化學(xué)工程與工藝傳質(zhì)與分離復(fù)習(xí)題

1、傳質(zhì)與分離復(fù)習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題1計(jì)算溶液泡點(diǎn)時(shí)，若i =1i X i -10，則說明（ C）A. 溫度偏低 B.正好泡點(diǎn) C.溫度偏高 D. 冷液進(jìn)料2萃取精餾時(shí)若飽和液體進(jìn)料，則溶劑加入位置點(diǎn)：（A）A. 精餾段上部 B.進(jìn)料板 C.提餾段上部 D.精餾段下部3在一定溫度和組成下，A ，B 混合液的總蒸汽壓力為P ，若P P A S ，且P P B S ，則該溶液（A)A. 形成最低恒沸物 B.形成最高恒沸物 C.不形成恒沸物4吸收操作中，若要提高關(guān)鍵組分的相對(duì)吸收率應(yīng)采用措施是（C）A .提高壓力 B .升高溫度 C.增加液汽比 D.增加塔板數(shù)5分離過程的特征是 (C )A. 熵增加過程

2、B. 熵不變的過程 C. 熵減小的過程 D. 自發(fā)過程6三對(duì)角矩陣法在求得X ji 后由什么方程來求各板的溫度（ A）A 熱量平衡方程 B.相平衡方程 C. 物料平衡方程7簡單精餾塔是指 （C）A .設(shè)有中間再沸或中間冷凝換熱設(shè)備的分離裝置B. 有多股進(jìn)料的分離裝置C. 僅有一股進(jìn)料且無側(cè)線出料和中間換熱設(shè)備8下面有關(guān)塔板效率的說法中哪些是正確的 （B）A.全塔效率可大于1 B.總效率必小于1C.Murphere板效率可大于1 D.板效率必小于點(diǎn)效率9下列哪一個(gè)是速率分離過程 （C）A.蒸餾 B.吸收 C.膜分離 D.離心分離10形成二元最高溫度恒沸物的溶液的壓力組成圖中，P-X 線是（D）A

3、.曲線 B.直線 C.有最高點(diǎn)D. 有最低點(diǎn)11. 當(dāng)把一個(gè)常人溶液加熱時(shí)，開始產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)叫作（C）A.露點(diǎn) B.臨界點(diǎn) C.泡點(diǎn) D.熔點(diǎn)12設(shè)計(jì)變量數(shù)就是 （D）A.設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的變量數(shù) B.約束數(shù)C. 獨(dú)立變量數(shù)與約束數(shù)的和 D.獨(dú)立變量數(shù)與約束數(shù)的差13如果二元物系，1=1,2=1,則此二元物系所形成的溶液一定是（B）A . 正偏差溶液 B .理想溶液 C.負(fù)偏差溶液 D.不確定14下列哪一個(gè)不是吸收的有利條件（A）A.提高溫度 B.提高吸收劑用量 C.提高壓力 D.減少處理的氣體量15下列關(guān)于吸附過程的描述哪一個(gè)不正確 （C）A. 很早就被人們認(rèn)識(shí)，但沒有工業(yè)化 B.可以分離氣體混

4、合物C.不能分離液體混合物 D.是傳質(zhì)過程1下列哪一個(gè)是傳質(zhì)分離過程 （B）A.超濾 B.吸收 C.沉降 D.離心分離2lewis 提出了等價(jià)于化學(xué)位的物理量 （A）A.蒸餾 B.吸收 C.膜分離 D.離心分離3二元理想溶液的壓力組成圖中，P-X 線是 （B）A.曲線 B.直線 C.有最高點(diǎn) D.有最低點(diǎn)4汽液相平衡K 值越大，說明該組分越 （A）A.易揮發(fā) B.難揮發(fā) C.沸點(diǎn)高 D.蒸汽壓小5當(dāng)物系處于泡、露點(diǎn)之間時(shí)，體系處于 （D）A.飽和液相 B.過熱蒸汽 C.飽和蒸汽 D.氣液兩相6約束變量數(shù)就是 （D）A.過程所涉及的變量的數(shù)目 B.固定設(shè)計(jì)變量的數(shù)目C.獨(dú)立變量數(shù)與設(shè)計(jì)變量數(shù)的和

