化工分離工程07

1、裝線注意：裝訂 線左側(cè)請(qǐng)不 要答題，請(qǐng) 不要在試卷 上書寫與考 試無關(guān)的內(nèi) 容，否則將 按相應(yīng)管理 規(guī)定處理。院系：化學(xué) 化工學(xué)院專業(yè):化工班級(jí):04-姓名：學(xué)號(hào):題號(hào)-一-二二三四五六七八九十總分得分本試卷共六道大題，滿分為100分，考試時(shí)間為120分鐘。一、填空題（本大題20分，每空1分）1、 分離工程分為（機(jī)械分離法）和（傳質(zhì)分離法）兩大類。2、 對(duì)拉烏爾定律產(chǎn)生偏差的溶液稱為（非理性溶液）或（實(shí)際溶液）。3、 對(duì)于能生成二元恒沸物的物系來說，在恒沸點(diǎn)處氣液相兩相組成（相等）。在恒沸點(diǎn) 兩側(cè)組分的揮發(fā)能力（不同或相反）。4、 端值常數(shù)A為（0 ）時(shí)體系為理想溶液，A為（0 ）時(shí)體系為負(fù)偏

2、差溶液 。5、 用郭氏法分析，串級(jí)單元的可調(diào)設(shè)計(jì)變量為 （1 ），側(cè)線采出板的可調(diào)設(shè)計(jì)變量為（0 ）。6、 根據(jù)萃取精餾原理，通常希望所選擇的萃取劑與塔頂組分形成具有（正）偏差的非理想溶液，與塔底組分形成理想溶液或具有（負(fù)）偏差的非理想溶液。7、萃取精餾塔中，當(dāng)原料以液相加入時(shí)，則提餾段中的溶齊U濃度將會(huì)因料液的加入而變得比精餾段（低）此時(shí)為了保證整個(gè)塔內(nèi)萃取劑的濃度，常將部分溶劑隨（料液）一起加入。8、 恒沸精餾過程恒沸劑的加入不僅影響原溶液組分（揮發(fā)度或相對(duì)揮發(fā)度 a ），同時(shí)與原溶液中的一個(gè)或幾個(gè)組分形成恒沸物，當(dāng)形成最低溫度的恒沸物時(shí)恒沸劑從塔（頂）出來。9、在多組分精餾過程中，由芬斯

3、克公式計(jì)算的最少理論板數(shù)決定于兩組分的分離要求和（揮發(fā)度或相對(duì)揮發(fā)度 a ），與進(jìn)料組成（無關(guān)）。10、 吸附負(fù)荷曲線是以（吸附劑中吸附質(zhì)的濃度）為縱坐標(biāo)繪制而成，透過曲線是以（流出物中吸附質(zhì)的濃度）為縱坐標(biāo)繪制而成。、選擇題(本大題20分，每小題2 分)1、由1-2兩組分組成的混合物，在一定T、P下達(dá)到汽液平衡，液相和汽相組成分別為x1，y1，若體系加入10 mol的組分(1),在相同T、P下使體系重新達(dá)到汽液平衡，此時(shí)汽、液相的組成分別為xi,yi，則(A) x1x1 和 y1y1(B)禺：y1:y1(C) X1 = X1 和 y1 = y1(D)不確定2、對(duì)于絕熱閃蒸過程,當(dāng)進(jìn)料的流量組

4、成及熱狀態(tài)給定之后,經(jīng)自由度分析，只剩下一個(gè)自由度由閃蒸罐確定,則還應(yīng)該確定的一個(gè)條件是(A)閃蒸罐的溫度(B)閃蒸罐的壓力(C)氣化率(D)任意選定其中之一3、某二元混合物，其中為易揮發(fā)組分，液相組成Xa =0.5時(shí)泡點(diǎn)為t1，與之相平衡的氣相組成yA =0.75 時(shí),相應(yīng)的露點(diǎn)為t2，則(A) t1 =t2(B) t1t2(C)匕：t2(D)不能確定4、用郭氏法分析可知理論板和部分冷凝可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)分別為(A) 1，1(B) 1，0(C) 0，1(D) 0, 05、如果二元物系有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)正偏差溶液(B )理想溶液(C)負(fù)偏差溶液(D)不一定6

5、、用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)，逆流操作，平衡關(guān)系滿足亨利定律。當(dāng)入塔氣體濃度y1上升,而其它入塔條件不變，則氣體出塔濃度y2和吸收率：的變化為(A) y上升，下降(B)y下降，上升( C)y2上升，不變(D) y上升，變化不確定7、逆流填料吸收塔，當(dāng)吸收因數(shù)A d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(A)塔頂(B)塔底(C)塔中部(D)塔外部8、平衡常數(shù)較小的組分是(A)難吸收的組分(B )較輕組份(C)揮發(fā)能力大的組分(D)吸收劑中的溶解度大9、吸附等溫線是指不同溫度下哪一個(gè)參數(shù)與吸附質(zhì)分壓或濃度的關(guān)系曲線。(A)平衡吸附量(B)吸附量(C)滿吸附量(D)最大吸附量10、液相雙分子

