第一篇：分離工程教案要點

第一章

緒論

1.1分離過程的概念

分離過程是將混合物分成組成相互不相同的兩種或幾種產品的操作。

一個典型的化工生產裝置通常是由一個反應器（有時多于一個）和具有提純原料、中間產物和產品的多個分離設備以及機、泵、換熱器等構成。

分離過程中，進料為混合物，產品為不同組分或相的物流。分離（與混合相反）是一個熵減的過程，不能自發完成，必須在分離劑作用下才能完成。

分離劑是分離過程的輔助物質或推動力。分離劑包括能量分離劑和質量分離劑。

能量分離劑：機械能(重力、離心力、壓力等)、光能、電能、磁能、熱量、冷量等；

質量分離劑：溶劑、吸收液、吸附劑、交換樹脂、表面活性劑、酸、堿、化學反應物、過濾介質、助濾劑、膜、微生物等。

不管采用哪種形式的分離劑，都是在利用某種形式的能量，都會增加過程的費用，即操作費用。

分離裝置的主要部分是分離場或分離介質。

混合物的分離是在其內因和外因的作用下發生的。

內因是混合物分離的內在推動力，即混合物內組分或相在物理、化學、生物等方面的性質差異；外因是相應形式(物理、化學、生物)分離劑的加入。1.2分離過程的分類

分離過程可分為機械分離和傳質分離兩大類。

機械分離過程分離對象是由兩相以上所組成的混合物，如過濾、沉降、離心分離、旋流分離、浮選等。傳質分離過程用于各種均相混合物的分離，其特點是有質量傳遞現象發生。按所依據的物理化學原理不同，傳質分離過程又分為平衡分離過程和速率分離過程兩類。

傳質分離是以物質的擴散傳遞為主的分離過程，而機械分離是不以擴散傳遞為主的分離過程。傳質分離涉及物質從進料流向產品流的擴散傳遞，而機械分離則主要是完成相的分離。1.3分離過程在化工生產中的作用

分離過程一方面為化學反應提供合格的原料，消除對化學反應不利的雜質，提高產品收率；另一方面通過對反應產物的分離提純，獲得合格的產品，并使未反應的原料得以循環利用。

分離操作在化工生產中占有十分重要的地位，在提高生產過程的經濟效益和產品質量中起舉足輕重的作用。分離過程在環境保護和合理利用資源方面也起著特別重要的作用。煤煉焦、石油煉制等。1.4分離過程的功能

①提取；②澄清，是對連續相為液體的混合物分離而言的；③增濃，是對分散相而言的，分散相可以是固體也可以是液體；④脫水或脫液，可以是固液混合物，也可以是液液混合物的分離；⑤干燥，固液混合物或液液混合物的進一步分離；⑥洗滌，是對固體分散相而言的；⑦凈化或精制，是將氣體、液體或固體中殘存的雜質降到允許的程度；⑧分級，是對固體物料按粒度分離而言的。

1.4分離工程

《分離工程》這門課主要的研究對象是分離技術和分離過程。分離技術是一類單元操作，分為機械分離過程和傳質分離過程兩大類。

分離工程是一門交叉學科，它從系統工程的角度出發，根據混合物的特性和分離要求，選擇和組合分離單元操作，形成一個技術上可靠、經濟上可行的分離過程。

為設計高效的分離過程，必須首先對混合物的分離特性和各種分離技術有一個透徹、全面的了解，然后運用工程原理，進行分離技術的選擇與優化組合。

第二章 混合物的種類及特性分析

混合物分為均相混合物與非均相混合物兩大類。物質互相溶解后形成的混合物稱為均相混合物。均相混合物由溶質和溶劑組成。由互不相溶的物質組成的或物質以不同的形態或相形成的混合物稱為非均相混合物。

混合物的性質包括混合物內相或組分的性質及混合體系的總體性質，如下表所示。

非均相混合物的性質

（1）顆粒的形狀

顆粒的形狀會影響到顆粒-介質系統的粘度、顆粒的沉降、過濾等分離特性，還會影響到顆粒的分散性等。

（2）顆粒粒度

顆粒的粒度關系到懸浮系統的狀態，可以作為選擇分離技術的指南。（3）顆粒密度

顆粒的密度決定顆粒的沉降方向，影響顆粒沉降速度和沉降床層的特性，是非均相混合物分離或設計過程中的一個重要參數。

（4）顆粒的表面特性

顆粒的表面特性影響到液體對固體的潤濕性、分散性、固液混合物的粘度以及顆粒的沉降特性。（5）顆粒的濃度

顆粒濃度是表征懸浮液特性和計算分離設備分離效率的重要參數之一。濃度可表示為個數濃度、體積濃度、質量濃度和摩爾濃度等。顆粒濃度的分析方法主要有：稱重法、比重法或密度法、濁度法、光吸收法和數個數法等。

（6）顆粒床層特性

在分離懸浮液的過程中常常會得到在微孔中還充滿著液體的固體顆粒床，包括沉降床層和濾渣層。另外，無機膜分離過程中，也有由顆粒組成的床層。

（7）混合物的粘度

粘度是液體的一種流變性質，反應了流體的粘稠程度，表示流體在流動時內磨擦的大小。對于牛頓型液體，粘度為剪切應力與速度梯度的比值。混合物粘度的影響因素有：顆粒濃度、顆粒形狀、顆粒粒度、顆粒荷電、溫度、顆粒表面特性。混合物粘度的測定方法主要有毛細管法、轉筒法及落球法。

第二篇 機械分離過程

由于非均相物系中的連續相和分散相具有不同的物理性質（如密度），故一般可用機械方法將它們分離。要實現這種分離，必須使分散相和連續相之間發生相對運動，因此，非均相物系的分離操作遵循流體力學的基本規律。按兩相運動方式的不同，機械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。

機械分離過程主要有：凝聚與絮凝、重力沉降、離心分離、旋流分離、浮選、過濾、篩分、壓榨、超聲、磁、電分離等。凝聚與絮凝

凝聚是靠電解質（即凝聚劑，通常為含有多價離子的電解質）對固體懸浮顆粒表面上的雙電層的消除或壓縮，而降低微細顆粒間的排斥能來達到的。

一般來說，凝聚對于膠體粒子或懸浮液中的微細粒子作用明顯，所產生的凝聚體粒度小、密實、易碎，但碎后可重復凝聚，即凝聚屬于可逆過程。

絮凝是通過高分子聚合物（即絮凝劑－通常為含有極性官能團的聚合物）在分子上吸附多個微粒的架橋作用而使多個微粒形成絮團。

絮凝劑在水溶液中具有伸展性、可撓性。伸展性是指具有一定的伸展長度，可以在顆粒間架橋，將微粒橋聯起來，故最有效的絮凝劑為水溶性的高分子量聚合物；可撓性是指絮凝具有一定的強度能經受一定程度的剪功而不破碎。

相對凝聚而言，絮凝產生的聚集物要大的多（有時凝聚的絮團也能被絮凝）。絮凝體的特點是粒度粗、疏松、強度較大，但破碎后一般不成團，即絮凝過程不可逆。

影響絮凝效果的影響因素主要有三方面：絮凝劑的性質、懸浮液的性質、水力條件。重力沉降

非均相混合物分離可以利用相間的密度差使顆粒在重力作用下發生正常或上浮來進行。這個分離過程統稱為重力沉降分離過程。重力沉降可達到邊續相的澄清又可達到分散相顆粒的增濃，視被處理物料和工藝要求而異。重力沉降通常作為非均相混合物分離的第一道工序，在沉降槽中進行，設備構造簡單、操作容易。重力沉降分離的依據是分散相和連續相之間的密度差，其分離效果與分離相顆粒的大小、形狀、濃度、連續相的粘度、凝聚劑和絮凝劑種類及用量、沉降面積以及物料在沉降槽中的停留時間等因素有關。重力沉降設備稱為沉降槽、濃縮機、澄清器、隔油池等。分為間歇式和連續式兩大類。離心分離

離心機是一種利用轉鼓帶動物料高速旋轉產生的離心力來強化分離過程的分離設備。是工業上主要的分離設備之一，可用于澄清、增濃、脫水、洗滌或分級。離心機的構造很多，但其基本結構或主要部件為高速旋轉的轉鼓，轉鼓可水平或豎直安裝。轉鼓有兩種，一種無孔，另一種有孔。有孔的為離心過濾，無孔的為離心沉降。旋流分離

旋流分離技術包括旋流分離器及其與之配套的技術與設備，如供料系統－動力源(泵或風機)、流程系統、檢測和控制系統等。旋流分離技術的關鍵是旋流分離器，簡稱旋流器。

根據使用介質的不同(氣體或液體)，旋流分離可分為干法與濕法兩大類。前者為旋風分離，后者為旋液分離，相應地有旋風分離器(cyclone)和旋液分離器(hydrocyclone)。旋流器與離心機都是利用離心沉降的工作原理，所不同之處是產生物料高速旋轉的方法。離心機是由轉鼓的高速旋轉帶動，而旋流器是由切線方向進料引起的。影響旋流器分離性能的因素有：物料性質、操作條件及結構參數三方面。

浮選

浮選是從液體中分離固體或液態顆粒的單元操作，被分離顆粒密度與液體介質密度相近。在工藝上是利用高度分散的微氣泡吸附懸浮顆粒，使其成為視密度小于液體介質的復合體而上浮到懸浮液表面，實現兩相分離的目的。浮選是一種約定成俗的稱呼，它實際上更科學的名稱是鼓泡與泡沫分離（鼓動泡吸附分離。

實現浮選分離技術的兩個基本條件是：必須向懸浮液中提供足夠數量的微氣泡，氣泡直徑必須適當；固體或液體顆粒必須具有疏水性質或使其具有疏水性質，從而附著于氣泡表面。浮選工藝的關鍵是必須生成微氣泡以吸附懸浮固體顆粒或液體顆粒。產生氣泡的方法有

電解、分散空氣和溶解空氣再釋放以及生物化學法等。

過濾

過濾是分離非均相混合物的常用方法。它的應用十分廣泛，從日常生活、資源、能源的開發利用，到環境保護、防止公害等方面都離不開過濾分離技術。一般所說的過濾就是利用多孔介質構成的障礙場從流體中分離固體顆粒的過程。

在推動力的作用下，迫使含有固體顆粒的流體通過多孔介質，而固體顆粒則被截留在介質上，從而達到流體與固體分離的目的。篩分

篩分或分級是利用篩分機械（或篩子）把粒度范圍較大的進料分成粒度范圍較小的單元操作。不同尺寸的各種粒狀、片狀或團狀的固體顆粒的混合物通過篩子分成若干粒級，每個粒級中所包含的顆粒均在規定顆粒的最大和最小尺寸范圍內，即借助孔徑不同的兩種篩孔可限定一個粒級范圍，其中較小孔徑的篩子把這一粒級的所有顆粒全部截留住，而較大孔徑的篩子則使所有顆粒全部通過。