5、D.變量之間可以建立的方程數(shù)和給定的條件7簡單精餾塔是指 （C）A .設(shè)有中間再沸或中間冷凝換熱設(shè)備的分離裝置B.有多股進(jìn)料的分離裝置C.僅有一股進(jìn)料且無側(cè)線出料和中間換熱設(shè)備8下列哪一個(gè)不是影響吸收因子的物理量 （B）A.溫度 B. 氣體濃度 C.壓力 D.吸收劑用量9某二元混合物，其中A 為易揮發(fā)組分，液相組成x A =0.5時(shí)泡點(diǎn)為t 1，與之相平衡的氣相組成y A =0.75時(shí)，相應(yīng)的露點(diǎn)為則 （A）A t 1 = t2 B t 1 t2 D 不能確定10當(dāng)體系的yi-yi*0時(shí) （B）A. 發(fā)生解吸過程 B.發(fā)生吸收過程 C. 發(fā)生精餾過程 D.沒有物質(zhì)的凈轉(zhuǎn)移11. 如果二元物系有

6、最高壓力恒沸物存在，則此二元物系所形成的溶液一定是（A）A 正偏差溶液 B 理想溶液 C 負(fù)偏差溶液 D 不一定12下列關(guān)于吸附過程的描述哪一個(gè)不正確 （C）A. 很早就被人們認(rèn)識(shí)，但沒有工業(yè)化 B.可以分離氣體混合物C. 不能分離液體混合物 D.是傳質(zhì)過程13從塔釜往上逐板計(jì)算時(shí)若要精餾段操作線方程計(jì)算的(X L /X H )j +1 比由提餾段操作線方程計(jì)算得更大，則加料板為 （A）A. j板 B. j+1板 C. j+2板14當(dāng)蒸餾塔的在全回流操作時(shí)，下列哪一描述不正確 （D）A. 所需理論板數(shù)最小 B.不進(jìn)料 C.不出產(chǎn)品 D.熱力學(xué)效率高15如果二元物系，A120,則此二元物系所形成

7、的溶液一定是（C）A.正偏差溶液 B.理想溶液 C.負(fù)偏差溶液 D.不確定1下列哪一個(gè)是機(jī)械分離過程 （C）A.蒸餾 B.吸收 C.離心分離 D.膜分離2一個(gè)多組分系統(tǒng)達(dá)到相平衡，其氣液平衡條件表示正確的為DA. i = i .B i = j C i = L Vj D i = i L V3汽液相平衡K 值越大，說明該組分越 （A）A.易揮發(fā) B.難揮發(fā) C.沸點(diǎn)高 D.蒸汽壓小4逆流填料吸收塔，當(dāng)吸收因數(shù)A 1且填料為無窮高時(shí)，氣液兩相將在哪個(gè)部位達(dá)到平衡（B）A 塔頂 B 塔底 C 塔中部 D 塔外部5當(dāng)蒸餾塔的在全回流操作時(shí)，下列哪一描述不正確 （D）A. 所需理論板數(shù)最小 B.不進(jìn)料 C

