第六章分离过程及设备的效率与节能综合练习

第六章主要内容第六章主要内容123简答题4选择题填空题计算题•填空题•1、影响气液传质设备的处理能力的因素有（）、（）、（）和()。•2、精馏中液体在降液管内停留时间一般≮（）秒。•3、气液传质设备可分为（）和（）两大类。•4、板式气液分离设备常见的表示方法有（）、（）、（）。•5、当板上液体达到完全混合时，点效率（）气相默弗里板效率。•6、可用（）准数表示板上液体的混合情况，当板上完全不混合时，则该准数（）。看看答案?填空题•7、雾沫夹带是气液两相在传质后分离（）引起的。•8、实际板上液相为（），板上液相各点浓度（）。•9、一般精馏过程的效率高于吸收过程，主要是因为精馏过程的（）。•10、等温最小分离功与被分离组成的相对挥发度（）。•11、分离最小功表示（），最小分离功的大小标志着（）。•12、等温分离低压液体混合物，除温度外最小功仅决定于（）。看看答案?填空题•13、若分离过程的产品温度与原料温度不同时，分离过程所需的最小功用该过程的（）变化来表示。•14、分离过程消耗的净功与环境温度有关，一般夏天的同一分离过程消耗的最小功（）。•15、要提高分离过程的热力学效率，应通过减少分离过程的（）来实现。•16、精馏过程的不可逆性主要表现在（）、（）、（）方面。•17、多效精馏过程将高压塔（）作为低压塔（）的加热介质，使能耗下降。看看答案?填空题•18、热泵精馏是将温度较低的塔顶蒸汽（）后作为塔底再沸器的热源。•19、采用简单精馏塔将c个组分所组成的溶液分离成c个产品需要（）个塔。•20、含有质量分离剂的分离方法不作为首选的方法，是因为该法需（）。•21、对多组分物系的分离，（）的组分和（）的组分要先分离。•22、从节能的角度分析最难分离的组分应放在（）分离；分离要求高的组分应放在（）分离；进料中含量高的组分应（）分离。看看答案?填空题•选择题•1、下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的（）？•a.全塔效率可大于1；b.点效率不必小于1；•c.Murphere板效率可大于1；d.板效率必小于点效率•2、当板上液体达到完全混合时，则（）：•a.Pe=0；b.Pe=；c.0Pe；d.Pe0•3、当板上液体存在返混时，点效率与板效率的关系为（）：•a.EMVEOGb.EMV=EOGc.EMVEOG看看答案?选择题•4、从液体粘度对流体状态的和液相传质阻力的影响来看，精馏过程的效率比吸收过程的效率（）•a.更大；b.相等；c.更小•5、与板式塔相比，填料塔常具有的特点是（）：•a.塔效率较高且稳定；b.液气比适应范围较大；c.用于大直径塔较适宜；d.压降小•6、与填料塔相比，不属于板式塔的特点的是（）：•a.塔效率较高且稳定；b.安装检修较困难；c.较适用于处理含有固体悬浮物的物系；d.压降小。看看答案?选择题•7、适合于选用填料塔的情况为（）：•a.物料具有腐蚀性时；b.要求具有较大操作弹性时；c.有多个进料口和侧线采出的精馏塔；d.需要从塔的分离段移入或移出较多热量时•8、适合于选用填料塔的情况为（）：•a.欲分离物料为易发泡物系；b.要求具有较大操作弹性时；c.有多个进料口和侧线采出的精馏塔；d.需要从塔的分离段移入或移出较多热量时。•9、不适合于选用填料塔的情况为（）：•a.物料具有腐蚀性时；b.要求具有较大操作弹性时；c.间歇操作，塔持液量较小时；d.欲分离物料为易发泡物系。看看答案?选择题•10、汽液接触板式塔中，液泛随（）而增大：•a.L/V减小和板间距减小；b.L/V减小和板间距增大；c.L/V增大和板间距减小；d.L/V增大和板间距增大•11、塔板上液层越厚，气泡越分散，表面湍动程度越高，则点效率（）。•a.越高；b.越低；c.无必然联系；d.不变•12、等温下将同组成的二元混合物分离分离成两个纯组分，分离最小功最小的情况是（）：•a.分离理想溶液；b.分离具有正偏差的非理想溶液；c.分离具有负偏差的非理想溶液；d.分离完全不互溶的液体。看看答案?