物的露点温度，误差判据可取0.001。 2）上述混合物若温度为50℃，试分析是否有液相存在。（12分） 八、拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为1Mpa操作温 度为308K下的相平衡常数如下：

组分 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 yN?1 26.5 6.5 4.5 12.5 Ki 19 3.6 1.2 0.53

(1)

计算操作液气比为最小液气比的1.15倍时异丁烷组分被吸收

90%时所需的理论板数. （2） 各组分的吸收率。

（3） 设计上述吸收操作流程。（12分）

九、试求将下列溶液在等温、等压下分离成纯组分所需的最小分离功： （1）含苯44%的苯-甲苯溶液；（2）含苯5%的苯-甲苯溶液；假设溶液 为理想溶液，环境温度为20℃。（8分）

6

模拟考试试题 （4）卷

一、简答题（25分）

1、简述绝热闪蒸过程的特点。

2、叙述用简捷法作普通精馏过程理论板数的步骤 3、简述萃取塔操作要注意的事项。

4、吸收的有利条件是什么？试分板吸收因子对吸收过程的影响 5、采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需几个塔？如何安排这些塔的序列？

二、简述加盐萃取精馏是如何开发出来的（10分）

三、已知第一脱甲烷塔的进料组成及操作条件下各组分的相平衡常数如下表所示，要求甲烷的蒸出率为98%，乙烯的回收率为96%，试按清晰分割计算馏出液和釜液的组成。 序 号 1 2 3 4 5 6 7 组 分 H2 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 C4 xiF/摩尔% 33.8 5.8 33.2 25.7 0.50 0.20 0.70 Ki / 1.7 0.28 0.18 0.033 0.022 0.004 （11分）

四、已知组分1和组分2所构成的二元系统，当处于汽-液-液平衡时，两个平衡的液相组成如下:xα

β

2=0.05,x1=0.05，两个纯组分的饱和蒸气压此时分别为P0

01

=0.65amt,P2=0.75atm，此对称系统的范拉尔常数（用Ln表示）为A=3.272， 求：(1)γ

α2,γ

β1

(2)平衡压力

(3) 平衡的气相组成。（10分）

五、含乙烯32.4%的乙烯-乙烷混合物于2Mpa压力下进行蒸馏，塔顶为纯乙烯，温度为239K，塔釜为纯乙烷、温度为260K，正常操作下，塔釜加入热量为8800kJ/kg乙烯，试计算分离净耗功和热力学效率。（10分） 六、 某混合物含丙烷（1）0.451（摩尔分数），异丁烷（2）0.183，正丁烷（3）0.366，在t=94℃和p=2.41Mpa下进行闪蒸，试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知K1=1.42，K2=0.86，K3=0.72。（12分）

七、某厂裂解气组成（摩尔%）如下：13.2%氢、37.18%甲烷、30.2乙烯、9.7%乙烷、8.4% 丙烯、1.32异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。要求乙烯的回收率达到99%。

该吸收塔处理的气体量为100kmo1/h，操作条件下各组分的相平衡常数如下：

氢 甲烷 乙烯 乙烷 丙烷 异丁烷 ∞ 3.1 0.72 0.52 0.15 0.058 操作液气化为最小液气比的1.5倍 试求: (1) 最小液气化; (2) 所需理论板数;

(3) 各组份的吸收因子、吸收率 (4) 塔顶尾气的组成及数量； (5) 塔顶应加入的吸收剂量（12分）

八、醋酸甲酯（1）和甲醇（2）混合物系的范拉尔数（用ln 表示）为A12=1.029,A21=0.946, 在54℃时，纯组分的饱和蒸气压数据分别为 P10=677mmHg，P20=495mmHg试判断：