8、.不出產(chǎn)品 D.熱力學(xué)效率高6下列哪一個(gè)過程不是閃蒸過程 （D）A.部分氣化 B.部分冷凝 C.等含節(jié)流 D.純組分的蒸發(fā)7下列關(guān)于簡捷法的描述那一個(gè)不正確 （C）A.計(jì)算簡便 B.可為精確計(jì)算提供初值C.計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確 D.所需物性數(shù)據(jù)少8完全不互溶的二元物系，當(dāng)達(dá)到汽液平衡時(shí)，溶液的蒸氣壓力?。?A）A.只與溫度有關(guān) B.不僅與溫度有關(guān)，還與各組分的濃度有關(guān)C.不僅與溫度和各組分的濃度有關(guān)，還與溶液的數(shù)量有關(guān)9氣液兩相處于平衡時(shí) （C）A . 兩相間組份的濃度相等 B . 只是兩相溫度相等C. 兩相間各組份的化學(xué)位相等 D. 相間不發(fā)生傳質(zhì)10對(duì)一個(gè)恒沸精餾過程，從塔內(nèi)分出的最低溫度的恒沸物

9、（B）A.一定是為塔底產(chǎn)品得到 B.一定是為塔頂產(chǎn)品得到C.可能是塔項(xiàng)產(chǎn)品，也可能是塔底產(chǎn)品 D.視具體情況而變11. 當(dāng)把一個(gè)常人溶液加熱時(shí)，開始產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)叫作（C）A.露點(diǎn) B.臨界點(diǎn) C.泡點(diǎn) D.熔點(diǎn)12平衡常數(shù)較小的組分是 （D）A.難吸收的組分 B.最較輕組分C.揮發(fā)能力大的組分D. 吸收劑中溶解度大的組分13對(duì)一個(gè)恒沸精餾過程，從塔內(nèi)分出的最低溫度的恒沸物（B）A.一定是為塔底產(chǎn)品得到 B.一定是為塔頂產(chǎn)品得到C.可能是塔項(xiàng)產(chǎn)品，也可能是塔底產(chǎn)品 D.視具體情況而變14在吸收操作過程中，任一組分的吸收因子Ai 與其吸收率i 在數(shù)值上相應(yīng)是（C）A. Aii15只有重非關(guān)鍵組分時(shí)

10、，則以何處為起點(diǎn)逐板計(jì)算（B）A.塔頂往下 B.塔釜往上 C .兩端同時(shí)算起1在一定溫度和壓力下，由物料組成計(jì)算出的K i X i -10，且Z i /K i 微濾超濾 B微濾反滲透超濾 C微濾超濾反滲透 D超濾微濾反滲透1. 計(jì)算溶液露點(diǎn)時(shí)，若y i /K i -10C，且i =1Z i /K i 閃蒸壓力計(jì)算之前要核實(shí)閃蒸問題是否成立；絕熱閃蒸：Q=0，進(jìn)料溫度閃蒸溫度，進(jìn)料壓力閃蒸壓力計(jì)算分為寬沸程混合物和窄沸程混合物分開計(jì)算37、簡述萃取塔操作要注意的事項(xiàng)。答：a. 氣液相負(fù)荷不均，液相負(fù)荷遠(yuǎn)大于氣相負(fù)荷；. 塔料的溫度要嚴(yán)控制；c. 回流比不能隨意調(diào)整。38、簡述吸附劑的選擇原則答：

11、a. 選擇性高；b. 比表面積；c. 有一定的機(jī)械強(qiáng)度；d. 有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。35. 說出4種恒沸劑的回收方式。（1）冷疑分層回收 （2）過冷分層回收（3) 變壓精餾回收（4）萃取回收 （5）鹽析回收36怎樣判斷混合物在T ，P 下的相態(tài)對(duì)進(jìn)料作如下檢驗(yàn)。 T =T B 進(jìn)料處于泡點(diǎn)，=0k i Z i 1 T T B 可能為汽液兩相區(qū)，0T D 進(jìn)料為過熱蒸汽37. 影響氣液傳質(zhì)設(shè)備處理能力的主要因素有哪些？答：(1)液泛 (2)霧沫夾帶 (3)壓降 (4)停留時(shí)間38. 簡述精餾和吸收過程的主要不同點(diǎn)。答：(1)原理不同。吸收是根據(jù)各組分溶解度不同進(jìn)行分離的。精餾利用組分間相

