1、化工原理期末考试试题版2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将 增大 ,塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成将 减小 。
2、(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)
3、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,
4、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=1,表示不能用 普通精
5、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
6、,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0.4,相应的泡点为t1,气相组成为0.4,相应的露点组成为t2,则 B 。At12 Bt1t2 D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
7、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?
8、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,
9、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。3. 在精馏操作过程中为什么要有回流及再沸器?答:回流是保证精馏塔正常而稳定操作的必要条件。是补充塔板上的液相组成和数量;使塔板上的液相组成和数量保持稳定;提高塔顶产品的浓度。再沸器主要是提供一定的上升蒸汽量。4. 双膜理论的论点?答:双膜理论基本论点:(1)气、液两相接触的自由界面附近,分别存在着做层流流动的气膜和液膜。(2)在两膜以外的气、液相主体中,由于流体的充分湍动(紊流),组分物质的浓度基本上是均匀分布的,不存在浓度差。(3)在气膜中存在着氧的分压梯度,在液膜中存在着氧的浓度梯度,它们是氧转移的推动力。(4)氧是一种难溶气体
10、,溶解度很小,故传质的阻力主要在于液膜上,因此通过液膜的传质速率是氧转移过程的控制速率。5. 恒縻尔流假设的内容?答:恒縻尔溢流:在精馏塔的精馏段内,从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量皆相等,提馏段内也是如此,但两段不一定相等。恒縻尔汽化流:在精馏塔的精馏段内,从每一块塔板上上升的汽体的千縻尔流量皆相等,提馏段内也是如此,但两段不一定相等。6. 板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些?如何防止?答:液流量、塔板结构和液流长度;可采取双溢流或多溢流降液管、结构简单的筛板塔。四计算题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(
11、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? 则 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1000,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 =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;(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
12、品量D、塔底残液量W及组成; 由 ,得: 1000-400=600又由物料衡算 得 (2)最小回流比; 泡点进料,1, (3) 精馏段操作线方程; (4) 提馏段操作线方程; 则 (5)从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成 由操作线方程 得 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。 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1.4X。已知体积吸收总系数为,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:,。 ,。 。 。 , , 即轻油量为,所需填料层高度为2.74m。4.
13、 已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料,操作线方程分别如下:精馏线提馏线试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。 解:由精馏线得:,R = 2.500由提馏线得:, = 0.94990.950提馏线斜率,得 F = 1.5D提馏线截距,得 = 0.04由 = 得:= 0.6475用一精馏塔分离某二元理想混合物,进料量为200,其中易挥发组分的摩尔分率为0.5,进料为饱和液体,塔顶采用全凝器且为泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为2.0,精馏段操作线方程为,塔底产品中易挥发组分的摩尔分率为0.05,试求:(1)操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率;(2)塔顶产品的流量和塔顶产品中易挥发组分的回收率;(3)精馏段的气相负荷、提馏段的液相负荷();(4)实际回流比是最小回流比的多少倍;(5)提馏段操作线方程和q线方程;1、 , 2、 3、4、 5、6以连续精馏塔分离某二元混合物。进料0.50(摩尔分率,下同),1,塔顶产品50,0.95,塔顶馏出液中易挥发组分回收率=0.96。塔顶采用一个分凝器及一个全凝器。分凝器液体泡点回流。已知回流液浓度x0=0.88,离开第一块塔板的液相浓度x1=0.79。塔底间接蒸汽加热。塔板皆为理论板,相对挥发度为常数。试求:加料流量F;操作回流比是的倍数;精馏段、提馏段气相流量。
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