（1）在54℃时有无恒沸物？ （2）形成什么样的恒沸物？（10分）

7

模拟考试试题 （5）卷

一、填空（16分）

1 分离过程是（ ）的过程，因此需加入（ ）来达到分离目的。

2 精馏有（ ）个关键组分，这是由于（ ）的缘故。

3 吸收过程在塔顶的限度为（ ），由此规定了吸收剂中（ ）。

4 吸收的相平衡表达式为（ ），在（ ）操作下有利于吸收。

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。

6 设计变量分为可调设计变量和（ ），装置的设计变量与各单元设计变量的关系为（ ）。

7 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（ ）。 8 吸收过程主要在吸收塔的（ ）完成的。

9当两个难挥发组分为关键组分时，则应从（ ）为起点进行逐板计算。 10、具有最高恒沸点的恒沸物，压力（ ）使恒沸组成中汽化潜热小的组分增加。

11 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。 12在超临界状态下流体具有（ ）的特点

13设置复杂塔的目的是为了（ ）。 14在一定温度和组成下，A、B混合物的总蒸汽压为P，若PAS?P,PBS?P，则该

溶液形成（ ）的恒沸物。

15流量加合法在求得xij后，由（ ）方程求Vj，由（ ）方程求Tj

16电渗析的离子交换阳膜只让阳离子通过，是因为阳膜上存在（ ）活性基团。

二、简答题（24分）

1、 什么是恒沸精馏，如何用三角相图求解恒沸剂用量。 2、 简述加盐萃取精馏是如何开发出来的

3、叙述用简捷法作普通精馏过程理论板数的步骤。

4、精馏过程的不可逆性表现在那些方面，节省精馏过程能耗有哪些措施。 5．实际板和理论板的差异表现在那些地方，这些差异的影响应用什么方法来处理？ 6、采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需几个塔？如何安排这些塔的序列？

三、开发精馏过程的新算法需对哪几点做出选择和安排，请给出矩阵法三种以上的算法，并写出露点法的ME方程，指出该法的缺陷与改进。（10分） 四、已知某液体混合物中各组分的汽液平衡常数与温度的关系如下： 组分 组成（mol%） Ki C3 0.23 ?0.75?0.06t C4 0.45 ?0.04?0.012t C5 0.32 ?0.17?0.01t （1）求其常压下的该混合物的温度，误差判据可取0.001。 （2）上述混合物若温度为350K，试分析是否有液相存在。（12分）

五、某精馏塔进料中含n-C6o0.33，n-C7o0.33，n-C8o0.34。要求馏出液中n-C7o含量不大于0.011，釜液中n-C6o含量不大于0.015（以上均为摩尔分数）。若进料流率为100kmol/h。

(1) 按清晰分割预算馏出液及塔釜液流量及组成。 (2) 若为非清晰分割，试叙述其计算方法与步骤。（12分）

六、拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为1Mpa操作温度为308K下的相平衡常数如下：

8

组分 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 yN+1 36.5 26.5 24.5 12.5 Ki 19 3.6 1.2 0.53 (2) 计算操作液气比为最小液气比的1.3倍时异丁烷组分被吸收94%时所需的理 论板数.

（4） 丙烷的吸收率。

（5） 设计上述吸收操作流程。（12分）

七、某连续分离过程，在0.101MP，21.3℃ 时，欲将60%（mol）丙烯的丙烯-丙烷 混和物分离成99%的丙烯产品和95%的丙烷产品，分离过程及产品均处于环境温度 及压力，试计算分离最小功。（6分）

八、乙酸甲酯（1）和甲醇（2）混合物在45℃时为恒沸物，今以水为溶剂进行萃 取精馏，已知其组成为x1?0.7，xS?0.8；A12?0.447；A21?0.411；A13?1.3；

A 31?0.82；A23?0.36；A32?0.22。试求其萃取剂选择性，并说明如何提高萃取

剂选择性。（8分）

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模拟考试试题 （6）卷

一、判断下列各题的正误，并改正。（20分） 1、在一定温度和压力下，由物料组成计算出的?CKiZi?1?0，且?cZi?1?1i/Ki?1，则

i该进料状态为过热蒸汽。

2、流量加和法是在求得xji后由S方程求各板的温度，用H方程计算各板的流率。 3、精馏塔计算中每块板由于组成的改变而引起的温度变化，可用泡露点方程确定。 4、萃取塔当塔顶产品不合格时，可采用加大回流比的方法。