12、對(duì)揮發(fā)度不同使組分分離。（2）塔形式不同。（3）傳質(zhì)形式不同。吸收是單向傳質(zhì)，精餾是雙向傳質(zhì)。（4）溫度范圍、變化不同。(5)物料的預(yù)分布不同。(6)精餾有兩個(gè)關(guān)鍵組分，吸收只有一個(gè)關(guān)鍵組分。(7)組分分布不同。36工藝角度簡述萃劑的選擇原則。答：a. 容易再生，即不起化學(xué)反應(yīng)、不形成恒沸物、沸點(diǎn)高；b. 適宜的物性，互 溶度大、穩(wěn)定性好；c. 價(jià)格低廉，來源豐富。37. 吸附過程的優(yōu)點(diǎn)。答：a. 選擇性高；b. 吸附速度快，過程進(jìn)行的完全；c. 常壓壓操作，操作費(fèi)用與投資費(fèi)用少。38說明精餾過程回流比對(duì)分離費(fèi)用影響。答：在進(jìn)料組成、狀態(tài)、塔壓與分離要求一定的情況下，精餾塔的主要能耗有操作費(fèi)(

13、即加熱蒸汽費(fèi)和冷卻水費(fèi)用) 和固定設(shè)備費(fèi)。操作費(fèi)是隨回流比的增大而增大的，而固定設(shè)備費(fèi)中的塔設(shè)備費(fèi)用是與塔級(jí)數(shù)成正比的，當(dāng)R=Rmin=1.14時(shí)，級(jí)數(shù)為無窮多，即塔費(fèi)用為無窮大；當(dāng)R Rmin 時(shí)，級(jí)數(shù)突然下降，設(shè)備費(fèi)也徒然下降，總能耗最小點(diǎn)多出現(xiàn)在Rmin=(1.11.25)Rmin.35簡述絕熱閃蒸過程的特點(diǎn)答：絕熱閃蒸過程是等焓過程，節(jié)流后壓力降低，所以會(huì)有汽化現(xiàn)象發(fā)生，汽化要吸收熱量，由于是絕熱過程，只能吸收本身的熱量，因此，體系的漫度降低。36簡述工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程有哪些？答：(1)凈化或精制氣體為除去原料氣中所含的雜質(zhì)，吸收是最常用的方法。（2）分離氣體混合物用以得到目的產(chǎn)物或

14、回收其中一些組分。(3)將最終氣態(tài)產(chǎn)品制成溶液或中間產(chǎn)品將氣體中需用的組分以指定的溶劑吸收出來，成為液態(tài)的產(chǎn)品或半成品。(4)廢氣治理。37. 確定精餾操作的操作壓力要考慮哪些因素？答：確定操作壓力應(yīng)考慮四方面的影響：(1) 塔頂蒸汽的冷凝溫度和塔釜液體的沸騰溫度；（2) 對(duì)組分問相對(duì)揮發(fā)度的影響；（3）塔的造價(jià)和操作費(fèi)；(4)對(duì)傳質(zhì)分離效率的影響。38簡述膜分離過程的特點(diǎn)答： (1)不發(fā)生相變，能耗低；（2）常溫操作，適用于熱敏感物質(zhì)；(3)膜分離技術(shù)適用范圍廣；(4)膜分離裝置簡單，易控制，分離程度高。6、 計(jì)算題六、計(jì)算題39、含45(摩爾分?jǐn)?shù)，以下同) 的苯一甲苯混合液用連續(xù)精餾進(jìn)行分

