化工分离工程复习题

一、 填空：

1. 2. 3. 4.

分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子 ）。 分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。

工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（理想分离因子）。

5. 固有分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）

来表示。

6. 汽液相平衡是处理（气液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力

相等，每一组分的化学位相等）。

z7. 当混合物在一定的温度、压力下，满足（ Kizi1,iKi1 ）条件即处于两相区，

可通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。 8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。

9. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。 10. 吸收因子为（ AL ），其值可反应吸收过程的（难易程度 ）。 KV11. 对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两块板）合成的。 12. 吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔），（用再沸器的蒸出塔），（用蒸

馏塔）。

13. 精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程 ）确定。 14. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为（ L = AV ）。

15. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计 ）型计算和（操作 ）型计算。 16. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 17. 吸收过程在塔釜的限度为（

度 ）。

18. 吸收过程在塔顶的限度为（ yyN1,iKi，它决定了吸收液的（该组分的最大浓x ）

N,i1,iKx ），它决定了吸收剂中（自身挟带）。

i0,i19. 吸收的相平衡表达式为（L = AV ），在（温度降低，压力升高 ）操作下有利于吸收，

吸收操作的限度是（

yN1,iKi。 x ，y1,iKix0,i）

N,i20. 若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为

SP1（2 ）。

1SP2121. 新型的节能分离过程有（膜分离 ）、（吸附分离）。

22. 常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。

23. 54A分子筛的孔径为（ 5埃 ），可允许吸附分子直径（小于5埃）的分子。 24. 离程分为( 机械分离 )和( 传质分离 )两大类。

25. 传质分离过程分为（ 平衡分离过程）和（ 速率控制过程）两大类。 26. 分离剂可以是（ 能量）和（ 物质）。

27. 机械分离过程是（过滤 离心分离）过滤、离心分离、吸收、萃取。 28. 速率分离的过程是吸收、萃取、膜分离。渗透。

二、 选择:

1. 液相部分互溶的二元系恒温相图中，下列（ Ｂ ）系统的两液相共存区的溶液蒸汽压大于两纯组分的蒸汽压，且蒸汽组成介于两液相组成之间。

（A）均相恒沸物 （B）非均相共沸物

（C）非均相共沸物和均相恒沸物 （D）既不是非均相共沸物也不是均相恒沸物 2. 汽液平衡关系 pyiixipi0的适用条件是（ B ）。 （A）无条件 （B）低压条件下的非理想液相

（C）理想气体和理想溶液 （D）理想溶液和非理想气体

3. 在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（ Ａ ）。

(A) 增加 (B)减少 (C)不变 (D)不确定 4. 下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（ C ）。

(A)很早就被人们认识，但没有工业化 (B)可以分离气体混合物 (C)不能分离液体混合物 (D)是传质过程

5. 对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力给定之后，则闪蒸罐的（ A ）。

（A）其它参数都确定 （B）不确定

（C）温度不固定、气化率固定 （D）温度固定、气化率固定

6. 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（ C ）

（A）提高压力 （B）升高温度 （C）增加液汽比（D）增加塔板数 7. 液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂（ C ）

（A）精馏段 （B）提馏段 （C）精馏段和进料处 （D）提馏段和进料板 8. 当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（ D ）

（A）提高进料量 （B）降低回流比 （C）提高塔压 （D）提高回流比 9. 对于平衡分离过程（ A ）不用于表示相平衡关系。

(A )吸收因子 (B )相平衡常数 (C) 相对挥发度 (D) 相对选择性 10.下列哪一个是机械分离过程（ C ）

（A）蒸馏 （B）吸收 （C）膜分离 （D）离心分离 11. 影响气液传质设备处理能力的主要因素有（ D ）

（A）液泛 （B）雾沫夹带 （C）压力降 （D）停留时间 12. 关于萃取精馏塔的下列描述中，那一个不正确（C ）

（A）气液负荷不均，液相负荷大 （B）回流比提高产品纯度提高 （C）恒摩尔流不太适合 （D）是蒸馏过程

三、 问答题：

1. 厨房、卧室、庭院内有哪些现象可用分离方法来改善？

答：厨房、卧室、庭院内的尘埃、油烟、VOCs（VOC是挥发性有机化合物volatile organic compounds的英文缩写，例如装修产生的甲醛），还有空气中的NOx、SO2、CO等有害物质，都可用分离方法来去除，以改善生活环境。

2.请设计某些基于分离概念的家用电器设备，以提高人们的日常生活质量。

答：例如可以设计基于“过滤”的水进化器，基于“膜分离”的油烟机、空调（除尘）、生活污水处理器等等，以提高人们的日常生活质量。

3. 汽车尾气中含有大量的CO，有人正在探索开发一种催化分离膜，在尾气排放时及时将CO转化为CO2而除去，你认为这属于哪一类分离方法，有可能实现吗？请说明理由。 答：这属于反应分离，有可能实现。因为CO可以在铂、铑和钯等贵金属催化剂或稀土催化剂等的作用下发生氧化反应转化为CO2，所以可以设计一种膜（表面附上催化剂），它可以让CO2直接通过，而CO则只有在膜上催化剂作用下转化为CO2后才能通过，这样就可以去除尾气中的CO。