5、当两个难挥发组分为关键组分时，则应从塔顶往下为起点进行逐板计算。 6、从塔釜往上逐板计算时，若由提馏段操作线方程计算的(xLxH)j?1比由精馏段操作线方程计算的更大，则加料板为j板。

7、具有最高恒沸点的恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽化潜热小的组分增加。 8、在一定温度和组成下，A，B混合液的总蒸汽压力为P，若P?PAS，且P?PBS，

则该溶液形成最低沸点的恒沸物

9、精馏有2个关键组分，这是由于双向传质的缘故。

10、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增加塔板数。 11、常用于吸收过程的相平衡表达式为l?Av，在低温或高压操作下有利于吸收。 12、分离最小功是在可逆的情况下，分离过程所消耗的功。

13、对多组分物系的分离，应将最困难分离或分离要求高的组分放在最后进行分离。 14、膜分离是用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对混合物进行分离、提纯和富集的方法。 二、简答题（24分）

1、 什么是是分离因子，叙述分离因子的特征和用途。 2、 叙述加盐萃取精馏是如何开发出来的

3、叙述用简捷法作普通精馏过程理论板数的步骤。 4、萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。

5．实际板和理论板的差异表现在那些地方，这些差异的影响应用什么方法来处理？ 6、采用简单塔完全分离含C个组分的物料为C个产品，需几个塔？如何安排这些塔的序列？

三、开发精馏过程的新算法需对哪几点做出选择和安排，以三对角矩阵法为例说明

之，并写出MESH方程，指出该法的缺陷与改进。（10分） 四、某汽相混合物的组成及平衡常数如下： 组分 A B C 组成（摩尔分数） 0.35 0.2 0.45 Ki（T，℃；P，atm） 0.15T/P 0.02T/P 0.01T/P 1）求P=2大气压时，混合物的温度，误差判据可取0.001。 2）上述混合物若温度为50℃，试分析是否有液相存在。（12分） 五、第一段甲烷塔的进料组成和在塔压与平均温度下各组分的Ki如下: 组分 H2 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 摩尔分率 0.128 0.2517 0.231 0.386 0.0033 K26 1.7 0.34 0.24 0.051 i 要求塔底乙烯的回收率为93.4%，塔顶甲烷回收率为98.9%，试确定: (3) 关键组分，非关键组分，分配组分，非分配组分。 (4) 按清晰分割预算塔顶釜液的流量和组成。

（3） 若为非清晰分割，试叙述计算方法和步骤。（15分）

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六、拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为1Mpa操作温度为308K下的相平衡常数如下： 组分 氢气 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 yN?1 50 26.5 6.5 4.5 12.5 Ki 19 3.6 1.2 0.53 (3) 计算操作液气比为最小液气比的1.2倍时异丁烷组分被吸收95%时所需的理论板数.

（6） 丙烷的吸收率。

（3）设计上述吸收操作流程。（12分）

七、乙醇-苯-水系统在101.3kPa，64.86℃形成恒沸物，其组成为22.8mol%乙醇（1），53.9mol%苯（2）和23.3mol%水（3），利用恒沸点汽相平衡组成与液相组成相等这样有利条件，计算在64.86℃等温分离该恒沸混合液成为三个纯液体产物所需的最小功，可设为理想溶液。（7分）

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六、拟进行吸收的某厂裂解气的组成在吸收塔内操作压为1Mpa操作温度为308K下的相平衡常数如下： 组分 氢气 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 yN?1 50 26.5 6.5 4.5 12.5 Ki 19 3.6 1.2 0.53 (3) 计算操作液气比为最小液气比的1.2倍时异丁烷组分被吸收95%时所需的理论板数.

（6） 丙烷的吸收率。

（3）设计上述吸收操作流程。（12分）

七、乙醇-苯-水系统在101.3kPa，64.86℃形成恒沸物，其组成为22.8mol%乙醇（1），53.9mol%苯（2）和23.3mol%水（3），利用恒沸点汽相平衡组成与液相组成相等这样有利条件，计算在64.86℃等温分离该恒沸混合液成为三个纯液体产物所需的最小功，可设为理想溶液。（7分）

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