壓榨 壓榨操作的加工對象是不易流動的固液混合物，如從植物的種籽或果仁中榨取油脂，從蘋果、柑桔、蕃茄等水果中榨取果汁等，而以甘蔗為原料生產食糖，用壓榨法提取甘蔗汁則是一種歷史悠久而又比較成熟的方法。由于油分、果汁、蔗汁均含在細胞中，所以，一般在壓榨之前，物料需經過預處理，以預先破壞細胞結構，便于壓榨機加料和提高壓榨產量。

在壓榨過程中，物料被壓縮，體積明顯地縮小，因此，壓榨的過程實質是壓縮過程。壓榨操作的對象是固液混合物，加壓則使液體分離釋出，釋出的液體透過物料的內部的空隙而流動，并流向自由的邊緣或表面，從這個意義上來說，壓榨又可視為一種特殊形式的濾餅過過濾，被壓榨的固體物料常稱為榨餅。壓榨的速率和得率與所用的壓力及溫度有關，但更主要的還是取決于物料的預處理。壓榨操作要考慮獲得最大的產量和最低的榨餅或殘液量，還要考慮固液分離的效率。根據壓榨機加壓方式的不同，可將其分為三種形式：平壓平式、螺旋式和圓壓圓式。超聲分離、磁電分離

第三篇

傳質分離過程

1相平衡

掌握泡露點溫度與壓力的計算方法（列線圖法）

2多組分多級分離過程分析與計算

掌握多組分精餾與吸收過程中，溫度與濃度分布情況。掌握萃取過程原理。掌握裝置設計變量的計算方法。掌握多組分精餾過程簡捷計算法（FUG法）。3傳質設備的處理能力與效率

掌握影響傳質設備的處理能力與效率的因素及其影響規律 4掌握吸附、結晶分離的基本原理

吸附過程是指固體顆粒有選擇性地將流體相中一定組分累積和凝聚在其內外表面上的過程。該過程中的固相顆粒稱為吸附劑，被吸附或濃縮在顆粒表面上的物質叫吸附質。利用固體顆粒的吸附作用對流動相進行分離的過程叫吸附分離，已成為完整、獨立的單元操作，得到廣泛的應用。固體表面上的原子或分子的力場也是不均衡的，有自發降低表面能的傾向。固體表面難以收縮，所以只能靠降低界面張力的方法來降低表面能，所以能產生吸附作用。吸附是固體表面質點與流體分子相互作用的一種結果，按作用力可分為物理吸附（范德華力，流體相分子在固體表面的凝聚，過程可逆）和化學吸附（發生在固體表面的化學反應，化學鍵，過程不可逆）。常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性炭、硅藻土及分子篩等。

從均相中析出晶體物質的過程稱為結晶。例如由蒸汽變為固體顆粒，液體熔化物的凝固及液體溶液中析出晶體等。本章重點討論后者。結晶是傳質分離過程之一，也是獲得純凈物的主要方法之一。在工業中，結晶過程通常從溶液（特別是水溶液中結晶），把結晶作為獲得固體純凈物的一種分離手段，結晶的物質是溶質。

溶質從溶液中結晶出來，要經歷兩個步驟。首先是要產生稱為晶核的微觀晶粒作為結晶的核心，其次是晶核長大成為宏觀晶粒。這兩個階段的推動力都是濃度差，即溶液的過飽和度。產生晶核的過程稱為成核過程，晶核長大的過程稱為成長過程。過飽和度是結晶過程重要的參數，它的大小直接影響著晶核形成和晶體生長過程的快慢，而這兩個過程又影響著結晶產品的粒度及粒度分布。

在溶液中結晶出來的晶體和余留下來的溶液所構成的混合物稱為晶糊或晶漿；去除晶粒后余下的溶液稱為母液。工業生產過程中，產生晶核的方法有三種。自然起晶法、刺激起晶法、種子起晶法。結晶方法與設備密切相關，分為冷卻法、蒸發結晶、絕熱蒸發結晶法、萃取結晶、鹽析結晶、反應結晶等。重點為前三者。

5掌握膜分離過程的基本原理及其主要應用

第四篇

分離過程的分析與設計

1分離過程的節能

能源是指可以直接或通過轉換，為人類生產與生活提供能量和動力的物質資源。化學工業的特點之一就是，煤、石油、天然氣等，既是化學工業的能源又是化學工業的原料。化學工業成為工業部門中的第一用能大戶。

節能就是應用技術上可行、經濟上合理、環境和社會可以接受的方法，來合理有效地利用能源。

能耗水平是由自然條件、經濟體制、經濟因素、管理水平、政策傾向、社會因素、技術水平及人的觀念等有關。將這些因素歸納為結構節能、管理節能和技術節能。

結構節能：產業、產品、企業、地區結構等。管理節能：宏觀調控和企業經營管理。技術節能：工藝節能（分離工程、反應工程）、流程節能、化工單元操作設備節能（泵、壓縮機、換熱設備、蒸發設備、塔設備、分離設備等）及系統節能（從宏觀系統合理用能的角度出發，所進行的節能工作）。分離最小功表示了分離過程能耗的下限，與組成、壓力及溫度等因素有關。可逆時最小。最小分離功的大小標志著物質分離的難易程度。評價不同方案時，最小功具有重要的意義。

掌握書上所述精餾過程節能方法。節能的基本經驗法則：

（1）分離同樣量的物質，機械分離過程需要的能量比傳質分離過程要小得多，所可將機械分離過程作為預處理。（2）優先使濃度低的組分發生相變；（3）優先選擇分離因子高的方案；（4）優先選用能量分離劑；（5）優先選用相變潛熱較低的分離劑；（6）平衡分離過程能耗小于速率分離過程；（7）避免過度分離；（8）適當多地采用多級或組合分離；（9）避免組分或溫度不同的物流相混；（10）避免或縮短不穩定操作；（11）加熱或冷卻時溫度不要太高或太低；（12）溫度盡量不要遠離開常溫；（13）分清熱源與冷源的品位，合理使用；（14）避免排出大量過冷或熱的物流，再循環利用；（15）注重換熱器的開發；（16）如設備壓力降為主要能耗時，在設備上改進，以降低設備能耗。

過程系統節能（夾點技術）

把整個工廠系統集成起來看作一個有要結合的整體來看待，達到最優化設計。在過程系統節能過程中，夾點技術是最實用與成功的方法。

溫-焓圖與復合曲線

物流的熱特性可以用溫-焓圖很好地表示。以溫度為縱軸、以焓為橫軸。熱物流（被冷卻）線的走向是從高溫向低溫，冷物流（被加熱）的線的走向是從低溫到高溫。物流的熱量用橫坐標兩點之間的距離表示，因此物流線左右平移，并不影響其物流的溫位和熱量。

在過程工業的生產系統中，通常總是有若干冷物流需要被加熱，而又有另外若干熱物流需要被冷卻。對于多股熱物流，可合并為一根熱復合曲線；對于多股冷流，可合并為一要冷復合曲線。

夾點的形成

當有多股熱流和多股冷流進行熱交換時，可將所有的熱流合并成一要熱復合曲線，將所有的冷流合并成一根冷復合曲線，然后將兩者一起表示在溫-焓圖上。

夾點是冷熱復合溫焓線中傳熱溫差最小的地方，此處熱通量為零。夾點的出現將整個換熱網絡分成了兩個部分：夾點之上和夾點之下。夾點之上是熱端，只有換熱和加熱公用工程，沒有任何熱量流出；夾點之下是冷端，只有換熱和冷卻公用工程，沒有任何熱量流入；在夾點處，熱流量為零。

因此，為達到最小加熱和冷卻公用工程量，夾點方法的設計原則是： ①夾點之上不應設置任何公用工程冷卻器；②夾點之下不應設置任何公用工程加熱器； ③不應有跨躍夾點的傳熱。此外，夾點是制約整個系統通量性能的“瓶頸”，它的存在限制了進一步回收能量的可能。如果有可能通過調整工藝改變夾點處物流的熱特性，例如使夾點處熱物流溫度升高或使夾點處冷物流溫度降低，就有可能將復合曲線進一步左移，從而增加回收的熱量。

2分離過程的分析與設計

分離工程是根據混合物的特性和分離要求，選擇和組合分離單元操作，形成一個技術上可靠、經濟上可行的分離過程。

分離過程的不完全性

分離過程的不完全性，指的是分離過程是在分離不同的相或組分時，往往不能達到完全的分離。分離不完全性對于不同的分離過程程度各異，產生的原因也各不相同。主要原因有：相平衡條件的制約；傳遞速率控制；短路、泄露、夾帶等引起；流動性要求決定；顆粒遷移運動的隨機性的表現；物質的持液性等。分離過程內在推動力－特性差異也是導致分離不完全的主要原因，隨著分離過程的進行，推動力減小。分離不完全性只能抑制，但不能消除，有時也不需消除，只需滿足分離要求。

分離過程的設計

分離方法選擇與設計要考慮的因素主要有混合物的特性、分離要求、分離能力、分離費用、產品的價值與規模、分離劑的選用、對產品和環境的損害或污染等。

分離過程選擇的一般規則及步驟（可參考書上相關內容）

分離過程的選擇過程：先了解混合物的特性、明確分離要求及分離過程的特性等，分析所選分離方法能否滿足分離要求。然后分析分離所需的能量，最好利用自然能量。接著評估規模程度。要求純度高，可優先選用反應分離、多級分離。如純度要求不高，可根據處理量大小來選擇，規模大首先考慮利用熱能。可利用熱能且分離因子大于1.05，利用蒸餾；熱能無法利用時，只能選擇速率分離過程。

優先選用簡單的分離方法；先易后難；如果組分間的選擇性在分離過程中保持不變，應盡早分離出混合物中含量高的組分；盡早分離混合物中可能導致副反應或特別有害的物質；先考慮機械分離方法，其次考慮傳質分離，盡量少用化學法；盡量避免出現固相物流，因其耗能；盡量避免使用質量分離劑；選擇分離過程既要技術上可靠，又要經濟上可行。

對工藝過程、工藝設備上各因素予以考慮，對流體輸送配套裝置進行配置，保證工藝完整性。

第二篇：分離工程

第二章 多組分分離基礎 1填空題

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1、分離過程涉及的變量數減去描述該過程的方程數即為該過程的（）。

