精细化工过程与设备PPt习题
第四章 塔式反应器作业题及参考答案
1，请写出图中用数字标出的
填料塔反应器各构件的名称
1-塔体；2-液体分布器；3-填料
压紧装置；4-填料层；5-液体收集与
再分配装置；6-支撑栅板
2，请写出四种散装填料和 一种整装填料的名称
散装填料：(1)拉西环；（2）鲍尔环；(3)阶梯环；
（4）弧鞍； (5)矩鞍； (6)金属环矩鞍； (7)多面球形；
(8)TRI 球形；(9)共轭环；(10)海尔环；(11)纳特环。
整装填料：(1)木格栅填料；(2)格里奇格栅填料；
(3)金属丝网波纹填料； (4)金属板波纹填料；(5)脉冲填料。
第五章 固定床反应器作业题及参考答案
1，气固相固定床反应器的主要优点是什么？
答：气固相固定床反应器的主要优点是
（1）在生产操作中，除床层极薄和气体流速很低的特殊情况外，床层内气体的流动皆可看成是理想置换流动。因此其化学反应速度较快，在完成同样生产能力时，所需要的催化剂用量和反应体积较小。
（2）气体停留时间可以严格控制，温度分布可以调节，因而有利于提高化学反应的转化率和选择性。
（3）催化剂不易磨损，可以较长时间连续使用。
（4）适宜于在高温高压下操作。
2. 试述气固相催化反应过程经历的七个步骤。
答（1）反应组分从流体主体向固体催化剂外表面传递（外扩散过程）；
（2）反应组分从催化剂外表面相催化剂内表面传递（内扩散过程）；
（3）反应组分在催化剂表面的活性中心吸附（吸附过程）
（4）在催化剂表面上进行化学反应（表面反应过程）
（5）反应产物在催化剂表面上脱附（脱附过程）
（6）反应产物从催化剂内表面向催化剂外表面传递（内扩散过程）
（7）反应产物从催化剂外表面向流体主体传递（外扩散过程）
3，固定床反应器的结构型式有哪几种？
答：（1） 绝热式固定床反应器
绝热式固定床反应器又分为单段绝热式和多段绝热式。
（2） 换热式固定床反应器
按换热介质不同，可分为对外换热式固定床反应器和自热式固定床反应器。
第六章 过滤作业题及参考答案
填料塔结构
（1）工业上常用的过滤介质主要有哪几类？并举例说明。
答：①织物介质。又称滤布，包括由棉、毛、丝、麻等天然纤维及各种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝等制成的织物。织物介质能截留的颗粒从5～65μM。
②粒状介质。包括细沙、木炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质，或非编织的纤维（玻璃棉）堆积而成，多用于深床过滤。
③多孔固体过滤介质。是具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料和多孔金属制成的管或板。能截留1～3μM的微小颗粒，适用于处理只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。
④多孔膜。用于膜过滤的有各种有机高分子膜和无机材料膜，膜很薄（几十微米到200μM），孔很小，可以分离小到0.005μM的颗粒。应用多孔膜的过滤有超滤、渗透、反渗透、微滤等。
2，试述三种过滤设备，并简述它们的工作过程。
答：（1）板框压滤机
过滤时，悬浮液在指定压强下经滤浆通道由滤框角端的暗孔进入框内。滤液分别穿过两侧滤布，再沿邻板板面流至滤液出口排走，固体则被截留与框内，待滤饼充满全框后，即停止过滤。
若滤饼需要洗涤时，则将洗涤水压入洗水通道，并经由洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。此时应关闭洗涤板下部的滤液出口，洗水便在压强差推动下，横穿一层滤布及整个滤框厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由非洗涤板下部的滤液出口排出。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，整理板、框，重新装合，进行另一个操作循环。
（2）三足式离心机
操作时，在转鼓中加入悬浮液，在离心力的作用下，滤液透过滤布和转鼓上的小孔从机座下部排出，固体则被截留在滤布上成为滤饼。待一批料液过滤完毕，或转鼓内的滤饼达到设备允许的最大值时，可停止加料并继续运转一段时间以沥干滤液。必要时，也可于滤饼表面洒以清水进行洗涤，然后停车卸料，清洗设备。
