2012—2013 学年第二学期 《化工原理(2-2)》试卷A

一、填空选择题（30分，每空1分）
1、国家规定排放的污水中甲醇的允许含量不得超过100mg/L，将之转化为摩尔分率与质量分率分别为，。

（水的摩尔分子质量为18kg/kmol，甲醇的摩尔分子质量为32kg/kmol，水的密度为1000kg/m3）
2、从分子扩散角度来看，恒摩尔流假定成立的二元蒸馏过程属于扩散过程，单组份吸收属于扩散过程。

如果条件相同，由于总体流动，后者的传质速率会大于前者的传质速率，通常采用来校正总体流动对传质速率带来的影响。

3、对总压不很高的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E，相平衡常数m，溶解度系数H。

（填“增大”、“减小”或“不变”）
4、如果逆流气体吸收塔的填料层高度可无限增加，则当吸收因子A>1时，在塔的
端相组成趋向极限；当A<1时，则塔端相组成趋向极限。

5、理论板指的是的塔板，图解法求理论塔板数时，与下列参数F、x F、q、R、α、x D、x W中的量无关。

简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分的浓度逐渐，釜液泡点逐渐。

6、二元溶液的连续精馏计算中，进料热状态参数q的变化将引起的变化。

Ａ.平衡线； Ｂ.操作线与q线； Ｃ.平衡线与操作线； Ｄ.平衡线与q线。

7、如下图，单级萃取料液组成为x F，溶剂用量愈大，混合点M愈S点，最大溶剂用量点为, 最小溶剂用量点为。

8、在单级萃取器中，用纯溶剂S萃取A、B混合液中的溶质A，测得平衡的萃取相与萃余相中组分A的质量分数分别为y A=0.37，x A=0.14，组分B、S可视为完全不互溶，，则组分A的分配系数k A= ，选择性系数β= 。

9、精馏实验的主要目的是测量；你所作的萃取实验用到的设备是，实验的主要目的是测量。

10、将板式塔中泡罩塔、浮阀塔、筛板塔相比较，操作弹性最大的是，造价最昂贵的是，单板压降最小的是。

11、与板式塔相比，填料塔的压降（填“较高”、“较低”或“相差不大”）；填料塔等板高度(HETP)的意义是。

二、简答题（共20分）
1、（6分）用一精馏塔分离某二元混合物，塔顶采用分凝器，如下图。

操作一段时间后，由于塔顶冷凝器结垢，冷凝量变小，若塔底再沸器蒸发量保持不变，塔的操作压力不变，试分析：
（1）塔顶产品组成如何变化？
（2）回流温度如何变化？
（3）为保证塔顶产品组成不发生变化，应对精馏塔的操作作何种调整？
2、（7分）欲采用实验的方法测取某气体的气膜传质系数k y，有三种气体钢瓶可供选择：氨气、氮气与空气，试选择合适的气体进行实验，画出实验流程简图并写出要测取的数据。

3、（7分）如右图，请标出塔板负荷性能图各条
线的名称。

若A为塔板设计时的操作点，试分析此塔
板在操作时发生了哪种不正常操作现象，应如何
调整设计才能避免这一现象？
三、（20分）用精馏分离某双组份混合物，已知进料组成为x
=0.5（摩尔分率，
F
下同），泡点进料，塔顶采出率D/F=0.5，塔顶产品轻组分组成为0.98，在操作范围内，物系的α=4，恒摩尔流假定成立。

求：（1）塔底产物的组成（以摩尔分率表示）x W；
（2）最小回流比R min；
（3）如果回流比为最小回流比的1.1倍，求精馏段与提馏段的操作线方程；
（4）仍然采用以上的回流比，如果保持采出率不变，则理论上塔顶产品可以达到的最高组成是多少？（以摩尔分率表示）
四、（18分）在一逆流填料吸收塔中，用清水吸收混合气中的丙酮，气体处理量为2000Nm3/h（标准状态）。

已知混合气中含丙酮0.04（摩尔分率，下同），操作条件
.0。

下的平衡关系为Y e=2X，要求丙酮回收率为92%，出塔溶液中丙酮的浓度为02
试求：（1）塔顶液相喷淋量L，kg/h；
（2）最少吸收剂用量L min，kmol/h？
（3）若此时塔的气相总传质单元高度H OG=0.6m，求填料层高度h0，m；
（4）若填料层高度保持不变，减少吸收剂用量，试分析丙酮回收率如何变化？（定性说明）。

五、（12分）以三氯乙烷为萃取剂，采用多级逆流萃取从丙酮-水溶液中萃取丙酮。

已知原料液的质量为120kg，其中含丙酮48kg，其相平衡关系如图所示，要求萃取后所得萃余相中丙酮含量不超过20%(质量百分数)。

若萃取剂用量为最小萃取剂用量的1.6倍(最小萃取剂用量时所对应的操作点Δmin，如下图所示)，试求：(1) 所需萃取剂(三氯乙烷)的质量S，kg；(2) 需要的理论级数。

注：计算过程必须叙述清楚！！。