2、設計變量是指在計算前，必須由設計者（）的變量。

3、一個含有4個組分的相平衡物流獨立變量數有（）個。

4、一個裝置的設計變量的確定是將裝置分解為若干進行（），由（）計算出裝置的設計變量數。

5、常用的汽液相平衡關系為（）。

6、相對揮發度的定義為兩組分的（）之比，它又稱為（）。

7、活度系數方程中A可用來判別實際溶液與理想溶液的（）。

8、用于泡點計算的調整公式為（）。

9、一定壓力下加熱液體混合物，當液體混合物開始汽化產生第一個汽泡時的溫度叫（）。

10、一定溫度下壓縮氣體混合物，當開始冷凝產生第一個液滴時的壓力叫（）。

11、計算泡點溫度時，若，溫度應調（）。

12、平衡常數與組成有關的露點計算，需迭代露點溫度或壓力外，還需對（）進行試差。

13、在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過程屬（）。

14、單級分離是指兩相經（）后隨即引離的過程。

15、等溫閃蒸計算目標函數對收斂速度和穩定性有很大影響，采用Newton-Raphson法時，較好的目標函數為（）。

16、若組成為zi的物系, ∑Kizi＜1時其相態為（）。

17、在進行閃蒸計算時，需判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于（）。

18、閃蒸按體系與環境有無熱量交換分為（）和（）兩類。

19、絕熱閃蒸與等溫閃蒸計算不同點是需要考慮（）。

2選擇題

1、約束變量關系數就是（）

? a.過程所涉及的變量的數目；b.固定設計變量的數目；

? c.獨立變量數與設計變量數的和；d.變量之間可以建立的方程數和給定的條件。

2、每一單股進料均有（）個設計變量。? a.c ；b.c +1；c.c +2；d.c +3

3、一般吸收過程，可調設計變量數為（）： ? a.5個；b.4個；c.1個；d.2個

4、絕熱操作的簡單平衡級設計變量數為（）：

? a.2c +3個；b.2 c +4個；c.c +5個；d.2 c +5個。

5、多組分精餾裝置的可調設計變量數與進料中組分數的關系為（）： ? a.隨進料中組分數的增加而增加；b.隨進料中組分數的增加而減少； ? c.與進料中組分數無關；d.以上三種關系都不成立。?

6、平衡常數計算式

在()條件下成立。

? a.氣相是理想氣體，液相是理想溶液；b.氣相是理想氣體，液相是非理想溶液；

? c.氣相是理想溶液，液相是理想溶液；d.氣相是理想溶液，液相是非理想溶液；

7、汽液相平衡K值越大，說明該組分越（）? a.易揮發；b.難揮發；c.沸點高；d.蒸汽壓小

8、當汽相為理想氣體混合物，液相為非理想溶液時，其汽液相平衡關系為（）

0?Vy?p??Lxp?py ?ip ? a.i? c.iiipyi ? pi0xi；b.i? ixi；d.i?iVpy?i0 pi0x；i?

9、關于溶液的蒸氣壓大小說法正確的是（）：

? a.只與溫度有關；b.不僅與溫度有關，還與各組分的濃度有關； ? c.不僅與溫度和各組分的濃度有關，還與溶液的數量有關；d.與上述因素均無關

10、當把一個氣體溶液冷凝時，開始產生液滴的點叫作（）? a.露點；b.臨界點；c.泡點；d.熔點

?1?0?

11、計算溶液泡點時，若? K x，則說明（）

? a.溫度偏低；b.正好泡點；c.溫度偏高； d.正好露點

?1 ?0，且1?，0?ixi ?

12、在一定溫度和壓力下，由物料組成計算出的 K

z

i? ?i/Ki?1i?1該進料狀態為（）

? a.過冷液體； b.過熱氣體； c.汽液混合物；d.飽和液體 ?

13、進行等溫閃蒸時，對滿足（）條件時系統處于兩相區 ? a.TBT；c.TD>T>TB； d.TB=T ?

14、系統溫度小于泡點時，體系處于（）

? a.飽和液相；b.過冷液體；c.飽和汽相；d.汽液兩相 ?

15、閃蒸是單級蒸餾過程，所能達到的分離程度（）

? a.很高；b.較低；c.只是冷凝過程，無分離作用；d.只是氣化過程，無分離作用

16、下列哪一個過程不是閃蒸過程（）

? a.部分汽化；b.部分冷凝；c.等焓節流；d.純組分的蒸發 ?

17、等焓節流之后（）

? a.溫度提高；b.壓力提高；c.壓力降低，溫度也降低；d.有氣化現象發生，壓力提高

18、下列分離過程可看為等焓過程的是（）a.精餾；b.吸收；c.等溫閃蒸；d.絕熱閃蒸

iii?1?

? ? 第二章 答 案（填空題）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

填空題

1、設計變量數

2、指定 3、6

4、簡單過程的單元；單元的設計變量數

?Vy?f0L?x?V y ? p ?L

5、或

p?p??xiiiiiiiii6、汽液組成；分配系數

7、偏離程度

K8、K ?(?Kx)

9、泡點溫度

10、露點壓力

11、低再試差計算

12、（活度系數）

13、等溫閃蒸過程

14、一次緊密接觸達到平衡

15、F(v)?(yi?xi)?016、過冷液體

17、兩相區

18、等溫閃蒸；絕熱閃蒸

19、焓平衡

（二）選擇題

1、d；

2、c；

3、c；

4、d；

5、c；

6、a；

7、a；

8、c；

9、a；

10、a；

11、c；

12、b；

13、c；

14、b；

15、b；

16、d；

17、c；18 d

GGMm?1ii?

第三章 精餾

(1)填空題

1、多組分精餾根據指定設計變量不同可分為（）型計算和（）型計算。

2、在塔頂和塔釜同時出現的組分為（）。

3、非清晰分割法假設各組分在塔內的分布與在（）時分布一致。

4、精餾塔計算中每個級由于（）改變而引起的溫度變化，可用（）確定。

5、萃取精餾塔在萃取劑加入口以上需設（）

6、采用液相進料的萃取精餾時，要使萃取劑的濃度在全塔內為一恒定值，所以在（）。

7、當原溶液為非理想型較強的物系，則加入萃取劑主要起（）作用。

8、要提高萃取劑的選擇性，可（）萃取劑的濃度。

9、最低恒沸物，壓力降低使恒沸組成中汽化潛熱（）的組分增加。

10、在一定溫度和組成下，A,B混合液形成最低沸點恒沸物的條件為（）。

11、不加恒沸劑可完成恒沸物分離的方法有（）和（）兩種。

12、由耳波和馬多克思關聯圖求理論級數時要求進料狀態必須是（）。

13、分配組分是指在餾出液和釜液（）；非分配組分是指僅在（）出現的組分。

14、多組分精餾中，關鍵組分是指（）的組分。

?HK,W?

15、回收率 是釜液W中（）與進料中HK的流率之比，?LK,D是餾出液D中（）與進料中LK的流率之比。回收率

16、清晰分割是指餾出液中除了（）外，沒有其他重組分，釜液中除了（）外，沒有其他輕組分。

17、精餾塔中，溫度分布主要反映物流的（），而總的級間流量分布則主要反映（）的限制。

18、若加入的新組分和被分離系統的一個或幾個組分形成最低恒沸物從（）蒸出。這種特殊精餾叫恒沸精餾。加入的新組分叫（）。

19、若加入的新組分不與原系統中任一組分形成恒沸物，而其沸點又較原系統任一組分高，從釜液離開精餾塔。這類特殊精餾叫（），所加入的新組分叫作（）。

? 20、在萃取精餾中所選的萃取劑希望與塔頂餾出組分形成具有（）偏差的非理想溶液。

21、在萃取精餾中所選的萃取劑希望而與塔釜組分形成具有（）偏差的非理想溶液。?

22、在萃取精餾中所選的萃取劑使A1S值越大，溶劑的選擇性（）。

23、萃取精餾塔中，萃取劑是從塔（）出來。

24、恒沸劑與組分形成最高沸點的恒沸物時，恒沸劑從塔（）出來。

25、均相恒沸物在低壓下其活度系數之比γ1 / γ2應等于（）與（）之比。

26、精餾過程的關鍵組分是指由設計者（）的那兩個組分。?

27、特殊精餾是既加入（），又加入（）的精餾過程。?

28、加鹽萃取精餾是綜合了（）和（）的優點，把鹽加入溶劑而形成的新的萃取精餾方法。

(2)選擇題

1、A（輕組分）、B兩組分的相對揮發度αAB越小（）

a.A、B兩組分越容易分離；b.原料中含輕組分越多，所需的理論級數越少；

c.A、B兩組分越難分離；d.與A、B兩組分的分離難易程度無關；

2、多組分精餾裝置的可調設計變量數與進料中組分數的關系為（）

a.隨進料中組分數的增加而增加；b.隨進料中組分數的增加而減少；

c.與進料中組分數無關；d.以上三種關系都不成立。?

3、當普通精餾塔的產品不合格時，可以考慮（）a.提高進料量；b.降低回流比； c.提高塔壓； d.提高回流比。

4、多組分精餾過程，當進料中的非分配組分只有重組分而無輕組分時，恒濃區出現于（）

a.上恒濃區出現于精餾段中部，下恒濃區出現于進料級下； b.恒濃區出現于進料級上下；

上恒濃區在進料級上，下恒濃區出現于提餾段中部； d.上、下恒濃區分別出現于精餾段和提餾段的中部。

5、吉利蘭關聯圖，關聯了四個物理量之間的關系，下列哪個不是其中之一（）

a.最小理論級數；b.最小回流比；

c.壓力； d.理論級數。?

6、下列關于簡捷法的描述那一個不正確（）a.計算簡便；b.可為精確計算提供初值；

7、下列說法正確的是（）

a.多組分精餾中，回流比小于最小回流比時滿足分離要求將需要無窮多的理論級；

b.多組分精餾中，回流比小于最小回流比時無論多少理論級都不能滿足分離要求；

c.回流比R的值趨于零時的回流比叫最小回流比； ? d.多組分精餾中，回流比小于最小回流比時整個精餾塔將無分離作用。

c.所需物性數據少；d.計算結果準確。?

8、全回流操作不能用于（）

a.正常生產穩定過程； b.開車時；

c.當產品不合格時進行調節；d.實驗室研究傳質過程。?

9、用芬斯克公式求全塔理論級數時，式中相對揮發度應為（）a.塔頂處的相對揮發度；b.進料處的相對揮發度；

c.塔底處的相對揮發度；d.全塔相對揮發度的平均值。?

