化工分离工程(科学出版社第二版)期末试题及答案

论是( BET 多分子层吸附理论 )，只适用于其中的第Ⅰ种类型的吸附理论是（朗格谬尔单分子
层吸附理论）。
10、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常数小的组分主要在塔内（底 ）板被吸收，吸收中
平衡数大的组分主要在塔内 （ 顶 ）板被吸收。
二、选择题（本大题 20 分，每小题 2 分）
1、汽液平衡关系 pyi i xi pi0 的适用条件是（ B ）。
答：从图看出：实线体系加入萃取剂之后，在高浓度区 P 变化比较大，说明此体系是正偏
差体系；虚线体系加入萃取剂之后，在低浓度区 P 变化比较大，说明此体系是负偏差体系。说 明溶剂对 大的作用较小，对 小的作用较大。因为：当无溶剂存在时，由（1）式知，温度固
定， A12 1 2x1值大，使 值越大，则当有溶剂存在时， A12 1 2x1 值大，（２）式值反而小，
2 2.3120
所以 p 1x1 p10 2 x2 p20 86.279 86659KPa
3分
2、用郭氏法计算简单吸收塔的设计变量（1）固定设计变量数；（2）可调设计变量数；（3） 两者可取的变量；（4）写出吸收塔工艺计算设计型和操作型命题。
解：（1）按郭氏法有：
固定设计变量
1、在 A-B 双压精馏操作中，A 塔的操作压力为 20atm，塔底产品经节流阀后很快进入 B 塔。B 塔的操作压力 为 10atm，试问：
（1）液体经节流后会发生哪些变化？ （2）如果 B 塔的操作压力为 5atm 时，与 10atm 操作情况有何不同？ 答：（1）经节流后有气相产生，由于气化要吸收自身的热量，系统温度将降低。 （2）B 塔的操作压力为 5atm 时比操作压力为 10atm 时气化率大，温度下降幅度也大。
本试卷共六道大题，满分为 100 分，考试时间为 120 分钟。
一、填空题（本大题 20 分，每空 1 分）
1、分离工程操作中，分离剂可以是（能量分离剂）和（物质分离剂）。
2、拉乌尔定律表达式为（ PA =PA0 XA
），其适用条件是（ 稀溶液中的溶剂 ）。
3、对于二元溶液的范拉尔方程，当 x1 0
四、分析题（本大题 10 分，每小题 5 分）
1、对于二元恒沸精馏，在压力变化明显影响恒沸组成时，常采用变压操作的双塔精馏（双 压分离精馏）。现有甲乙酮（1）－ 水（2）物系，在大气压下该物系形成正偏差恒沸物，恒沸 组成为含甲乙酮 65%，而在 0.7MPa 的压力下，恒沸组成含甲乙酮 50%，试分析：利用双压分离 精馏分离含甲乙酮小于 65%的甲乙酮－水物系（画出 T-x-y 及流程图，具体标出每个塔进料、塔 顶、塔底物流）。
由恒沸物的特点有：
ln
1 2
1n
p20 p10
4
2007 —2008 学年第 1、2 学期分离工程课程期末考试试卷（B 卷）答案及评分标准
注意：装订 线左侧请不 要答题，请 不要在试卷 上书写与考 试无关的内 容，否则将 按相应管理 规定处理。 院系:化学 化工学院
专业:化工
班级:04-
姓名:
(C)完全互溶的二元物系，由相律可知恒沸物在两相平衡时其自由度为“0”
(D)完全不互溶的二元物系，当处于平衡状态时总压等于两饱和蒸汽压之和
4、在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（ Ａ ）。
(A) 增加
(B)减少
(C)不变
(D)不确定
5、在液相部分互溶的二元系恒温相图中，下列（ Ｂ ）系统的两液相共存区的溶液蒸汽压大于两纯组分的
学号:
由于 ln 1 2
0.59 x22
1.42 x12
1.66 x1x2
故
ln
37.311 82.372

0.58x22
1.42x12
1.66x1x2
x1 x2 1
由上式解得： x1 0.8475
x2 0.1525
4分
由活度系数公式得： 1 1.0475
p 值越小，即溶剂对其作用也越小。
lg
lg
p10 p20