4.学校教室内空气质量比户外好吗？主要有哪些物质导致的？请选择并设计一种较合理的分离技术有效地将这些污染物质去除。

答：学校教师内的空气质量一般比户外要差，因为教室内CO2浓度较高，有粉笔灰等有害易吸入颗粒物，也可能存在因装修而产生的甲醛等有害有机化合物。要去除这些污染物质，我们可以利用膜分离技术，即设计一种膜，使粉笔灰、甲醛等有害物质不能通过而达到去除效果。

5.请指出自来水、饮用水、纯净水、活性水的制备方法，各自采用了哪些分离技术？ 答：制备方法及采用的分离技术见下表： 名称 自来水 饮用水 一般和自来水制备相同，只是对水的细菌含量、硬度等要求更高 沉降、过滤、膜分离 纯净水 自来水经过石英砂、活性炭、RO反渗透等多道过滤，进入纯水罐，完成纯净水的制备 沉降、过滤、吸附、反渗透 活性水 因活性水的种类不同，制备方法存在差异 各种分离技术 多采用“老三段”制备方法 的工艺，即“混凝—澄清—过滤” 分离技术 沉降、过滤

6.请列出膜与传统分离技术相结合的新型分离技术，并指出这些技术的特征以及优越性。 答：举以下几例:（其它更多可查阅文献资料）

1、膜萃取：此分离技术传质比表面积大，且可利用化学反应和载体促进传质。膜萃取的优点还在于：①没有相的分散和聚结过程，可减少萃取剂在料液相中夹带损失。②不形成直接接触的液液二相流动，使选择萃取剂范围可大大放宽。③两相在膜两侧分别流动，使过程免受“返混”的影响和“液泛”条件的。④可较好地发挥化工单元操作中的某些优势，提高传质效率。⑤料液相与萃取相在膜两侧的同时存在可避免膜内溶剂的流失。

2、膜蒸馏：将膜法与蒸馏法有机地结合起来的膜蒸馏。在膜蒸馏过程中既有常规蒸馏中的蒸汽传质冷凝过程，又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程。它避免了蒸馏法易结垢、怕腐蚀和反渗透法需要高压操作的缺点。

3、膜反应：具有三个特点：①反应转化率不受化学平衡转化率的；②能提高复杂反应的选择性；③反应、分离设施的同一化减少了设备投资和能耗。 7.以精馏过程为例，说明何为平衡级分离。 答：以平衡级精馏为例：

若两股流体接触足够充分，离开时两相达到相平衡，则称一个平衡接触级，简称平衡级。经过平衡级后，离开的气、液两相的浓度都增加了，即气相和液相都得到了提浓，达到了分离的效果。一个平衡级可能达到的分离程度与物料衡算关系和相平衡关系所决定。 8.膜分离为什么被称为速率控制的分离过程？

答：因为膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，以被分离组分在均相中的传质速率差异而进行分离的过程，属于速率控制分离。

9.试述溶剂萃取的原理，请用应用实例指出实现其分离过程的关键因素。 答：溶剂萃取的基本原理是利用萃取剂对原料液各组分的溶解度不同而达到分离的目的。实现其分离过程的关键因素是萃取剂的选择，即萃取剂要具有合适的选择性系数β，例如原料A+B（B为稀释剂）中的B与萃取剂S不互溶时，萃取相中不含B，萃余相中也不含S；若B与S部分互溶，萃取相中含少量B，萃余相中也含少量S，此时通常还需要蒸馏方法进行分离.

10. 超临界萃取、双水相萃取、液膜萃取与常规溶剂萃取比较，有何异同？ 答：不同萃取异同详情见下表： 名称 相同点 超临界萃取 双水相萃取 系统由两种聚合物或一种聚合物与无机盐水溶液组成，活性物质在其中不易失活，通常在常温常压下进行，易于连续操作 液膜萃取 利用微孔膜的亲水性或疏水性，与萃取过程相结合。过程中萃取剂与料液分别位于膜两侧，传质过程在一个表面进行，没有相分散和聚结行为发生 常规溶剂萃取 采用用普通萃取剂，一般在常温常压下进行，适用于那些难以用蒸馏方法分离的混合物体系 原理相同，都是利用萃取剂对原料液各组分的溶解度不同而达到分离的目的 以超临界流体为萃取剂，萃取剂气体必须在高压或高密度下，不同点 并且可以通过调节压力、温度等来调节萃取剂的溶解能力

四、应用题

针对某混合物提出详细分离方案，包括分离流程和设备。 (略)