6、吸附中，U型吸附是指在吸附過程中吸附劑(A)始終優(yōu)先吸附一個(gè)組分的曲線(B)溶質(zhì)和溶劑吸附量相當(dāng)?shù)那闆r(C) 溶質(zhì)先吸附，溶劑后吸附(D) 溶劑先吸附，溶質(zhì)后吸附注意：裝訂線左側(cè)請(qǐng)不 要答題，請(qǐng) 不要在試卷 上書寫與考 試無關(guān)的內(nèi) 容，否則將 按相應(yīng)管理 規(guī)定處理。院系：化學(xué) 化工學(xué)院專業(yè):化工班級(jí):04-姓名：學(xué)號(hào):裝 訂 線OI、判斷題（本大題14分，每小題2分，對(duì)的打V,錯(cuò)的打X）1對(duì)拉烏爾定律有偏差的物系一定是恒沸體系。 （X ）2、 絕熱閃蒸過程，節(jié)流后的溫度降低。 （V）3、 若組成為乙的物系，匚、山.1，且匕y/ki 1，其相態(tài)為氣液兩相。 （V ）4、 在精餾操作中回流比是可調(diào)

7、設(shè)計(jì)變量。 （V ）5、 在萃取精餾操作中，液相流率總是大于氣相流率。 （X ）6、 在萃取精餾中所選的萃取劑使p值越大，溶劑的選擇性越大。 （V ）7、 吸收中吸收因子小的組分是易于吸收組分。 （X ）四、分析題（本大題10分，每小題5分）1分析下圖的點(diǎn)E, D, C三點(diǎn)表觀吸附量為什么等于零？曲線CD及DE說明了溶質(zhì)優(yōu)先被吸附還是溶劑優(yōu)先被吸附？為什么？答：C, E點(diǎn)為純?nèi)芤海晕角昂鬅o濃 度變化，表觀吸附量為零。D點(diǎn)，按溶液配比吸附，所以吸附前后也無濃度變化，表觀吸附量為 零。曲線CD說明了溶質(zhì)優(yōu)先被吸附，曲線DE說明了溶劑優(yōu)先被吸附。溶質(zhì)表規(guī)吸嗣肚2、預(yù)將甲苯-烷烴二元恒沸物進(jìn)行分

8、離，現(xiàn)以甲醇為恒沸劑分離甲苯-烷烴的流程如圖，分析各塔物流，并將恒沸精餾塔和脫甲醇塔分離過程用三角相圖表示出來。答：分析可知:補(bǔ)充水O裝訂線恒沸精餾塔：由于恒沸劑加入過量，塔底為甲醇甲苯的混合物，塔頂烷烴-甲醇的二元恒沸物。脫甲醇塔：塔底為甲苯，塔頂為甲苯-甲醇的二元 恒沸物。萃取塔：塔底為甲醇水溶液，塔頂為烷烴。甲恒萃16器忡槨補(bǔ)充甲醉脫水塔：塔底為水，塔頂為甲醇。 相圖如下：五、簡(jiǎn)答題（本大題15分，每小題5分）1、試指出逐級(jí)計(jì)算法計(jì)算起點(diǎn)的確定原則（按清晰分割處理，分只有輕非關(guān)鍵組分的物系、只有重非關(guān)鍵組 分的物系兩種情況論述）。答：逐級(jí)計(jì)算法計(jì)算起點(diǎn)的確定原則是以組分的組成估算最精確、

9、誤差最小的那塊板開始逐板計(jì)算。按清晰分割處理，輕非關(guān)鍵組分全部進(jìn)入塔頂，重非關(guān)鍵組分全部進(jìn)入塔底。只有輕非關(guān)鍵組分的物系，從 塔頂開始計(jì)算比較準(zhǔn)確；只有重非關(guān)鍵組分的物系，從塔底開始計(jì)算比較準(zhǔn)確。2、 以C1-C4為例，C2、C3為輕重關(guān)鍵組分（LK和HK），Ci、C4為輕重組分（LNK和HNK ）。按清晰分割處 理，畫出多組分精餾在最小回流比下氣相組成沿塔高的分布情況，并簡(jiǎn)述各區(qū)的作用。答：按清晰分割處理時(shí)，此體系將塔分成6個(gè)區(qū)。區(qū)域C的作用是將氣相中重組分變?yōu)榱悖霈F(xiàn)逆行分餾現(xiàn)象；區(qū)域D的作用是將下流的液相中輕組分變?yōu)榱悖霈F(xiàn)逆行分餾現(xiàn)象；然后進(jìn)入上恒濃區(qū)B和下恒農(nóng)區(qū)E，在恒濃區(qū)內(nèi)各組分濃

