一、填空(每空2分,共20分)
1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量 ，设计才有结果。
2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分配组分，轻组分为分配组分，存在着两个恒浓区，
出现在 精镏段和进料板 位置。
3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强 正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想 溶液 ，可提高组分1对2的相对挥发度。
4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E的定义是 化学吸收的液相分传质系数（kL）/无化学吸收的液相分传质系数（k0L） 。
5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 6. 热力学效率定义为?? ； 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效率
必定 于1。
7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂 的性质，对溶液施加压力，克服 溶剂的渗透
压 ，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。
二、推导(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)?0 i?1(Ki?1)??1 式中： Ki——相平衡常数；
?——气相分率（气体量/进料量）。
2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立MESH方程。
1
三、简答(每题5分,共25分)
1. 什么叫相平衡？相平衡常数的定义是什么？
由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 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0p1?90.24kPa,0P2?65.98kPa求该系统的活度系数。
此条件下：
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
Ki=yi/xi 。
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。
2. 关键组分的定义是什么；在精馏操作中，一般关键组分与非关键组分在顶、釜的分配
情况如何？
由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。
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？
吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。
4. 在精馏塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率？
在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。
5. 反应精馏的主要优点有那些？
（1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 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P10=152.56kPa P20=61.59kPa
2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃下形成共沸物，共沸组成X2=0.65(mol分率), 在
2
2006-2007学年第2学期考试参考答案 （A）卷 一、填空(每空2分,共20分) 1. 设计变量 。 2. 精镏段和进料板。 3. 正 ；负偏差或理想。
4. 化学吸收的液相分传质系数（kL）/无化学吸收的液相分传质系数（kL）。 0
GiM,j?Lj?1xi,j?1?Vj?1yi,j?1?Fjzi,j?(Lj?Uj)xi,j?(Vj?Wj)yi,j?0GiE,j?yi,j?Ki,jxi,j?0GSYjC??yi,j?1.0?0i?1C
5. NC+NC+2N+N=N(2C+3) 。 6.
?B分离（－W净）； 小 。 7. 溶剂 ；溶剂的渗透压 。
二、 推导(20分) 1. 设
??VF??气化分率
物料衡算式：Fzi?Lxi?Vyi＝（1－?）Fxi??Fyi (1) 相平衡关系式：xi?Kiyi (2)
yi?Kixi (3)
将（3）代入（1）zi?(1??)xi??Kixi
整理：xzii?1??(K (4)
i?1) 将（2）代入（1）zi?(1??)Kiy??yii
整理：yKizii?1??(K (5)
i?1)ccc??y??xz(Ki?1)ii?i?1i?1?ii?1v(Ki?1)?1
2．
GSXj??xi,j?1.0?0i?1GHj?Lj?1hj?1?Vj?1Hj?1?FjHF,j?(Lj?Uj)hj?(Vj?Wj)Hj?Qj?0
三、 简答(每题5分,共25分)
1. 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 Ki=yi/xi 。
2.由设计者指定浓度或提出回收率的组分。
LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。
2. 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气
体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。
3. 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的
热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。
4. （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反
应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。
四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1.
?kizi?1.1468?1;
?zi?1.05637?1 同时存在，为汽液平衡态,满足闪蒸条件。
ki2.
3
p?p10?1x1?p02?2x2?p10?1?p02?2??p101.31?p0?90.24?1.1206
1?p101.32?p0??1.5353265.98lgA??1.26?0.81(1)N?1??lg1?0.81lgA?1?lg1.26?1?2.73 (2)A?2?1.26?2.52
??(AN?1?A)(AN?1?1)?0.95
A1K?1.12lgA??lg(0.0428)N?1??lgA?1?0.15?0.5446lg0.8928?1??0.04924?1?10.06
一、填空(每空2分,共20分)
1. 传质分离过程分为 平衡分离过程和速率分离过程两大类。
2. 一个多组分系统达到相平衡的条件是所有相中的 温度、压力相同，各相组分的逸度相同 。
3. 在变量分析中，固定设计变量通常指进料物流的变量和装置的压力。
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
在y-x图中，平衡线与对角线相交 （也可其它表示法） 。
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，按粒径不同 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。
4
3.
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：
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。
?10
已知该条件下：K丁烷＝1.12
??p20表示。2p1
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。
ssLs（提示：Ki?yi??ip?i?ivm,i(p?pi)xexp[]） i?ivpRT2. 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
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
5
《化工分离工程》试卷及答案分析
