大连理工大学化工原理期末考试.docx
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大连理工大学化工原理期末考试
—级
-一一
二
三
四
五
平时
实验
总分
标准分
24
6
24
21
10
10
5
100
得分
姓名：
大连理工
大学
学号：
课程名称：
化工原理C（下）
试卷A
试卷共8_页
院系：
授课院（系）
:
化工学院
考试日期：
2009年6月17日
一、填空（24分）
1理想体系是指气相符合道尔顿（Dalton）分压定律；液相全部浓度范围内服
从拉乌尔（Raoult）定律。
I1
2•某连续精馏塔在开车后一段时间内，若全塔没有进料和产品采出，则该操作
过程为全回流操作。
3.在平衡蒸馏操作过程中，其它条件不变，现改变物流进闪蒸罐的温度，使气化率增加，则闪蒸气相中轻组分的含量降低。
（增大、减小、不变、
不能确定）
4•在乙烯精制中，原料中含有少量甲烷和乙烯、乙烷，甲烷挥发能力强，乙烯
次之，现想用一个塔获得高纯度乙烯，可以采用精馏段液相采出操作方
式，（精馏段液相采出，提馏段液相采出，不能实现）
5.恒沸精馏的原理是在原溶液中加入第三组分，使其与原溶液中的某组分形成最低恒沸物，从而使原溶液易于分离。
6•在间歇精馏操作中，为了维持回流比不变，通常采用减小采岀量的方法
（减小回流量，减小采出量）。
7.反应精馏的优点（说出一个）:
可提高反应转化率和诜择性；充分利用反应
热降低能耗；反应器和精馏塔合为一个设备，节省了设备投资；可使某一组分反应，而将另一组分分离出来。
&对热敏性液体混合物，选择操作压力时,（常压精馏,减压精馏,
9.二元理想体系精馏，当回流比不变，将荷增大，塔顶冷凝器热负荷—数减少。
（增大、减小、不变、
应首选减压精馏。
加压精馏）
q=0.5变为q=1，则塔釜再沸器热负不变，满足分离要求所需理论板不能确定）
10.在用水吸收气体中氨气的实验中，若其他条件不变，仅提高空气的流速，则气相总传质系数
增加。
（基本不变、增加、减少、不确定）
增大。
（增大、
11.在气体吸收过程中，若气体中溶质浓度增大，则漂流因子的值减小、不变、不确定）
12•对于低浓度气体吸收过程，通常可以近似地认为，塔内不同从上到下温度相等（增大」小、相等、不能确定）
13
增加吸收剂用量,
.低浓度气体逆流吸收设计中，若气体流量、进出口组成，液体入口组成一定,
传质推动力将增大，设备费将减少。
（增大、减小、不变、不能确定）
14.某低浓度气体逆流吸收过程，包括溶质吸收塔和溶剂热再生塔两部分。
在操作过程中，气体流
量、进出口组成一定，如果进吸收塔溶剂X2减小，为了维持出塔气体中y不变，则溶剂用量减丄，系统操作费用不一定（增大、减小、不一定）。
X-Xe
萃余液的浓度增大
15在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成表示）为
（Xe-X；X-Xe；Xi—；X-Xi）
16、单级萃取中，维持进料组成、流量不变，减小溶剂用量到最小值时,（增大，减小，不变，不能确定）
17、与原溶剂完全不互溶的溶剂__可以被选为萃取剂。
（可以、不可以、不确定）
18、和单级萃取相比较，要达到相同分离要求，多级错流萃取所需溶剂用量
（少、多、不确定）
19、在萃取过程中，操作温度降低，有利于分离。
（降低，升高，保持恒定）
20、若部分互溶物系的萃取相和萃余相在脱溶剂后具有相同的组成，说明萃取剂的
选择性系数B_1__。
（请填具体数据）二、简答题（每题3分，共6分）
1、写出板式精馏塔中2种气、液相的异常流动情况，并简单分析其产生原因。
2、某低浓度气体逆流吸收操作中，传质高度H=s，若气体流量、进口组成，液体入口组成一定,
当吸收因子A>1时，试在下附图上定性画出操作线。
yi
X2
ye=m
附图
三、（24）用板式精馏塔常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，相对挥发度为2.5，进料量为140kmol/h，进料组成为0.5（摩尔组成），饱和液体进料，塔顶馏出液中苯的回收率为0.98，塔釜采出液中甲苯回收率为0.95，提馏段液汽比为1.25，求:
（1）塔顶馏出液组成及釜液组成（8分）。
（2）该塔的操作回流比及最小回流比（6分）。
（3）写出提馏段操作线方程（5分）。
（4）塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成（5分）。
解：
（1）依题意可知：
1qnDXDqnDXD°98
qnFzF140*0.5
qnW（1Xw）qnW（1xw）
qnF（1Zf）140*（10.5）
qnFqnDqnW140
qnFZFqnDXDqnWXW140*0.5
得：
q.D72.1kmol/h，q.W67.9kmol/h，Xw
0.021，xD
0.951
（2）依题意：
亚1.25
qnV
qnLq*qnF
qnV
QnLqnF
qnV
RqnDqnF
（R1）qnD
72.1R140…
即：
1.25
（R1）72.1
R=2.77
xq
xq0.5yqq0.714
q1
（1）Xq
_Rm—XD―土0.9510.7140.5255
Rmin1xDxq0.9510.5
Rmin1.107
（3）R=2.77
qnVqnV（R1）qnD3.77*72.1271.8kmol/h
所以，提馏段操作线方程为:
1
（1）X1
0.951
x-i-0.885
（1）Y1
y20.735x10.252
0.735*0.8550.252
0.88
四、（21分）在填料塔内用清水逆流吸收空气中含的S02气体。
混合气入塔流率0.04kmol/s，其中
含SO23%（体积分数），要求该塔SO2回收率98%。
操作压力为常压，温度25C,此时平衡关系为ye=34.9x。
传质单元高度为0.45m。
若出塔水溶液中SO2浓度为0.0006，试求：
（1）（6分）所需水量；
（2）（6分）所需填料层高度；（用对数平均传质推动力法）
（4）（3分）该塔的填料层分离能力相当于20块理论板，试求该塔所选用填料的理论板当量高
度HETP,m；
（3）（6分）当回收率提高1%，为99%时，所需填料层高度（清水用量不变）。
解：
（1）用水量
已知：
塔底:
塔顶:
qnL也——仏qnG1.96kmol/s
x1x2
（2）计算填料层高度h
对数平衡推动力法
y1y1ye1y1mx10.03350.00060.009
y2y2ye2y2mx20.000634.900.0006
hHogNog0.459.484.27m
（3）HETP=4.27/20=0.214m
=0.03«1-0.99）=0.0003
（3）此时：
0.99,y'2y,1
L1.96
因为A1.4
mG350.04
K11,,
1
%
mx2
1
Nogln1
一
——
11
A
y'2
mx2
A
A
采用吸收因子法:
所需填料层高度增加了5.32"4.27/4.2724.6%
五、（10分）用一定量纯溶剂S,单级萃取600kg原料液中的溶质A。
操作条件下，该物系的溶解度曲线及辅助曲线如图所示。
已知原料液中含A、B两组分，且溶质A的质
量分率为0.3,若要求萃余液中溶质A的质量分率为0.1,试求：
（1）萃取相的量及组成；
（2）此单级萃取中，溶剂的用量范围；
（3）定性分析溶剂用量增加时，所得萃取液中A的组成如何变化。
四题图
解：
（1）（4分）如图，找到R'点、F点，
通过辅助线找到R、E点，FS与ER交于和点M,
由杠杆定律，和点M的量为:
mM
MS
56600942.9kg
MR
mE
ER
mM
46942-9471-5kg
读得E组成为：
含A0.28，含B0.10，含S0.62。
（2）（4分）最小溶剂用量M'
mF1260094.7kg
MS76
S
五题图
最大溶剂用量M''
|MF\78
mSmF6004680kg
SMSF10a
（3）（2分）溶剂用量增加时，和点位置向S移动，所得萃取液中A的组成增加。
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