1、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246242110105100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 。I 12 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
2、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
3、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
4、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)1
5、7、 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A1时,试在下附图上定
6、性画出操作线。yiX2ye=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:1 qnDXD qnDXD 98qnFzF 140* 0.5qnW(1 Xw) qnW(1
7、 xw )qnF(1 Zf) 140*(1 0.5)qnF qnD qnW 140qnF ZF qnD XD qnWXW 140*0.5得:q.D 72.1kmol/h,q.W 67.9kmol/h,Xw0.021 , xD0.951(2)依题意:亚1.25qnVqnL q*qnFqnVQnL qnFqnVRqnD qnF(R 1)qnD72.1R 140 即: 1.25(R 1)72.1R=2.77xqxq 0.5 yq q 0.714q 1 (1 )Xq_Rm XD土 0.951 0.714 0.5255Rmin 1 xD xq 0.951 0.5Rmin 1.107(3) R=2.77q
8、nV qnV (R 1)qnD 3.77* 72.1 271.8kmol/h所以,提馏段操作线方程为:1 (1 )X10.951x-i - 0.885(1 )Y1y2 0.735x1 0.2520.735* 0.855 0.2520.88四、(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0.04 kmol/s,其中含SO2 3 % (体积分数),要求该塔SO2回收率98 %。操作压力为常压,温度 25 C,此时平衡关系为 ye = 34.9 x。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
9、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:q nL 也仏 q nG 1.96 kmol/sx1 x2(2 )计算填料层高度 h对数平衡推动力法y1 y1 ye1 y1 mx1 0.03 35 0.0006 0.009y2 y2 ye2 y2 mx2 0.0006 34.9 0 0.0006h HogNog 0.45 9.48 4.27m(3) HETP=4.27/20=0.21
10、4m=0.03 1 - 0.99) = 0.0003(3)此时: 0.99 , y2 y, 1L 1.96因为A 1.4mG 35 0.04K1 1 ,1%mx21N og ln 1一1 1Ay2mx2AA采用吸收因子法:所需填料层高度增加了 5.324.27/4.27 24.6%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:mMMS56 600 942.9kgMRmEERmM46 942-9 471-5kg读得E组成为:含 A 0.28,含B 0.10,含S 0.62。(2) ( 4 分)最小溶剂用量MmF 12 600 94.7kgMS 76S五题图最大溶剂用量M|M F 78mS mF 600 4680kgS MS F 10 a(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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