A12 1 2x1 （1）
lg
p

xP
A1' P
A2' P
A1'2 1 2x1
－ A12 1 2x1（2）
3
五、简答题（本大题 15 分，每小题 5 分）
3、在某吸收塔中用烃油吸收含 95%乙烷，5%正丁烷（摩尔百分率）的气体，采用的油气比为 1:1，平均操作 温度为 26℃，操作压力为 3 大气压。今要从气体中回收 90%的正丁烷，求所需要的理论板数，并讨论下列情况理 论板数的变化（1）降低操作温度；（2）增加油气比；（3）增加操作压力。
操作条件下各组分的平衡常数关系式如下：
2、试分析多组分精馏在最小回流情况下，恒浓区出现的位置（按清晰分割处理，分只有轻非关键组分的物系、 只有重非关键组分的物系两种情况论述）。
答：进料中恒浓区出现的位置与进料中有无非分配组分有关。可分两种情况讨论。 (1) 只有轻非关键组分的物系：按清晰分割处理，则轻组分为非分配组分，上恒浓区在进料板上，而下恒浓区 出现在提馏段的中间。 (2)只有重非关键组分的物系：按清晰分割处理，则重组分为非分配组分，上恒浓区在精馏段的中间，而下恒 浓区出现在进料板上。
位是 mmHg） 已知：
ln
1

x
2 2
(0.59
1.66 x1 )
ln 2 x12 (1.42 1.66 x2 )
lg
P1 0

6.90328
1163.0 227 t
lg
P20

6.46827

1152.05 231.48 t
解：温度为 55℃，则由饱和蒸汽压公式得 p10 82.372 p20 37.311
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专业:化工
班级:04-
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题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得分
专业:化工
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三、判断题（本大题 14 分，每小题 2 分，对的打√，错的打×）
1、纯组分的饱和蒸气压大小不仅与温度有关，还与溶液的数量有关。………………（ × ） 2、精馏过程所需的最少理论板数与进料中易挥发组分含量无关………………………（ √ ） 3、恒沸精馏流程中恒沸剂用量过多，则塔底流出的是恒沸剂和重组分的混合物。……（ √ ） 4、如果二元物系有最大正偏差存在，则此物系所形成的溶液为最高温度恒沸物。……（ × ） 5、在萃取精馏操作中，溶剂回收段液相流率小于气相流率。……………………………（ √ ） 6、吸收中吸收因子小的组分主要在塔内顶板被吸收。…………………………………（ √ ） 7、无论 A-B 组成何种物系，若 A 为轻组分，则分离时易挥发组分一定是 A。…………（ × ）
(B)可以分离气体混合物
(C)不能分离液体混合物
(D)是传质过程
8、在均相恒沸物条件下，其饱和蒸汽压和活度系数的关系应用（ A ）。
（A） p10 2 p20 1
（B） p10 1 p20 2
（C） p10 2
p
0 2
1
（D） p10 1
p
0 2
2
9、如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（ C ）。
N
E x
：混合气体进料变量数为
C＋2Biblioteka 吸收剂进料变量数为 C' 2
压力等级数为 1
所以
N
E x

C
C'
5
（2）可调设计变量
N
E a
：串级单元
1
个，1×1=1
加料板 1 个，1×0=0
所以
N
E a
1
4分
（3）
N
E x
：塔压
1
个，混合气体进料温度
1
个、进料的压力
1
个、流率
1
个、进料中组分
的浓度 C－1 个；吸收剂进料温度、压力、流率、浓度 C′-1 个，共 C′+2 个。
度大致相等，萃取剂将从塔（底或釜）出来。
7、活度系数 1的溶液为（正偏差）溶液，活度系数 1 的溶液为（负偏差）溶液。 8、双组分均相恒沸物在低压下其活度系数 i 应等于( p ／ pi0 )，最高温度均相恒沸物
判断条件为（

1

P20 P10

1

2
）。
9、单组分气体在固体上吸附时适用于五种类型吸附等温线中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ种类型的吸附理
（A）正偏差溶液
（B）理想溶液
（C）负偏差溶液
（D）不一定
10、用郭氏法分析可知部分气化和绝热闪蒸可调设计变量数分别为（
（A）1，1
（B）1，0
（C）0，1
（D）0，0
B ）。
2
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3、恒沸精馏与萃取精馏的异同点。
答：相同点：都加入第三组分，形成非理想溶液；都提高相对挥发度； 都应用物料衡算、热量衡算和相平衡关系式。
不同点：恒沸精馏加入恒沸剂形成恒沸物，沸点低，从塔顶出来； 萃取精馏不形成恒沸物，沸点高，从塔底离开。