选择题•13、分离最小功是指下面的过程中所消耗的功（）•a.实际过程；b.可逆过程；c.完全可逆过程；d.不可逆过程•14、在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功与分离成两非纯组分时所需的功（）•a.更大；b.相等；c.更小•15、分离过程消耗的净功与环境温度有关，一般冬天的同一分离过程消耗的最小功比夏天消耗的最小功（）•a.更大；b.更小；c.相等看看答案?选择题•16、要提高分离过程的热力学效率，应通过下列方法来实现（）：•a.加大回流比；b.减少分离过程的不可逆性；c.增大关键组分间的相对挥发度•17、热泵精馏是将温度较低的塔顶蒸汽经下面的过程后作为塔底再沸器的热源（）•a.压缩升温；b.节流降温a.压缩降温；b.节流升温•18、采用简单精馏塔将c个组分所组成的溶液分离成c个产品需要几个塔（）：•a.c－1；b.c；c.c+1看看答案?选择题•19、对多组分物系的分离，应将分离要求高的组分（）：•a.最先分离；b.中间分离；c.最后分离；d.与顺序无关•20、在多组分物系的分离中，若有腐蚀的组分存在应将该组分（）：•a.最先分离；b.中间分离；c.最后分离；d.与顺序无关•21、一般来说，下列分离过程中效率最低的是（）•a.只靠外加能量的过程；b.同时具有能量分离剂和质量分离剂的过程；c.速率控制的分离过程；看看答案?选择题•简答题•1、精馏过程的不可逆性表现在哪些方面？节省精馏过程能耗有哪些措施？•2、说明精馏过程的进料热状态对能耗有影响。•3、欲降低精馏过程的净功消耗，应从哪些方面考虑？•4、板式实际板和理论板的差异表现在哪里，这些差异的影响应用什么方法处理？•5、常用的有几种级效率？影响级效率的因素有哪些？•6、什么是级效率的机理模型法，叙述其计算步骤？看看答案?简答题•7、什么是多效精馏和热泵精馏•8、用普通精馏将C2、C3、C4和C5组成混合物（其相对挥发性按排列顺序递减）分离成四个产品，给出可能分离的顺序方案。看看答案?简答题•9、有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α值如下，现有A、B两种方案可供选择，你认为哪种方案合理？为什么？看看答案?简答题11、有邻、间、对二甲苯混合物欲分离成纯物质，试根据其分子性质选择分离方法。看看答案?简答题•12、将一烃类混合物送入精馏装置进行分离，各组分的流率为看看答案?60101010101010流率kmol/h合计庚烷己烷戊烷正丁烷异丁烷丙烷组分要求产品的指标：丙烷馏分——含丙烷94%（摩尔）；异丁烷馏分——含异丁烷94%（摩尔）；正丁烷馏分——含丁烷94%（摩尔）；戊烷馏分——含戊烷以上94%（摩尔）；试比较可行的分离方案。简答题•13、在以柴油为裂解原料的乙烯装置中，来自裂解炉的裂解气经废热锅炉和淬冷器急冷后降温到200℃左右进入深冷分离系统，裂解气组成(不计水蒸气)见下表。看看答案?13.79其它0.35丙烷2.40燃料油11.6丙烯4.90碳六-碳八0.46乙炔0.82碳五6.10乙烷5.42碳四29.70乙烯0.55甲基乙炔+丙二烯23.91甲烷mol%组分mol%组分简答题看看答案?简答题•14、某反应器流出的是RH3烃的各种氯化衍生物的混合物，未反应的烃和HCl。根据如下数据，用经验法设计两种塔序并作必要解释。注意：HCl具有腐蚀性。看看答案?α98.095.098.085.080.0纯度要求％1.21.91.015.04.71430165852流率kmol/hRHCl2RH2ClRCl3RH3HCl组分简答题•计算题•1、有一种精馏塔塔板性能测定如下：空气穿过单块塔板，塔板上横向流过大量的乙二醇，进料及整个塔板上的温度是均匀的，为53℃，该温度下乙二醇的蒸气压为133Pa。实测表明，出口气体中乙二醇的摩尔分率为0.001，操作压力是101.3kPa。⑴塔板的Murphree板效率是多少？•⑵如果利用同样的塔板，以及同样的乙二醇和空气流速建立一个塔，使得出口气体中乙二醇饱和到99％，需要多少块塔板？