10、全回流操作時，精餾塔進料F、餾出液D和釜液W的流率應為（）

a.W = 0，D = 0，F = 0； b.W = 0，D = 0，F ≠ 0； c.W ≠ 0，D ≠ 0，F ≠ 0； d.W = 0，D ≠ 0，F ≠ 0。

11、如果二元物系，A12>0 ,A21>0，則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負偏差溶液；d.不確定。

12、如果二元物系，>1, >1，則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負偏差溶液；d.不確定。

13、如果二元物系，=1, =1,則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負偏差溶液；d.不確定。

14、關于萃取精餾塔的下列描述中，那一個不正確（）

a.氣液負荷不均，液相負荷大；b.回流比提高，產品純度提高；

c.恒摩爾流不太適合；d.是蒸餾過程。

15、如果二元物系有最低壓力恒沸物存在，則此二元物系所形成的溶液一定是（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負偏差溶液；d.不一定。

16、萃取精餾過程選擇的萃取劑最好應與沸點低的組分形成（）

a.正偏差溶液；b.理想溶液； c.負偏差溶液；d.不一定。

17、萃取精餾時若飽和液體進料，萃取劑應該從（）： a.精餾段上部； b.進料級； c.精餾段上部和進料級；d.精餾段下部。?

18、“ ” 是加入溶劑在任何脫溶劑濃度（為任何值）時均能增加原溶液的相對揮發度（提高選擇性）的（）

a.充分條件；b.必要條件；c.充要條件；d.以上三項都不是。

19、在萃取精餾中，當進料為飽和液體進料時，下列說法正確的是（）

a.全塔范圍內液相中溶劑濃度可近似看為不變； b.精餾段液相中溶劑濃度可近似看為不變；

c.塔釜和塔底第一個級上液相中溶劑濃度可近似看為不變； d.溶劑回收段液相中溶劑濃度可近似看為不變。

? 20、當萃取塔塔頂產品不合格時，可采用（）方法來調節 a.加大回流比； b.加大萃取劑用量； c.增加進料量； d.減少進料量。

21、在一定溫度和組成下，A、B混合液的總蒸汽壓力為p，00?pBp?pA若，且p，則該溶液（）

a.形成最低沸點恒沸物；b.形成最高恒沸物； c.不形成恒沸物； d.理想溶液。

22、對于最高沸點恒沸物，壓力增加使恒沸組成中汽化潛熱小的組分（）

a.增加；b.不變；c.減小。

24、在下列單元操作中屬于雙向傳質過程的是（）a.吸收過程；b.蒸出過程；

c.精餾過程；d.以上三種操作過程。

25、關于恒沸精餾塔的下列描述中，不正確的是（）a.恒沸劑用量不能隨意調整； b.恒沸劑為塔項產品；

c.恒沸劑可能是塔頂產品，也可能是塔底產品 d.恒沸精餾可用于間歇操作過程。

26、對一個恒沸精餾過程，從塔內分出的最低溫度的恒沸物，則有較純組分的產品應從（）

a.塔釜得到；b.塔頂得到；

c.可能是塔項得到，也可能是塔底得到； d.視具體情況而變。

27、對形成恒沸物的體系，下列說法不正確的是（）

a.在恒沸點其氣相組成必等于液相組成；b.經過恒沸點輕重組分互換；

c.在恒沸點，其露點溫度和泡點溫度相等；d.其恒沸組成將隨著氣化率的大小而變。

28、對形成恒沸物的某體系，下列說法不正確的是（）a.當壓力確定后，其恒沸溫度和恒沸組成確定； b.二元恒沸物的壓力確定后，則恒沸溫度和恒沸組成確定，而? 三元恒沸物則不然；

c.除恒沸點外，在其余組成下，精餾仍具有分離作用； d.體系在恒沸點的自由度數目與恒沸物的組分數無關。?

29、對某一恒沸體系，隨著外壓增大，其恒沸組成變化趨勢為（）

a.摩爾汽化潛熱大的組分的濃度增大； b.摩爾汽化潛熱小的組分的濃度增大；

c.對最高恒沸物，摩爾汽化潛熱大的組分的濃度增大；對最低恒沸物，摩爾汽化潛熱小的組分的濃度增大；

d.對最低恒沸物，摩爾汽化潛熱大的組分的濃度增大；對最高恒沸物，摩爾汽化潛熱小的組分的濃度增大。? 30、容易形成恒沸物的為（）

a.各組分的化學結構相似，其沸點差較大 b.各組分的化學結構相似，其沸點差較小； c.各組分的化學結構不相似，其沸點差較大； d.各組分的化學結構不相似，其沸點差較小

31、在下列單元操作中，氣液兩相近似看成恒摩爾流而誤差較小的是（）

a.吸收過程；b.蒸出過程；

c.精餾過程；d.以上三種操作過程。

32、分離同一混合物采用萃取精餾與采用普通精餾相比有（）a.汽液比更大些； b.級效率更低些； c.級效率更高些； d.精餾溫度更低些。

? 第三章 答 案（填空題）

填空題

1、設計；操作 ?

2、分配組分 ?

3、全回流

4、組成；泡露點方程 ?

5、萃取劑回收段

6、進料時補加一定量的萃取劑 ?

7、稀釋 ?

8、增大 ?

9、小

00?

10、p?pA?pB?

11、變壓精餾；非均相恒沸物的精餾 ?

12、泡點進料

13、均出現的組分；餾出液或釜液

14、由設計者指定濃度或提出分離要求

15、重關鍵組分HK的流率；輕關鍵組分LK的流率 ?

16、重關鍵組分；輕關鍵組分 ?

17、組成；熱量衡算 ?

18、塔頂；恒沸劑 ?

19、萃取精餾；萃取劑 ? 20、正 ?

21、負 ?

22、越好 ?

23、釜 ?

24、釜 00pp?

25、； 12?

26、指定濃度或提出分離要求 ?

27、能量分離媒介（ESA）；質量分離媒介（MSA）?

28、普通萃取精餾；溶鹽精餾

? 答 案（選擇題）

1、c；

2、c；

3、d；

4、a；

5、c；

6、d；

7、b；

8、a；

9、d；

10、a ；

11、a；

12、a；

13、b

14、b ；

15、c ；

16、a ；

17、c ；

18、a；

19、b；20、b；

21、a；

22、a；

23、a；

24、c；

25、c；

26、a；

27、d；

28、b；

29、d；30、d；

31、c；

32、b

? 第四章 氣體吸收

? 填空題

1、用于吸收的相平衡表達式為（），當（）降低，（）升高時有利于吸收。

2、應用平均吸收因子法進行計算時，假設各平衡級的（）相等。

3、通常多組分精餾有（）個關鍵組分，多組分吸收有（）個關鍵組分。

4、吸收過程在塔頂的限度為（），它決定了尾氣中（）。?

5、吸收操作中，最小液氣比下，關鍵組分的吸收因子和關鍵組分的吸收率在數值上（）。

6、多組分吸收過程液氣比一般取最小液氣比的（）~（）倍。

7、吸收操作中，最小液氣比是指在無窮多塔級下，達到規定分離要求時，1kmol進料氣所需要（）的kmol數。

8、吸收過程主要由（）完成的。?

9、蒸出因子定義式為（），其值可反映蒸出過程（）。?

10、相對吸收率與吸收率相等的條件是（）。?

11、吸收劑的再生常采用的是（）,（），（）。?

12、吸收過程中通常氣體為（），液體為（）。

13、化學吸收的增強因子就是與相同條件下化學吸收與物理吸收的（）之比，其定義式為（）。

14、化學吸收按反應類型又分為為（）和（）兩類。

? 選擇題

1、平均吸收因子法的適用范圍是（）

? a.單組分吸收； b.恒摩爾流； c.貧氣吸收；d.富氣吸收。?

2、吸收作用發生的條件為（）

? a.pi

pi* ；c.yi

3、吸收由于是單向傳質，吸收塔每個級的溫度的變化主要由（）引起。

? a.熱量變化；b.組成改變； c.流率變化；d.其他原因。?

4、吸收操作中，若要提高關鍵組分的相對吸收率應采用最有效措施是（）

? a.提高壓力；b.升高溫度；c.增加液汽比；d.增加塔級數。?

5、多組分吸收過程采用圖解梯級法的依據是（）

? a.恒溫操作；b.恒摩爾流； c.貧氣吸收；d.富氣吸收。?

6、吸收過程各組分的吸收量主要發生在（）

? a.每個級均勻吸收；b.主要在塔頂一級和塔釜一個理論級； ? c.主要在塔釜；d.塔中部。?

7、當體系的yi=yi*時（）

? a.發生解吸過程；b.發生吸收過程；c.發生精餾過程；d.沒有物質的凈轉移。

8、關于吸收的描述下列哪一個不正確（）

? a.根據溶解度的差異分離混合物；b.適合處理大量氣體的分離；

? c.效率比精餾低；d.能得到高純度的氣體。

9、通常對物理吸收操作最有利的操作條件是（）

? a.高溫高壓；b.低溫高壓；c.低溫低壓；d.高溫低壓。?

10、在多組分吸收中，吸收主要發生于塔頂附近幾個級的組分是（）

? a.易溶組分；b.難溶組分；c.關鍵組分；d.所有組分。?

11、在多組分吸收中，吸收發生于全塔所有塔級的組分是（）? a.易溶組分；b.難溶組分；c.關鍵組分；d.所有組分。?

12、吸收塔的氣、液相最大負荷處應在（）

? a.塔的底部；b.塔的中部；c.塔的頂部；d.不確定。?

13、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常數小的組分主要在（）被吸收

? a.塔上部少數幾塊板；b.塔下部少數幾塊板；c.塔中部少數幾塊板；d.全塔所有板。

14、在板式塔的吸收中，原料中關鍵組分組分主要在（）被吸收

? a.塔上部少數幾塊板；b.塔下部少數幾塊板；c.塔中部少數幾塊板；d.全塔所有板。

15、當關鍵組分的相對吸收率大于其吸收因子A時，應有結論（）

? a.吸收塔無論有多少個理論級也完不成給定的分離任務； ? b.吸收塔需有無窮多個理論級才能完成給定分離任務； ? c.吸收塔有限多個理論級即可完成給定的分離任務； ? d.上述結論均成立。

16、一般吸收過程，可調設計變量數為（）? a.5個；b.4個；c.1個；d.2個。

17、在吸收操作過程中，任一組分的吸收因子Ai與其吸收率在數值上相應是（）

Ai??i? a.；b.Ai??i；c.Ai??i；

d.以上三種情況均有可能。

18、下列吸收的有利條件的是（）

? a.提高溫度；b.提高原料氣流率量；c.提高壓力；d.減少吸收劑流率。

19、平衡常數較小的組分是（）

? a.難吸收的組分；b.最較輕組分；

? c.揮發能力大的組分；d.吸收劑中的溶解度大的組分。? 20、難吸收組分主要在塔的（）被吸收

? a.塔頂級；b.進料級；c.塔釜級； d.全塔平均吸收。? 第四章 答 案（填空題）

1、l = Av；溫度；壓力 ?

2、吸收因子 ? 3、2；1 ?

