海南大学化工原理期末考试试题(2012年版)

1化工原理期末考试试题一．填空题1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。

2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。

3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。

4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。

5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。

（减小，增大，不变，变化不确定）6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。

（泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间）7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。

（降低，升高，保持恒定）。

8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。

（增大、减小、不变）9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。

（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。

升温，气提，降压(三写二)11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。

（减小，增多）12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。

（升高，升高）13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。

14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。

15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。

16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。

17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。

18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相2 中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。

19．精馏过程是利用 部分冷凝 和 部分汽化 的原理而进行的。

精馏设计中，回流比越 大 ，所需理论板越少，操作能耗 增加 ，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现 先降后升 的变化过程。

20．精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 减小 （增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 增大 （增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 减小 （增大、减小），所需塔径 增大 （增大、减小）。

21．相对挥发度α=1，表示不能用 普通精馏分离，但能用 萃取精馏或恒沸精馏 分离。

22．精馏操作的依据是 混合液中各组分的挥发度差异 ，实现精馏操作的必要条件包括 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸气 。

23．压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行。

24．蒸发器生产能力是指 单位时间内从溶液中蒸发的水分 ，即 蒸发量 。

25．萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。

26．萃取中选择萃取剂时应考虑的主要因素有 溶解度 、 选择性 、 组分 。

27．萃取器的主要类型有 混合-澄清槽 、 塔式萃取器 和 离心式萃取器 。

二．选择题1．在一二元连续精馏塔的操作中，进料量及组成不变，再沸器热负荷恒定，若回流比减少，则塔顶温度 A ，塔顶低沸点组分浓度 B ，塔底温度 C ，塔底低沸点组分浓度 A 。

A ．升高B ．下降C ．不变D ．不确定2． 某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成x A =0.4，相应的泡点为t 1，气相组成为y A =0.4，相应的露点组成为t 2，则 B 。

A ．t 1=t 2B ．t 1<t 2C ．t 1>t 2D ．不能判断3．某筛板精馏塔在操作一段时间后，分离效率降低，且全塔压降增加，其原因及应采取的措施是 B 。

A ．塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷B ．筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作C ．塔板脱落，理论板数减少，应停工检修D ．降液管折断，气体短路，需更换降液管4．板式塔中操作弹性最大的是 B 。

A ．筛板塔B ．浮阀塔C ．泡罩塔5．下列命题中不正确的为 A 。

A ．上升气速过大会引起漏液B ．上升气速过大会引起液泛C ．上升气速3 过大会使塔板效率下降 D ．上升气速过大会造成过量的液沫夹带6．二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化 B 。

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．下列情况 D 不是诱发降液管液泛的原因。

A ．液、气负荷过大B ．过量雾沫夹带C ．塔板间距过小D ． 过量漏液8．吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力 A 。

传质单元数 B ，传质单元高度 C ，所需填料层高度 B 。

A ．增大B ．减小C ．不变D ．不能判断三．问答题1. 什么叫淹塔？影响淹塔的因素有哪些？答：通常，在精馏塔内液相靠重力作用自上而下通过降液管而流动，可见液体是从低压部位向高压部位，因此要求降液管中液面必须有中足够的高度，以克服两板间的压力降而流动。

若气、液两相之一的流量增大时，致使降液管内液体不能顺利下流，管内液位升高到塔板上溢流堰的顶部，于是两板间的液体相连通，导致塔内积液，这种现象称为淹塔。

影响淹塔的因素除气、液相流量外，还有塔板结构，特别是板距。

2．萃取操作的原理是什么？在什么情况下采用萃取分离方法可获得良好的技术经济郊果？答：萃取操作的原理是将适当的溶剂（萃取剂）加到待分离的原溶液中，利用组分溶解度的差异使原溶液中组分在一定程度上分离。

下列情况下采用卒取分离是适宜的：①混合液中组分相对挥发度接近“1”或者形成恒沸混合物。

②溶质组分在混合液中含量很低且为难挥发组分，采用蒸馏方法需将大量稀释剂气化，热能消耗很大。

③混合液中有热敏性组分，采用萃取方法可避免物料受热破坏。

3．什么叫漏液？漏液有何危害？答：对于板面上具有气孔的塔板，如浮阀板和筛板，当气流速度降低，气体通过小孔的动压头可能不足以阻止板上液体经孔道下流，这样便会出现漏液现象。

发生漏液时，将影响塔板上气液相间的充分接触，使塔板效率降低。

严重的漏液使塔板上不存在液层，因而无法操作。

4. 在精馏操作过程中为什么要有回流及再沸器？5. 双膜理论的论点？6. 恒縻尔流假设的内容？7. 板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？四．计算题4 1．一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A 。

已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m ，进塔混合气组成为0.04（A 的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X 。

试求液气比为最小液气比的多少倍？ 解：液气比为最小液气比的多少倍? 0417.004.0104.01=-=Y 00533.00053.010053.02=-=Y 01297.000128.0100128.01=-=X 804.2001297.000533.00417.0/2121=--=--=X X Y Y V L 18.25.2/0417.000533.00417.0/)/(1212121min =-=-=--=*m Y Y Y X X Y Y V L 则 286.118.2804.2)/()/(min ==V L V L 2．在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。

进料量为1000kmol/h ，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流。

已知α=2.5，取回流比为最小回流比的1.5倍。

试求：（1）塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？解：（1）塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ；由 FD A Fx Dx =ϕ，得： h kmol D /4009.09.04.01000=⨯⨯= W=F- D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算 W D F W x Dx Fx +=得 0667.0600/)9.04004.01000(=⨯-⨯=W x（2）最小回流比；泡点进料，q =1, 4.0==F q x x625.04.05.114.05.2)1(1=⨯+⨯=-+=Q q q x x y αα 22.14.0625.0625.09.0min =--=--=q q q D x y y x R (3) 精馏段操作线方程；83.15.1min ==R R5 318.0646.0111+=+++=+n D n n x R x x R R y (4) 提馏段操作线方程；113240083.2)1(=⨯=+=='D R V V1732100040083.1=+⨯=+=+='F RD qF L L则 0353.053.111320667.0600113217321-'=⨯-'='-'''='+m m W m mx x V Wx x V L y （5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成152.00667.05.110667.05.2)1(1=⨯+⨯=-+=w w w x x y αα 由操作线方程0353.053.11-'='+m m x y 得 0353.053.11-'=x y w 0763.01='x 3． 某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯，进料量为1000标准h m 3。

进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。

要求回收率95%。

操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X 。

已知体积吸收总系数为h m Kmol K ya .1253=，轻油的平均分子量为170。

求轻油用量和完成该生 产任务所需填料层高度？ 解：0526.005.0105.01=-=Y ，()()00263.0%951.0526.01.12=-=-=φY Y 。

02=X ，33.14.10526.000263.00526.02121min =-=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛*X X Y Y V L 。