忽略塔内压降，并假设在53℃、101.3下操作。•⑶在⑵中塔效率是多少？•⑷在⑵中，如果塔板上乙二醇的返混程度明显地增加，对所需塔板数有何影响？看看答案?计算题•2、Hay和Johnson在0.2032m直径5块塔板的设备中研究了用筛板塔精馏甲醇-水混合物的操作性能。由全回流时所作的测量推知气相Murphree板效率和点效率的数值与平均气相组成的关系，结果如下：看看答案?OGEmVE0.820.830.870.951.040.740.730.720.690.666040302010甲醇在气相中的平均mol%计算题•根据这些数据解释：⑴为何Emv大于EoG；⑵为何EoG随甲醇摩尔分率的增大而增大；⑶为何Emv随甲醇摩尔分率的增加而增小。•3、通过对丙烯－丙烷分离塔现场试验考察AIChE预计效率的方法对高压下轻质烃类系统适用性以及关于传质单元的关联式对泡罩塔以外的塔板有多大适应性。•现场提供的数据为：•平均操作压力1.86MPa，塔顶温度44℃，塔釜温度55℃，回流比21.5，丙烯纯度96.2mol％，丙烷纯度91.1％，原料中丙烯含量50.45％，进料速率84.3m3/d（饱和液体）。看看答案?计算题看看答案?计算题看看答案?图6-4计算第3题附图计算题•4、试求1mol水蒸气在101.3kPa、100℃下冷凝时所放出热量的有效能。冷凝潜热为•40630J/mol，环境温度为20℃。•5、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：⑴含苯44%的苯-甲苯溶液；⑵含苯5%的苯-甲苯溶液；假设溶液为理想溶液，环境温度为20℃，101.3kPa条件下。•6、将含苯58.65％(摩尔)、甲苯30.0％和二甲苯11.35％的料液于常压下分离为两股产物，塔顶产物含苯99.5％和甲苯0.5％，塔底产物含苯0.5％、甲苯72.0％和二甲苯27.5％，试求分离最小功。设料液和产物均处于环境温度298K，并均可当作理想溶液。看看答案?计算题•7、有一裂解气含乙烯32.4％(体积)，若能在常温25℃下进行可逆分离，试估算该分离最小功。•8、环境温度为294.4K，压力101.3kPa，在该环境条件下将流率为600kmol/h的丙烯-丙烷的混合气体，连续分离成相同温度、压力下的产品。已知混合气体中含丙烯0.60(mol）。分离要求为：⑴产品为纯丙烯和纯丙烷；⑵含丙烯99%(mol%)和含丙烷95%(mol%）的两个物流。确定所需最小功。看看答案?计算题•9、含乙烯32.4%的乙烯-乙烷混合物于2Mpa压力下进行精馏，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，试计算分离的最小功、净耗功热力学效率各为多少？设环境温度T0=298K，塔顶冷凝器放出的热量等于塔釜再沸器加入的热量。•10、设空气中含氧21%（体积），若在25℃下将空气可逆分离成95%（mol%）O2的气氧和99%N2的气氮，计算该分离最小功。看看答案?计算题•11、在环境温度为294.4K，压力为101.3kPa的条件下分离流率为24898kmol/h的甲醇-水混合液体。原料中含甲醇58.07％(mol%），所得产品为含甲醇99.05%（mol%）的富甲醇产品和含甲醇1.01%（mol%）的废水。确定过程需要的最小功。•根据VanLaar方程计算液相活度系数，式中，M代表甲醇，W代表水。看看答案?20.25log11.25MMWxxγ=⎡⎤+⎢⎥⎣⎦20.20log10.8MWMxxγ=⎡⎤+⎢⎥⎣⎦计算题•12、试求环境温度下，下表所示的气体分离过程的最小功。看看答案?7745035036682产品kmo2264192301产品kmol/h10005035037020030进料kmol/h∑n-C6n-C5n-C4C3C2组分计算题•13、通过计算考察在T0下二元理想气体混合物在下述各种情况下的无因次最小功与进料组成的关系。⑴完全分离；⑵分离得到纯度为9