（3）真空吸滤器
这是一种最简单的真空吸滤器，它相当于一个不带盖的釜式反应器，在靠近釜底安放了一块带孔的筛板，过滤时在筛板上放置一个滤布袋，釜底的出料口连接滤液储槽，滤液储槽与真空系统连接，开动真空泵，就可将滤浆灌入滤布袋开始过滤。过滤结束，可洗涤滤饼、压干。然后取出滤饼放入方形盘中，铺开，送入干燥箱干燥。
第七章作业题及参考答案
1，根据右图所示，简述间歇精馏操作过程。
答：操作时，原料一次性加入蒸馏釜1中并加热至沸腾，产生的蒸汽进入精馏塔2，蒸汽自下而上在各层塔板（或填料）上与回流的液体进行热、质传递，易挥发组分逐板提浓后由塔顶进入冷凝器3冷凝，其中一部分作为回流液送回塔内，另一部分经冷凝器4进一步冷却后流入镏出液储槽。间歇精馏一般进行到釜残液组成或镏出液的平均组成达到规定值为止。然后放出釜残液，重新加料进行下一批操作。
图间歇精馏操作流程示意图(a)泡罩塔板操作示意图(b)圆形泡罩图泡罩塔板
1，蒸馏釜；2，精馏塔；3，冷凝器；4，冷却器；
5，视镜1，升气管；2，泡罩；3，塔板
2,试叙泡罩塔板结构及工作原理
答：它主要由升气管及泡罩构成。升气管是气体自塔板下的空间进入塔板上的空间的通道。泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种。泡罩的下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。
正常操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层，齿缝浸没于液层之中而形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成许多细小的气泡或细流喷出，在板上形成鼓泡层，为气液两相的传热和传质提供大量的界面。
泡罩塔板的优点是不会产生严重的漏液现象，负荷变化较大时，能维持几乎恒定的塔板效率，适用于处理各种物料。缺点是结构复杂、安装检修不变、造价高；板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。
第八章固体的干燥作业题及参考答案
1，对流干燥过程的特点是什么？
答：在对流干燥过程中，经过预热的不饱和热空气从湿物料的表面流过，将热量传给湿物料，使物料表面水分汽化，汽化的水分由空气带走。干燥介质既是载热体又是载湿体，它将热量传给物料的同时，又把由物料中汽化出来的水分带走，所以，干燥是传热和传质同时进行的过程。传热的方向是由气相到固相，热空气与湿物料的温差是传热的推动力，传质的方向是由固相到气相，传质的推动力是物料表面的水汽分压与热空气中水汽分压之差。传热传质的方向相反，但密切相关，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。
2，根据真空耙式干燥器结构示意图，标出各部分结构名称。
答：1，壳体；2，耙齿；
3，出料装置；4，加料装置；
5，粉碎棒；6，密封装置；
7，搅拌轴；8，传动装置
3，气流式干燥器的结构和工作原理
右图所示为气流干燥器的操作流程示意图。
它的主要设备是直立圆筒形干燥管，热空气进入干燥管底部，将加料器连续送入的湿物料吹散，并悬浮其中。介质速度应大于湿物料最大颗粒的沉降速度，于是在干燥器内形成一个气、固间进行传热、传质的气力输送床。一般物料在干燥管中的停留时间约0.5-3秒，干燥后的物料随气流进入旋风分离器。产品由下部收集，湿空气经袋式过滤器（或湿法、电除尘）回收粉尘后排出。
1，加料斗；2，螺旋加料器；3，干燥管；
4，风机；5，预热器；6，旋风分离器
7，湿式除尘器
图气流干燥器流
第九章膜分离技术作业：简述反渗透、超滤的分离机理
答：反渗透是以压力差为推动力截留溶质而仅透过溶剂的一种分离操作。透过膜的是含溶质很少的溶剂，而无机离子大分子等物质被截留下来。筛分作用无法解释反渗透膜截留无机离子的机理，目前，人们提出几种反渗透膜的透过机理和模型，不同程度地解释了膜的各种透过现象，主要有氢键理论、扩散—毛细孔流动理论、优先吸附—毛细孔理论和溶解扩散理论。超滤，其分离物质的基本原理是：被分离的溶液借助外界压力作用，以一定的流速在具有一定孔径的超过滤膜面上流动，溶液中的无机离子、低分子量物质透过膜表面、把溶液中高分子、大分子物质等截留下来，从而实现分离与浓缩的目的。