10、度不變；在區(qū)域A內(nèi)，重關(guān)鍵組分的濃度降到設(shè)計(jì)所規(guī)定的數(shù)值，輕關(guān)鍵組分的濃度經(jīng)歷最高值后降至規(guī)定值，輕組分的濃度有所升高；在區(qū)域F內(nèi)，輕關(guān)鍵組分的濃度降到設(shè)計(jì)所規(guī)定的數(shù)值，重關(guān)鍵組分的濃度經(jīng)歷最高值后降至規(guī)定值，重組分的濃度有所升高。3、在萃取精餾中，對(duì) A12 A0的體系，分析萃取劑的選擇性與溶液濃度的關(guān)系？答：依據(jù) In # 仁=Xp- A：）-皿（1 2x； 9。當(dāng) Ai2 0 時(shí)，In p = Xp I Aip - A2p - A12 1 2xi hM2高濃度區(qū)A,? 1-2x1 0，In 12 P 0 12 P 1，高濃度區(qū)有利。（%） （%）裝線注意：裝訂 線左側(cè)請(qǐng)不 要答題，請(qǐng) 不

11、要在試卷 上書寫與考 試無關(guān)的內(nèi) 容，否則將 按相應(yīng)管理 規(guī)定處理。六、計(jì)算題（本大題21分，每小題7分）1 二元理想溶液。如果在 t C時(shí)pA=0.4atm , pB =1.2atm。問（1）將氣缸中含 50%A的二 元混合氣體恒溫tC緩慢壓縮，凝出第一滴液滴時(shí)物系的總壓及該液滴的組成為多少？在相應(yīng)的 示意圖中標(biāo)出所求的參數(shù)。（2）二元溶液使其在101.33 KPa下的泡點(diǎn)為tC,該溶液的組成為多 少？在相應(yīng)的示意圖中標(biāo)出所求的參數(shù)。解：（1） Pa =0.4 101.33 =40.532KPa pB =1.2 101.33 =121.60KPa根據(jù)露點(diǎn)方程y0Pa P Pb0 0P Pa

12、- Pb得 P=60.8 KPa院系：化學(xué) 化工學(xué)院專業(yè):化工班級(jí):04-姓名：學(xué)號(hào):0x _ P 一 PbA 00Pa pB60.8-121.640.532 -121.6= 0.75圖略（4分）（2）根據(jù)泡點(diǎn)方程XA=沁Pa 一 pB_ 101.33-121.6一 40.532 -121.6= 0.25氣相組成為yABA xA = 40.532 x 0.25 =0.1 p 101.33圖略（3分）2、求醋酸甲酯（1）,甲醇（2）的相對(duì)揮發(fā)度（2）p，溶液組成為 捲=0.1 , X2=0.15 , 0 0Xp =0.75 ,系統(tǒng)溫度下飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)為 P1 =113.322 KPa, P2 =

13、83.911 KPa,其雙組分溶液的馬格勒斯常數(shù)為A12=0.447 ,A2P=0.360,AP1= 0.820 ,A21=0.411 ,AP2=0.220 ,A1P = 1.300 o （按對(duì)稱系統(tǒng)計(jì)算）篤 解：馬格勒斯方程為lg（石）p = A12（x2 xj + xpp A2p）222A1PA1PAP10.8201.3001.0622A1PAP2A2P0.3600.2200.2922求對(duì)稱系統(tǒng)的端值常數(shù)A；2 = A12十Am = 0.447十匕411 = 0.429（3分）則 lg（ 1 ）P =0.429 （0.15 0.1） 0.75（1.06 0.29） = 0.021450.5

14、775 = 0.599（4分）3、在20塊板的塔中用烴油吸收含85%乙烷,10%丙烷和5%正丁烷（摩爾百分率）的氣體，采用的油氣比為1:1,該塔處理的氣體量為100kmol/h，操作壓力為3大氣壓。若全塔效率按25%計(jì)，試求：（1）平均溫度為多少，才能回收90%的丁烷；（2）組份的平衡常數(shù)；（3 ）吸收因子、吸收率；（4）尾氣的組成。操作條件下各組分的平衡常數(shù)如下：乙烷 k=0.13333t+5.46667 ;丙烷 k=0.06667+1.3333 ;正丁烷 k=0.02857t+0.08571（t 的單位為C ）解：（1）溫度N 理=N 實(shí)= 20 25% = 5An 1 A7A；-10Ak 0a； =1.203Ak=1（舍去）L11Ak11.203V KkKkKk = 0.02857 t 0.08571解得 t=26.09 C（2）各組份的平衡常數(shù)k1 =0.13333 26.09=5.46667=8.945k2 =0.0666726.09+1.13333=2.873k