4、yi,1≧Kixi,0；該組分的最低濃度 ?

5、相等

? 6、1.2；2.0 ?

7、吸收劑

8、塔頂釜兩個級

9、S=KV/L；分離的難易程度 ?

10、吸收劑中不含溶質

11、用蒸汽或惰性氣體的蒸出塔；用再沸器的蒸出塔；用再沸器的精餾塔

12、過熱蒸汽；過冷液體 ?

13、傳質系數；E=KL/KL0 ?

14、可逆反應；不可逆反應

選擇題

1、c；

2、b；

3、a；

4、a；

5、c； ?

6、b；

7、d；

8、d；

9、b；

10、b；

11、c；

12、a；

13、b；

14、d；

15、a；

16、c；

17、c；

18、c；

19、d；20、a

? ? 第五章 多組分多級分離的嚴格計算

填空題

1、僅有一股進料且無側線出料和中間換熱設備的塔型稱為（）。

2、描述多級分離過程的數學模型為（）。

3、對窄沸程的精餾過程，其各級的溫度變化由（）決定，故可由（）計算各級的溫度。

4、用精餾或吸收的方法分離含有c個組分的混合物，描述一個平衡級的M方程有（）個，E方程有（）個，S方程有（）個，H方程有（）個。

5、三對角矩陣法沿塔流率分布和溫度的初值分別假定為（）。?

6、三對角矩陣法在求得xij后，由（）求 Tj，由（）求Vj。

7、三對角矩陣法在用S方程計算新的溫度分布，在未收斂前xij1,則采用（）的方法。

8、逐級計算起點選擇應從組成（）的一端算起。

9、逐級計算合適的進料位置定義為達到規定分離要求所需（）的進料位置。

10、逐級計算法求平衡級數中交替使用（）關系和（）關系。

11、逐級計算法從上到下采用（）計算多組分精餾的各級溫度。

12、CMB矩陣法用物料衡算來校正圓整后的液相組成，使之（）。

13、松弛法的開發是仿照精餾過程由不穩態趨向穩態的進程來求解，故其中間計算結果可模擬精餾過程的（）。

選擇題

1、下面哪種塔型不是復雜精餾塔（）

? a.設有中間再沸換熱設備的精餾分離裝置；b.有多股進料的精餾分離裝置；

? c.僅有一股進料且無側線出料和中間換熱設備的精餾分離裝置；

? d.設有中間冷凝換熱設備的精餾分離裝置。

2、下面哪個關系或方程不屬于MESH方程組（）

? a.物料平衡關系；b.化學平衡關系；c.相平衡關系；d.熱量平衡方程

3、流量加和露點法選擇的迭代變量為（）? a.xi，j；b.yi，j；c.li，j；d.vi，j

4、當兩個易揮發組分為關鍵組分時，則以何處為起點逐級計算（）

? a.塔頂往下 b.塔釜往上 c.兩端同時算起

5、當采用逐級計算法從上到下計算多組分精餾的理論級數時，第j級為適宜進料位置應滿足下條件（）

? 當采用逐級計算法從下到上計算多組分精餾的理論級數時計算結束判據為（）

7、流量加和法在求得xij后由什么方程來求各級的溫度（）? a.熱量平衡方程； b.相平衡方程； c.物料平衡方程；d.摩爾分率加和式

8、同時校正法在求得xij后由什么方程來求各級的溫度（）? a.熱量平衡方程； b.相平衡方程； c.物料平衡方程；d.熱量平衡方程和摩爾分率加和式同時求解

9、三對角矩陣法在求得xij后，若∑xij≠1則（）? a.直接用S方程計算溫度；

? b.硬性歸一后用 S方程計算溫度；

? c.組分物料衡算校正后用S方程計算溫度

10、矩陣求逆法與三對角矩陣法不同之處在于（）? a.迭代變量不同；b.迭代變量的組織方法不同；

? c．解三對角矩陣求xij的方法不同；d.xij的歸一方法不同 ?

11、三對角矩陣法在求得xij后由什么方程來求各級的流率（）? a.熱量平衡方程；b.相平衡方程；c.物料平衡方程；d.摩爾分率加和式

12、采用三對角線矩陣法對多組分多級分離進行嚴格計算，適用于（）

? a.操作計算；b.設計計算；c.設計計算和操作計算 ?

13、CMB矩陣法在求得xij后，若∑xij≠1，則（）：a.直接用S方程計算溫度；

? b.硬性歸一后用 S方程計算溫度；

? c.組分物料衡算校正后用S方程計算溫度

? ? 第五章 答 案（填空題）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1、常規塔或普通塔或簡單精餾塔；

2、MESH方程；

3、組成，ES方程；

4、Nc；Nc；2N；N

5、恒摩爾流和線性分布；

6、ES方程，H方程；

7、硬性歸一；

8、精確；

9、理論級數最少；

10、相平衡；物料平衡

11、露點溫度

12、不僅滿足S方程，也盡量符合M方程；

13、開車

? 答 案（選擇題）

? ? ?

1、c；

2、b；

3、d；

4、b；

5、a；

6、b；

7、a；

8、a；

9、b；

10、c；

11、a；

12、c；

13、c

第六章 分離過程及設備的效率與節能綜合

填空題

1、影響氣液傳質設備的處理能力的因素有（）、（）、（）和()。

2、精餾中液體在降液管內停留時間一般≮（）秒。

3、氣液傳質設備可分為（）和（）兩大類。?

4、板式氣液分離設備常見的表示方法有（）、（）、（）。?

5、當板上液體達到完全混合時，點效率（）氣相默弗里板效率。

6、可用（）準數表示板上液體的混合情況，當板上完全不混合時，則該準數（）。

7、霧沫夾帶是氣液兩相在傳質后分離（）引起的。?

8、實際板上液相為（），板上液相各點濃度（）。

9、一般精餾過程的效率高于吸收過程，主要是因為精餾過程的（）。

10、等溫最小分離功與被分離組成的相對揮發度（）。?

11、分離最小功表示（），最小分離功的大小標志著（）。?

12、等溫分離低壓液體混合物，除溫度外最小功僅決定于（）。?

13、若分離過程的產品溫度與原料溫度不同時，分離過程所需的最小功用該過程的（）變化來表示。

14、分離過程消耗的凈功與環境溫度有關，一般夏天的同一分離過程消耗的最小功（）。

15、要提高分離過程的熱力學效率，應通過減少分離過程的（）來實現。

16、精餾過程的不可逆性主要表現在（）、（）、（）方面。

17、多效精餾過程將高壓塔（）作為低壓塔（）的加熱介質，使能耗下降。

18、熱泵精餾是將溫度較低的塔頂蒸汽（）后作為塔底再沸器的熱源。

19、采用簡單精餾塔將c個組分所組成的溶液分離成c個產品需要（）個塔。

? 20、含有質量分離劑的分離方法不作為首選的方法，是因為該法需（）。

21、對多組分物系的分離，（）的組分和（）的組分要先分離。

22、從節能的角度分析最難分離的組分應放在（）分離；分離要求高的組分應放在（）分離；進料中含量高的組分應（）分離。

選擇題

1、下面有關塔板效率的說法中哪些是正確的（）？ ? a.全塔效率可大于1； b.點效率不必小于1；

? c.Murphere板效率可大于1； d.板效率必小于點效率 ?

2、當板上液體達到完全混合時，則（）： ? a.Pe = 0；b.Pe =；c.0 < Pe <；d.Pe < 0 ?

3、當板上液體存在返混時，點效率與板效率的關系為（）： ? a.EMV>EOG b.EMV=EOG c.EMV

4、從液體粘度對流體狀態的和液相傳質阻力的影響來看，精餾過程的效率比吸收過程的效率（）

? a.更大；b.相等；c.更小

5、與板式塔相比，填料塔常具有的特點是（）：

? a.塔效率較高且穩定；b.液氣比適應范圍較大；c.用于大直徑塔較適宜；d.壓降小

6、與填料塔相比，不屬于板式塔的特點的是（）：

? a.塔效率較高且穩定；b.安裝檢修較困難；c.較適用于處理含有固體懸浮物的物系；d.壓降小。

7、適合于選用填料塔的情況為（）：

? a.物料具有腐蝕性時；b.要求具有較大操作彈性時；c.有多個進料口和側線采出的精餾塔；d.需要從塔的分離段移入或移出較多熱量時

8、適合于選用填料塔的情況為（）：

? a.欲分離物料為易發泡物系；b.要求具有較大操作彈性時；c.有多個進料口和側線采出的精餾塔；d.需要從塔的分離段移入或移出較多熱量時。

9、不適合于選用填料塔的情況為（）： ? a.物料具有腐蝕性時；b.要求具有較大操作彈性時；c.間歇操作，塔持液量較小時；d.欲分離物料為易發泡物系。

10、汽液接觸板式塔中，液泛隨（）而增大：

? a.L/ V減小和板間距減小；b.L/ V減小和板間距增大；c.L/ V增大和板間距減小；d.L/ V增大和板間距增大

11、塔板上液層越厚，氣泡越分散，表面湍動程度越高，則點效率（）。

? a.越高；b.越低；c.無必然聯系；d.不變

12、等溫下將同組成的二元混合物分離分離成兩個純組分，分離最小功最小的情況是（）：

? a.分離理想溶液；b.分離具有正偏差的非理想溶液；c.分離具有負偏差的非理想溶液；d.分離完全不互溶的液體。

13、分離最小功是指下面的過程中所消耗的功（）

? a.實際過程；b.可逆過程；c.完全可逆過程；d.不可逆過程 ?

14、在相同的組成下，分離成純組分時所需的功與分離成兩非純組分時所需的功（）

? a.更大；b.相等；c.更小

15、分離過程消耗的凈功與環境溫度有關，一般冬天的同一分離過程消耗的最小功比夏天消耗的最小功（）

? a.更大；b.更小；c.相等

16、要提高分離過程的熱力學效率，應通過下列方法來實現（）： ? a.加大回流比；b.減少分離過程的不可逆性；c.增大關鍵組分間的相對揮發度 ?

17、熱泵精餾是將溫度較低的塔頂蒸汽經下面的過程后作為塔底再沸器的熱源（）

? a.壓縮升溫；b.節流降溫a.壓縮降溫；b.節流升溫

18、采用簡單精餾塔將c個組分所組成的溶液分離成c個產品需要幾個塔（）：

? a.c－1；b.c ；c.c + 1 ?

19、對多組分物系的分離，應將分離要求高的組分（）： ? a.最先分離；b.中間分離；c.最后分離；d.與順序無關 ? 20、在多組分物系的分離中，若有腐蝕的組分存在應將該組分（）： ? a.最先分離；b.中間分離；c.最后分離；d.與順序無關 ?