15、離，每小時(shí)處理料液量5000kg 。要求塔頂餾出液中含苯98，塔釜產(chǎn)物中含甲苯95。料液在飽和液體下加入塔中，操作回流比R=2.5。試應(yīng)用簡捷算法進(jìn)行估算分離所需的理論級(jí)數(shù)和加料位置。苯與甲苯的平均相對(duì)揮發(fā)度a=2.41。附圖吉利蘭關(guān)聯(lián)圖40、有一精餾過程如下圖所示，已知塔頂冷凝器換熱負(fù)荷QD=5000kJs ，塔頂氣體冷凝溫度為65，所用冷卻劑溫度為30；塔釜再沸器換熱負(fù)荷為QR=6500kJs ，塔釜液體沸騰溫度為120，所用加熱劑溫度為160；環(huán)境溫度為25。(1)試求過程消耗的凈功?(2)若該過程系統(tǒng)有效能改變值為420kJ s ，求此過程的熱力學(xué)效率。39要求在常壓下分離環(huán)己烷(1)

16、(沸點(diǎn)808) 和苯(2)(沸點(diǎn)802) ，它們的恒沸組成為苯0502(摩爾分?jǐn)?shù)) ，恒沸點(diǎn)774，現(xiàn)以丙酮為恒沸劑進(jìn)行恒沸精餾，丙酮與環(huán)己烷形成恒沸物，恒沸組第10頁/(共18頁)成為060(環(huán)己烷摩爾分?jǐn)?shù)) ，若希望得到幾乎純凈的苯，試計(jì)算：(1)所需恒沸劑量；(2)塔頂、塔釜餾出物各為多少(以100kmol h 進(jìn)行計(jì)算)40. 擬進(jìn)行吸收的某廠裂解氣的組成及在吸收塔內(nèi)操作壓力為1MPa 操作溫度為308K 下的相平衡常數(shù)如下表：組分 yN+1 Ki(1) 計(jì)算操作液氣比為最小液氣比的115倍時(shí)異丁烷組分被吸收90時(shí)所需的理論級(jí)數(shù)；(2)丙烷的吸收率。39試求將下列溶液在等溫、等壓下分離

17、成純組分所需的最小分離功：（假設(shè)溶液為理想溶液，環(huán)境溫度為20，1013kPa 條件下）。 (1)含苯44的苯一甲苯溶液； (2)含苯5的苯一甲苯溶液； 40. 某原料氣組成如下表：組分 y 0(摩爾分率)CH 4C 2H 6C 3H 8i-C 4H 10 n-C 4H 10 i-C 5H 12 n-C 5H 12 n-C 6H 140.0450.0150.0250.045甲烷 26.5 19乙烷 6.5 3.6丙烷 4.5 1.2異丁烷 12.5 0.530.765 0.045 0.035 0.025現(xiàn)擬用不揮發(fā)的烴類液體為吸收劑在板式塔吸收塔中進(jìn)行吸收，平均吸收溫度為38，壓力為1.013

18、Mpa ，如果要求將i-C4H10回收90%。試求： 為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。操作液氣比為組小液氣比的1.1倍時(shí)，為完成此吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。 39. 有一精餾過程如下圖所示，已知塔頂冷凝器換熱負(fù)荷QD=5000kJs ，塔頂氣體冷凝溫 度為65，所用冷卻劑溫度為30；塔釜再沸器換熱負(fù)荷為Q R =6500kJs ，塔釜液體沸騰溫度為120，所用加熱劑溫度為160；環(huán)境溫度為25。(1)試求過程消耗的凈功?(2)若該過程系統(tǒng)有效能改變值為420kJ s ，求此過程的熱力學(xué)效率。40.現(xiàn)擬以i-C 4H 10餾分作吸收劑，從裂解氣中回收99%的乙烯，原料氣的處理量為100kmol/h

19、，塔的操作壓力為4.052Mpa ，塔的平均溫度按-14計(jì)，求： 為完成此吸收任務(wù)所需最小液氣比。操作液氣比若取為最小液氣比的1.5倍，試確定為完成吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。 在39. 乙醇-苯-水系統(tǒng)在101.3kPa ，64.86形成恒沸物，其組成為22.8mol%乙醇a. ，53.9mol%苯b.和23.3mol%水c. ，利用恒沸點(diǎn)氣相平衡組成與液相組成相等這樣有利條件，計(jì)算在64.86等溫分離該恒沸混合液成為三個(gè)純液體產(chǎn)物所需的最小功。40. 用烴油吸收含85%乙烷，10%丙烷和平演變%正丁烷（摩爾百分率）的氣體，采用的油氣比為1，該塔處理的氣體量為100kmol/h操作壓力為3大氣壓，