21、一般來說，下列分離過程中效率最低的是（）

? a.只靠外加能量的過程；b.同時具有能量分離劑和質量分離劑的過程；c.速率控制的分離過程；

第六章答案

答

案（填空題）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

答

案 ? ? ? ? ? ?

1、液泛；霧沫夾帶；壓力降；液體在降液管的停留時間； 2、3～5；

3、板式塔；填料塔；

4、全塔效率；默弗利板效率；點效率；

5、等于；

6、彼克來（Peclet）；Pe=∞；

7、氣速較高時；

8、完全不混合；不相等；

9、溫度比吸收過程更高；

10、無關；

11、分離過程耗能的最低限；物質分離的難易程度；

12、物料組成及性質；

13、有效能變化；

14、更大；

15、不可逆性；

16、流體流動；傳熱；傳質；

17、塔頂蒸汽；塔釜再沸器；

18、經壓縮升溫；

19、c－1；

20、須增設質量分離劑的回收設備；

21、易分離；易揮發；

22、最后；最后；優先

1、c；

2、a；

3、a；

4、a；

5、d；

6、d；

7、a；

8、a；

9、b；

10、c；

11、a；

12、d；

13、c；

14、a；

15、b；

16、b；

17、a；

18、a；

19、c；b； 20、a；

21、c（選擇題）

第三篇：分離工程計算題

1、溶菌酶在2.8mol/L和3.0mol/L硫酸溶液中的溶解度分別為1.2g/L和0.26g/L，試計算溶菌酶在3.5mol/L硫酸銨溶液中的溶解度？ 解：由Cohn經驗方程lgS???KsI,I?1?CiZi2，得 2I1?1/22.8?2?1?2.8???2?2?2??8.4mol/L??9mol/L

lg1.2???KsI1，有Ks=1.1070lg0.26???KsI2，有?=9.3781I2?1/23.0?2?12?3.0???2?I3?1/23.5?2?12?3.5???2??2當在3.5mol/L硫酸銨溶液中的溶解度為：

?2??10.5mol/L，lgS???KsI3?5.568?10?3g/L

2、溶劑萃取分離A和B兩種抗生素，初始水相中A和B的質量濃度相等，A和B的分配系數與其濃度無關，分別為10和0.1.利用混合、澄清式萃取操作，設每級萃取均達到分配平衡，并且萃取前后各相體積保持不變。（1）若采用一級萃取，萃取水相中90%的A，所需相比（有機相與水相的體積比）為多少？此時有機相中A的純度（即A占抗生素總質量的百分比）是多少？（2）若采用多級錯流接觸萃取，每級萃取用新鮮的有機相，相比均為0.5，計算使A在有機相中的收率達到99%以上所需的最小萃取級數，并計算有機相中A的實際最大收率和平均純度？（3）若采用三級逆流萃取，計算使A在有機相中的收綠城達到與第（2）問相同所需的相比。

解：（1）由1??A?EA/1?EA=0.9，所以EA?9 又EA?KAVS/VF,且EA=9，KA=10;所以VS/VF=0.9

同理：EB=KBVS/VF=0.1?0.9=0.09

所以1??B?EB/1?EB?0.083 又因初始水相質量濃度A=B，故A的純度為：0.9/(0.9?0.083)?91.6%（2）EA?KAVS/VF?10?0.5?

5，EB=KBVS/VF=0.1?0.5=0.05

E?1??由1??n?nn?1(1?E)n6n-11,得1-?A=n=1-n?0.99

66則6?100,n?3，即可，故最小萃取級數為3 當n大于等于3時，有機相中A的最大實際收率為：1??3A?1?1/6?99.5% 此時B的收率為1??3B?1?1/1.05?13.6% 故平均純度為0.995/(0.995?0.136)?0.88

33En?1?E?99.5%,EA?KAVS/VF，所以,故此時相比為0.55（3）1??3?n?1E?1F?m2?m1?N1/2，VR?V0(1?mF)RS?2?2?m1F?m2F?

3、某凝膠過濾介質的排阻極限為200000，填充柱體積為100ml，用其測得的A和B兩種蛋白質的洗脫體積分別為58ml和64ml，相對分子質量2×10 6的藍色葡聚糖的洗脫體積為40ml。（1）試計算A和B的分配系數；（2）若在流速下用A和B兩種蛋白質溶液測得該凝膠過濾色譜柱的理論板當量高度為0.3mm，且洗脫曲線呈Gauss分布，在此流速下要使微量的AB混合溶液的分離度達到1.3，此GFC柱的最小填充高度應為多少？ 解：（1）由公式VR?V0?m(Vt?V0)，又由題意得Vt?100mL,V0?40mL，故 A：VR?58mL，由58?40?mA(100?40)?mA?0.3 B：VR?64mL，同理64?40?mB(100?40)?mB?0.4

（2）由洗脫曲線呈Gauss分布，則有：RS?2(?R2??R1)/W1?W2 又因為平均洗脫時間QR?HMF?VR/V0，得QR1?VR/V0?58/40?1.45

QR2?VR/V0?64/40?1.6

又因為底線處切線峰寬W?4VR4(1?mF)?NV0NN，W2?4VR/V0N?6.4/N 計算得：W1?4VR/V0N?5.8/將上訴代入分離度公式有：RS?又因為HETP?2(1.6?1.45)?1.3?N?2795

5.8/N?6.4/NL，則L?HETP?H?0.3?2795?838.5mm H

第四篇：分離工程_論文

分離工程大作業 專業：化學工程與工藝班級：化工姓名：馬金龍學號： 0904 0901010423

萃取精餾技術的研究進展及其應用

摘 要:萃取精餾是近沸點混合物分離的主要方法, 本文對萃取精餾技術及其在分離過程中的研究與應用進行了討論。結合國內外萃取精餾技術中溶劑選取方法、萃取工藝及設備改進方面取得的研究進展,介紹了近年來萃取精餾技術的應用新情況。

萃取精餾作為一種分離絡合物、近沸點混合物及其他低相對揮發度混合物技術，在石油化學工業中的1,3-丁二烯的分離、芳烴抽提、乙醇/水分離、環己烷提純等過程得到廣泛的應用。它是通過向精餾塔中加入1種或2種可以與分離混合物相溶的溶劑，提高了待分離組分的相對揮發度，從而達到分離沸點相近組分的目的[1]。

萃取精餾中溶劑的選擇占有十分重要的地位，早期的溶劑選取方法決定了其選擇的范圍較窄，從而使萃取精餾技術的應用受到限制。萃取精餾采用的溶劑具有沸點高、相對不易揮發,并與其他組分不易形成絡合物的特點。隨著萃取溶劑探索方法的發展、萃取精餾系統的進一步優化及高效設備的采用，提高了萃取精餾系統的適用性、可控制性和操作性，使其與其他精密分離技術和液液萃取技術相比，顯示出了越來越明顯的優越性。1萃取精餾的原理

在基本有機化工生產中，經常會遇到組分的相對揮發度接近于1，甚至組分之間能形成共沸物。若采用普通精餾的方法進行分離，將很困難，或者不可能。對于這類物系，可以采用特殊精餾方法，向被分離物系中加入第三種組分(稱為溶劑)，改變被分離組分的活度系數，增加組分之間的相對揮發度，達到分離的目的[2]。

如果加入的溶劑與原系統中的一些輕組分形成最低共沸物，溶劑(也稱共沸劑，挾帶劑)與輕組分將以共沸物形式從塔頂蒸出，塔底得到重組分，這種操作稱為共沸精餾；如果加入的溶劑不與原系統中的任一組分形成共沸物。其沸又較任一組分的沸點高，溶劑(也稱萃取劑)與重組分將隨釜液離開精餾塔，塔頂得到輕組分，這種操作稱為萃取精餾。萃取精餾過程中，由于溶劑的沸點大大高于進料組分的沸點，且溶劑又不與組分形成共沸物，所以，只要利用普通精餾即可回收溶劑，過程較簡單；同時，由于溶劑的引入。增加了各組分問的相對揮發度，萃取精餾過程所需的塔板數急劇減少，從而降低了能耗。

2溶劑選取方法

溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關鍵，工業生產過程的經濟效果如何，與溶劑的選擇密切相關。為了適用于工業化生產，溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點、溶解度、熱穩定性和化學穩定性及適宜的物性[3]。此外，無毒、無腐蝕、來源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素。

影響溶劑選取的因素很多，在其篩選過程中需要對各個因素進行綜合考慮,需要大量的試驗工作為基礎。通過多年來人們在物理化學領域的深入研究，對現有化合物及官能團性能的認識已經取得了很大的進展。目前，不僅從理論上可以較準確地預測現有各種化合物的物理化學性質，同時也具備了根據目標性質設計某種功能化合物的手段。所有這些成果都大大拓寬了溶劑選取的范圍，相對提高了選取過程的準確性、可靠性, 降低了篩選試驗工作量。2.1溶劑篩選原理

溶劑篩選的主要指標是尋求溶劑對分離物系的最大選擇度，它表示溶劑使被分離組分相對揮發度改變的程度。把加入溶劑后和未加入溶劑時組分A(1)對組分B(2)的相對揮發度分別表示為a12和b12，二者的比值稱為選擇度S，比值越大，說明選擇性越好，溶劑的效果就越好。

2.2溶劑的物理特性

萃取精餾過程的實現，經濟效果如何，與選擇的溶劑密切相關。由于萃取精餾混合物多為強非理想性的系統，所以工業生產中選擇適宜溶劑時主要應考慮以下幾點：

(1)選擇性：溶劑的加入要使待分離組分的相對揮發度提高顯著，即要求溶劑具有較高的選擇性，以提高溶劑的利用率；

(2)溶解性：要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度，以防止液體在塔內產生分層現象，但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性，因此需要通過權衡選取合適的溶劑，使其既具有較好的選擇性，又具有較高的溶解性；

(3)沸點：溶劑的沸點應高于原進料混合物的沸點，以防止形成溶劑與組分的共沸物。但也不能過高，以避免造成溶劑回收塔釜溫過高；

(4)其它：溶劑的粘度、密度、表面張力、比熱和蒸發潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗，對過程的經濟指標產生影響。

此外，溶劑使用安全、無毒性、無腐蝕性、熱穩定性好、價格便宜及來源豐富等也都是選擇溶劑時要考慮的因素。2.3溶劑篩選方法

目前萃取精餾溶劑篩選的方法有實驗法、數據庫查詢法、經驗值方法、計算機輔助分子設計法(CAMD)等。用實驗法篩選溶劑是目前應用最廣的方法，可以取得很好的結果，但是實驗耗費較大，實驗周期較長。實驗法有直接法、沸點儀法、色譜法、氣提法等。實際應用過程中往往需要幾種方法結合使用，以縮短接近目標溶劑的時間。溶劑篩選的一般過程為：經驗分析、理論指導與計算機輔助設計、實驗驗證等。若文獻資料和數據不全，則只有采取最基本的實驗方法，或者采取頗具應用前景的計算機優化方法以尋求最佳溶劑[4]。3萃取工藝及設備的改進

一般的萃取精餾過程采用2(或3)塔工藝流程,設備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成。目前,萃取精餾技術的研究重點是進一步提高萃取劑的選擇性、改進工藝過程,減少單元操作和建設成本。雷志剛[5]等針對C4氣體萃取精餾丁烯/丁二烯工藝流程中第一精餾塔底出料存在一定熱聚合損失、第二精餾塔液相負荷大、板效率低的問題，通過采用第一精餾塔下段汽相采出方式，解決了存在的諸多問題，改進、優化了工藝流程。Gerald Meyer 等在C4氣體分離過程開發中，為了進一步提高分離效率，在采用新分離工藝(萃取精餾—選擇加氫—丁二烯純)的過程,將萃取精餾和加氫過程耦合在同一塔中。這樣既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建設成本。除了加氫反應精餾的耦合外，嘗試絡合萃取、恒沸精餾萃取的開發工作一直在進行，通過開發復合功能萃取塔，使得在原有低能耗基礎上，進一步拓寬了萃取精餾的使用范圍，提高了目的產品的收率和質量。

萃取精餾塔采用是板式塔型式，由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產能力等優點，所以目前在國內外是采用最為廣泛的塔板之一。隨著塔器技術的不斷進步，原塔板上存在的液流方向氣體分布不均勻、液體返混大、浮閥易磨損、脫落等缺點日益突出，導致塔板效率低，塔設備能力受到限制，增加了實際塔板數，同時也造成分離系統能量、溶劑消耗高[6]。近年來，塔板技術有了明顯的進步，國內外相繼推出了一系列結構新穎、性能優良的新板型。多溢流斜孔塔板、立體傳質塔板在國內萃取精餾塔中的應用，提高了原萃取精餾塔的生產能力，同時，回流比明顯降低，分離的質量得到提高。雖然，萃取溶劑對萃取精餾過程產生重大的影響，但是通過工藝及設備方面的改進，仍然可以在一定程度上提高該工藝的整體技術水平，降低建設成本，提高其應用范圍。4萃取精餾技術的新應用 4.1芳烴分離過程

在芳烴回收方面，液液萃取技術已經有很長的使用歷史，液液萃取技術基于組分的極性，來影響組分間的分離，而對于沸點的影響較小。因為受到溶劑選擇的限制，對于較寬沸點混合料的分離，采用萃取精餾很難實現，早先它只能對窄沸點物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰嗎啉作為溶劑進行的C6和C7物料的分離過程。

然而，隨著萃取精餾技術的發展,采用混合溶劑進行的萃取精餾解決了以上問題。美國GTC技術公司(前身為HFM International,Inc.)的GT-BTX技術具體體現了現代萃取精餾技術在混合芳烴(苯、甲苯、二甲苯)分離過程中的應用[7]。與傳統混合芳烴分離過程相比, GT-BTX工藝具有投資成本低、所需設備單元數少、溶劑性能優異、產品被污染的風險小、產品回收率高、純度高，同時能量消耗低、操作彈性大。經過工業化(120萬t/a)技術經濟指標的考核, 苯和甲苯的純度分別達到99.995%和99.99%。總芳烴回收率高于99.19%，溶劑中抽余液和萃取液的質量分數小于10-6，每千克進料的能量消耗為798kJ。4.2催化裂化汽油的脫硫

催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(質量分數)是噻吩及其烷基衍生物，其余為硫醇及其他硫化物。在催化裂化條件下噻吩化合物穩定性較強，國外公司普遍采用加氫脫硫方法，為了進一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氫處理能力。加氫有利于進行燃料中脫硫處理，但是它存在運行費用高、深度加氫將降低汽油辛烷值等缺點。根據油品所含硫化物的特點，目前普遍采用催化氧化、絡合法、催化吸附、生物法、溶劑萃取和堿洗法等進行油品中硫化物脫除。在這些方法中，萃取精餾技術具有其自身優勢，在處理FCC汽油時，該工藝技術采用一種可以改變進料中非芳烴組分(含烯烴)和噻吩化合物相對揮發度的溶劑，在萃取噻吩化合物的同時，也萃取其他芳烴硫化物(由于這些化合物的強極性)，而不含烯烴的組分進入加氫系統進行處理。采用萃取精餾和堿洗法，具有無辛烷值損失、加氫負荷低、可處理較寬范圍硫含量的裂解料、操作彈性大的特點[8]。

通過在加氫前加入萃取精餾，解決了傳統工藝中存在的問題，芳烴中的噻吩硫化物被高選擇性的溶劑萃取，減少了抽余液中的烯烴含量，低硫、高烯烴的抽余液可以直接與含10-6噻吩硫的汽油摻混。而高含量的硫醇在進料或抽余液中可以采用傳統的堿洗方式進行處理，這樣總的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同時不用降低辛烷 值。

4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提純

裂解汽油副產品中含有豐富的石油化工化合物，如果對其進行提純并加以充分利用，將產生相當大的經濟效益。由于這些組分沸點接近，形成了絡合物，采用傳統分離方法很難將其分離。而萃取精餾技術的發展為其提供了可能，萃取精餾技術通常用于從裂解汽油的輕組分中提純丁二烯和異戊二烯，實際上也可以用于從C8料中有效分離苯乙烯。傳統的裂解過程存在一個加氫工藝步驟，該步驟中一方面存在結焦問題，同時，反應也需要大量的氫源。近年研究表明，苯乙烯是結焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解決結焦較好的方法。采用混合溶劑進行的萃取精餾技術，可以以較小的成本實現苯乙烯的提取，因此，萃取精餾技術應用一方面使得苯乙烯從燃料產品轉化為石化產品，價值得到提升[9]。另外，加氫處理氫消耗減少，結焦問題得到解決。

超臨界萃取技術研究及應用概況

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術開辟了分離工業的新領域，是一種新型的分離技術。本文對超臨界萃取的基本原理進行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點及其在天然香料工業、食品和天然中草藥等方面的應用和研究進展，并對今后的發展趨勢進行了展望。

超臨界萃取技術也叫做超臨界流體萃取技術。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過物質本身的臨界溫度和臨界壓力狀態的流體。這種狀態下的流體具有與氣體相當的高滲透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對物質優良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(Supercritical Fluid Extraction簡稱SEE)以超臨界狀態下的流體作為溶劑，利用該狀態下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(溫度和壓力)而發生連續性變化，因而通過改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調節組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質，這是因為它的臨界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進行，對熱敏性食品原料、生理活性物質、酶及蛋自質等無破壞作用，同時又安全、無毒、無臭，因而廣泛應用于食品、醫藥、化妝品等領域中；具有廣泛的適應性。由于超臨界狀態流體溶解度特異增大的現象，因而理論上超臨界流體萃取技術可作為一種通用高效的分離技術而應用。

1.超臨界萃取技術概述 1.1.原理及特點

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質和優點，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴散系數為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質特性[4]。

由于在超臨界狀態下的壓力太高以及內部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎理論研究還處于發展階段，尚未形成系統的理論。對于計算超臨界物質的狀 態參數，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時后人又進行了一些改進，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對SCF相平衡作了系統的應用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態方程對臨界點和臨界區計算的局限性，尤其對于不對稱混合物組成的物系，難以找到適應性比較好的混合規則。近年來許多研究者對SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動力學和蒙特卡羅等計算機模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準確的模型方程和計算方法是預測SCF相行為和進行SCF反應研究的保證[5]。

1.2.超臨界下反應動力學和反應選擇性

超臨界狀態下反應動力學通常利用過渡狀態原理，許多學者利用它描述了超臨界反應速率常數和壓力、活化體積等因素的關系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內研究了簡單反應的動力學和熱力學。Troe及其合作者公式化了擴散(籠效應)對表觀速率常數的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗結果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動力學，發現速率常數隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態下壓力和粘度可以影響某些反應的選擇性或某些分解反應的途徑，同時超臨界流體的溶劑效應可以影響異構化反應的機理，對某些反應的中間態起到穩定或促進作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學反應的立體選擇性和配位選擇性，并認為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質對超臨界反應平衡的影響。Peck的研究認為對可逆反應，極性超臨界溶劑有利于反應朝極性化合物的方向移動[7]。

2.超臨界革取技術的應用

2.1.臨界流體萃取技術在天然香料工業中的應用［8］

20世紀80年代以來國外的工業裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對象。傳統的提取方法部分不穩定的香氣成分受熱變質，但在超臨界條件卜，可以將整個分離過程在常溫卜進行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時被抽出，并且CO2無毒、無殘留現象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對桂花、茉莉花 進行了萃取研究，考察萃取時間、溫度、壓力對浸膏得率和質量的影}響。桂花萃取最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對果汁中的醇、酮、酯等有機物的溶解能力較強。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產物富含含氧成分，香氣風味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法。柯于家[10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內容，并且與傳統的水汽蒸餾法進行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對辛香料精油的中試、工業化試驗的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標等方面的內容進行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術和分子蒸餾對大蒜化學成分進行萃取與分離，用氣相色譜-質譜聯用技術測定其化學成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應用

伴隨著人類利會的進步，飲食文化的內涵不斷豐富，人們對食品提出了營養性、方便性功能性等更多的要求，同時還越來越強調其安全性。我國食品工業應用超臨界萃取技術己逐步由實驗室研究走向產業化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術得到較旱大規模的工業化應用的是天然咖啡豆的脫咖啡因。咖啡因是一種較強的中樞神經系統興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時，不喜歡咖啡因含量過高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應運而生。韓佳賓

[13]、江和源

[14]等通過正交實驗確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數。結果表明，茶樣形態對咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時較適宜。正交實驗中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序為壓力>溫度>動態循環時間>夾帶劑用量，而對兒茶素來說，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取 啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發油和軟樹脂中的律草酮又稱α-酸。揮發油賦予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過程中將異構化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞東[16]等對啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態CO2萃取物的異同；并對超臨界CO2萃取物進行釀酒試驗，結果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。

2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對植物油脂的應用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時間對萃取率的影響。通過正交試驗得到優化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實驗裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進行了較為詳細的實驗研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時間等對萃取率的影響之后，獲得了指導實際生產的最佳工藝參數條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營養價值，深受消費者喜愛。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術從番茄加工副產品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時間對萃取率的影響。當萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時間和流速等參數確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價達150以上，且雜質含量符合國家標準[21-22]。