20、實(shí)際板數(shù)為20塊，板效率為25% . 計(jì)算：（1）. 平均溫度為多少，才能回收90%的丁烷；（2）各組份的平衡數(shù)。（3）吸收因子、吸收率； 操作務(wù)件下各組分的平衡常數(shù)如下：乙 烷： K=0.13333t+5.46667 丙 烷: K=0.06667t+1.3333正丁烷: K=0.02857t+0.08571 (t的單位為)39、含45(摩爾分?jǐn)?shù)，以下同) 的苯一甲苯混合液用連續(xù)精餾進(jìn)行分離，每小時(shí)處理料液量5000kg 。要求塔頂餾出液中含苯98，塔釜產(chǎn)物中含甲苯95。料液在飽和液體下加入塔中，操作回流比R=2.5。試應(yīng)用簡捷算法進(jìn)行估算分離所需的理論級(jí)數(shù)和加料位置。苯與甲苯的平均相對(duì)揮發(fā)度

21、a=2.41。0. 950. 98lg 1-0. 980. 05 解：（1）計(jì)算N m=N m =7.8 lg 2. 41（2）計(jì)算Rm =10. 982. 41(1-0. 98)=1.48 -2. 41-10. 451-0. 45(3) 計(jì)算N=N -Nm N -7. 8R -Rm R -Rm 2. 5-1. 48=0. 291 ，N +1N +1R +1R +12. 5+1N -7. 8=0. 751-0. 2910. 5668=0. 377 N +1N -7. 8=0. 35 查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖：N +1()解得 ： N=12.540、解：（1） 根據(jù)精餾過程的凈耗功公式： -W 凈=Q R

22、 1-T 0T R T 0 -Q C 1-T C -W 凈=6500 1-(2) 熱力學(xué)效率： =298298-5000 1-=1944kw 160+27330+273B 分離-W 凈100%=420100%=21.6% 194439、解：以100kmol/h進(jìn)料為基準(zhǔn)，設(shè)丙酮恒沸劑的用量為S kg ，恰好與料液中的環(huán)己烷組成恒沸物，進(jìn)料量和塔頂恒沸物的量和組成分別為F 、D ，Xm,X iD對(duì)環(huán)己烷作物料衡算：D X 1，D =F X 1F ； D =Fx 1, Fx 1, D =1000. 498=83kmol/h 0. 60恒沸劑 S 的用量S =Dx 3, D S= 830.40=33

23、.2kmol/h由于塔斧希望得到幾乎純凈的苯，W =W 2=Fx 2, F =1000.502=50.2kmol/h40、解： 關(guān)鍵組分為異丁烷（1） L =關(guān)K 關(guān)=0. 900. 53=0. 477 V miL L =1. 15 =1. 150. 477=0. 549 V V miLVK 關(guān)0. 549= =1. 035 0. 53 A 關(guān)=-A lg -1-1=7. 72 N = lgA (2) A =L 0. 549=0. 4575 VK 1. 2A N +1-A 0. 4575(7. 72+1)-0. 4575=0. 457=45.7% =N +1A -10. 45757. 72+1-139、解： 由于假設(shè)溶液為理想溶液：-W min, T =RT n x ln x -n x ln x k i , k i , k j i , j i , j 進(jìn)i 出i在等溫條件下，將其分離成純組分時(shí)所需最小功為：-W min, T =-RT nF x i , F ln x i , F ， 若nF=1kmol/h(1) -W min, T =-RT nF xnF x i , F ln x i , F =- 8.3142980.44ln0.44+0.56ln0.56 =1699.44kJ/kmol (2) -W min, T =-RT i