2.3.在中藥研究與開發中的應用

在醫藥工業中，中藥研制與開發中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產、運輸、儲藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術很大程度上避免了傳統提藥制藥過程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時具有操作條件溫和與不致使生物活性物質失活變性的優點，而且對環境保護也具有十分重要的作用，已為我國的中藥現 代化、國際化提供了一條全新的途徑[23]。

根據中醫辯證論治理論，重要復方中有效成分是彼此制約、協同發揮作用的，SEF-CO2不是簡單地純化某組分，而是將有效成分進行選擇性分離，更有利十重要復方優勢的發揮[23]。

除了從動植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過正交設計，用超臨界CO2流體萃取，優化出合理工藝條件，并與傳統溶劑提取工藝相對照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時間等因素對提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實驗結果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經過硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對百南紅豆杉、楊蘇蓓對五味子中的木脂素、張虹對川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀70年代以來，超臨界流體技術已經取得長足的進展。超臨界流體技術正以其獨特的優點受到關注，并在萃取、化學反應、材料制備等方面得到廣泛的應用。超臨界萃取技術早己實現工業化，目前的趨勢是向大規模、高附加值和套裝工藝方向發展。在國內外，超臨界流體技術還廣泛用于高分子聚合、有機反應、酶催化反應、材料制備等方面，目前各類報道頗多，但產業化的技術卻為數不多，有望在不久的將來能形成規模生產，得到實際應用。超臨界流體技術以綠色、環保而受到人們的關注，它為綠色化學提供了全新的反應體系，相信超臨界流體技術必將得到迅速發展，應用也將有廣闊的前景[27]。

第五篇：分離工程

1、欲分離苯（1）、甲苯（2）和二甲苯（3）的三元混合物，精餾塔的進料、塔頂產品和塔底產品的組成如下：（1種解法）

組分 塔頂產品 塔底產品 進料

塔于常壓下操作。試求：（1）塔頂分凝器和塔釜溫度。

（2）若進料溫度為92C，確定進料相態。

假設液相服從拉烏爾定律，汽相可作為理想氣體。三個組分的蒸汽壓分別用下列各式計算：

o

苯 0.995 0.005 0.600

甲苯 0.005 0.724 0.300

二甲苯 0 0.251 0.100

答案：點擊查看

習題1

解：（1）塔頂分凝器溫度，即分凝器出口蒸汽的露點溫度。

（2）塔釜溫度，即釜液組成的泡點溫度。

（3）確定92℃時的進料狀態。

2、異丙醇（1）—水（2）系統的無限稀釋活度系數此對數值計算wilson常數λ溫度和汽相組成y1。

已知：異丙醇和水的蒸汽壓可分別用下列各式計算：（1種解法）

2試用

和λ

1，并計算x1=0.1665（mole分率）時的泡點

系統處于常壓。（提示：試差求λ和λ

時，可取初值λ

=0.1327）122112答案：

習題2

解：已知：

代入Wilson方程

設

由此反復迭代，直到

為止。

得：Λ12＝0.1327，Λ21＝0.7393 將Λ12，Λ21代入Wilson方程，并計算x1＝0.1665，x2＝0.8335時的

得：。

設該二元系汽相為理想氣體，液相為實際溶液，則

設t＝100℃，計算，設t＝80.0℃，計算，設t＝84.1℃，計算。

計算汽相組成：

3、用常規精餾分離下列烴類混合物：（1種解法）組分 mole% CH4 0.52

C2H4 24.9

C2H6 8.83

C3H6 8.7

C3H8 3.05

C4（烷烴）54.0 工藝規定塔頂餾出液中C4濃度不大于0.002，塔釜殘液中C3H8不大于0.0015，試應用清晰分割法估算塔頂和塔底產品的量和組成。答案：

習題3

解：設F=100Kmol/h

組分 di bi

CH4 0.52 0.0 0.0113 0.00 C2H4 24.9 0.0 0.5412 0.00 C2H6 8.83 0.0 0.1919 0.00 C3H6 8.70 0.0 0.1891 0.00 C3H8 2.97 0.081 0.0645 0.0015 nC4 0.092 53.908 0.002 0.9985

4、設工藝規定C3H6為輕關鍵，C4為重關鍵，上題料液在常規精餾塔中分離，要求C3H6在塔頂的收率為0.99，C4在塔底的收率為0.995。假設全部輕組分全部從塔頂餾出。試計算：

（1）用Underwood方程計算 Rm和C3H8在兩端產品中的分布，算出兩端產品的量和組成（設F=100Kmol/h，泡點體進料）。（2）計算Nm。各組分的?j如下：

（3）取R=1.5Rm，求N。

5、某料液的組成如下：（1種解法）

組分 mole分率

丙烯 0.7811

丙烷 0.2105

異丁烷 0.0084 于泡點時加入常規精餾塔進行分離。要求塔頂產品中丙烯的mole分率?99.5%，塔底產品中的丙烯mole分率?5%。試計算：

（1）分離所需的Rm，并取R=2Rm，計算所需的理論板數N。

（2）如果塔頂精丙烯產品中精丙烯濃度達99.7%，塔底組成保持不變，試計算此時能耗比生產99.5%產品時的增加多少？ 已知：?12=1.12184，?22=1.0，?32=0.54176。答案：

習題5： 解：第一部分

1）LK－丙烯，HK－丙烷，q＝1，xD丙烯≥99.5％，XB丙烯≤5％

第二部分：

6、某石油化工廠脫甲烷塔塔底產品組成如下：

組 分 C=2 C002 C=3 C

3分子分數 0.6730 0.1330 0.1830 0.011 操作壓力35 atm（絕）。試確定該塔塔底溫度。

7.脫乙烷塔塔頂汽相流出物組成如下：

組分 C1 C=02 C2 分子分數 0.0039

0.8649

0.1286 操作壓力26 atm（絕）。試確定該塔塔頂溫度。

C=3 0.0026

8.脫甲烷塔塔底產品經節流膨脹進入脫乙烷塔，進料量400公斤分子/小時，脫乙烷塔操作壓力26 atm（絕），塔頂產品經分凝器汽相出料。分離要求：塔頂產品含C3=≤0.1%，塔底產品含C20≤0.2%。試確定塔頂、塔底產品的數量及組成等工藝條件。

9.已知某脫乙烷塔，操作壓力28.8*0.1013MPa，塔頂采用全凝器，塔頂產品組成如下：

組分 組成XDi 求塔頂溫度。

10.某精餾塔操作壓力1*0.1013MPa，其進料組成如下： 組成 組成XFi n-C40 0.05

n-C50 0.17

n-C60 0.65

n-C70 0.10

n-C80 0.03

總和 1.00 C1 1.48

C2 88.00

=

C2 10.16

0

C3 0.36

=

總和 100%(分子%)求：（1）露點進料的進料溫度；（2）泡點進料的進料溫度。

11.已知某混合物組成如下：

組分 組成XFi C20 0.08

C30 0.22

n-C40 0.53

n-C50 0.17

總和 100%(分子%)壓力為22*0.1013MPa泡點進料，而后絕熱瞬間降壓到13.6*0.1013MPa，試求等焓節流的汽化率與溫度的關系，作出閃蒸曲線及等焓平衡線，找出汽化率及節流后溫度。

12.某廠脫丙烷塔每小時進料量為53.24公斤分子/小時，進料組成如下： 組成 C20

C3=

C30

C4=

C40

C50

總和

組成XFi 0.0051 0.3070 0.3515 0.1465 0.1518 0.0381 1.0000 塔的操作壓力為17.2*0.1013Mpa，進料泡點為66℃，要求塔頂餾出液中C4=不大于0.0051（分子%），塔釜殘液中C30不大于0.0051（分子%）。試用清晰分割法作物料衡算，并計算的C30，C4=回收率。

13.已知第一脫甲烷塔的進料組成如下： 組分 組成 Ki H2 0.1280 26

CH4 0.2517 1.7

C2H4 0.2310 0.34

C2H6 0.3860 0.24

C3H4 0.0033 0.051

總和 1.000

塔的操作壓力為34*0.1013Mpa，塔頂，塔底的平均溫度為-50℃。要求塔底乙烯回收率93.4%，塔頂甲烷回收率98.9%，按不清晰分割估算塔頂，塔底產品組成。

14.已知C2—C3塔的進料液，塔頂餾出液，塔釜液的組成如下：

進料液 塔頂液 塔釜液 C2H4 0.3414 0.9244 ——

C2H6 0.0282 0.746 0.0010

C3H4 0.5017 0.0010 0.7950

C4 0.1287 —— 0.2040

總和 1.0000 1.0000 1.0000 塔的操作壓力為29*0.1013Mpa，泡點進料，試計算最小回流比。

15.某分離乙烷和丙烯的連續精餾，其進料組成如下：（均為分子分數）組分 組成 CH4 0.05

C2H6 0.35 2.590

C3H6 0.15 1.000

C3H8 0.20 0.884

i-C4H40 0.10 0.422

n-C4H10 0.15 0.296

總和 1.00----α平均 10.950 要求餾出液中丙烯濃度≤2.5%，殘液中乙烷濃度≤5.0%，并假定殘液中不出現甲烷，在餾出液中不出現丙烷及更重的組分。

試求：（1）進料量為100公斤分子/小時，餾出液和殘液的組成和流量。

（2）若按飽和液體進料，進料溫度為26℃，平均操作壓力為27.4*0.1013Mpa，試用簡捷法計算理論塔板數（塔頂采用全凝器）。

（3）確定進料板位置。

16.某精餾塔共有三塊理論板，示意圖如下：

組分 組成XFi Ki 33.3 1 33.3 2 33.4 3

總和 100----試用比流量法計算塔頂及塔釜各組分的量及組成。

（題16附圖）

17.按16題的數據，試用三對角矩陣法，解物料平衡式（作一次物料平衡的計算，不作流率校正）

18.設計帶側線采出的乙烯精餾塔，要求乙烯純度為99.9%，甲烷為0.01%，乙烷為0.09%，塔釜乙烯帶出來；帶出量不大于2%。已知進料組成為：

組分 組成XFi

C1 0.16%

C2= 80.3%

C20 19.54%

總和 100% =5.4，精餾數塔操作壓力為20.5*0.1013Mpa，進料狀態q=0，已知拔頂數ααC2= C20

C1 C2= =1.415。

試求：（1）拔頂氣體量，乙烯產品量，釜液量（按進料量為100公斤分子/小時計）（2）拔頂段和精餾段的理論板數。

19.10分子A，40分子B和50分子C組成三元非均相液體混合物，其中A，B互溶成為一相，C和A，B完全不互溶組成另一相。試求與這兩液相平衡的氣相組成。已知：

40℃ 50℃

KA=1.8 KA =2.0

KB=0.4 KB =0.5

KC=0.19 KC =0.2

（題19附圖）

20.根據分子總和方程，和相對揮發度的定義αij==

推導yi=