化工原理期末考試試題(2022年版)

1、一填空題化工原理期末考試試題精餾操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分別 ，某液體混合物可用精餾方法分別的必要條件是 混合液中各組分間揮發(fā)度的差異 。進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) q 的物理意義是 代表精餾操作線和提餾段操作線交點(diǎn)的軌跡方程 ，對(duì)于飽和液體其值等于 0，飽和蒸汽q 等于 1。簡(jiǎn)潔蒸餾與平衡蒸餾的主要區(qū)分是 簡(jiǎn)潔蒸餾是非定態(tài)過程 。吸取操作的目的是 分別氣體混合物 ，依據(jù)是 組分在溶劑中溶解度之差異 。連續(xù)精餾正常操作時(shí)，增大再沸器熱負(fù)荷，回流液流量和進(jìn)料量和進(jìn)料狀態(tài)不變，則塔頂餾出液中易揮發(fā)組成的摩爾組成 XD 將 增大 ，塔底采出液中易揮發(fā)組成的摩爾組成XW 將 減小 。減小，增大，不變，

2、變化不確定平衡蒸餾閃蒸的操作溫度是在操作壓力下混合物的泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度之間。泡點(diǎn)溫度，露點(diǎn)溫度，泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度之間液液萃取操作中，操作溫度，有利于分別。降低，上升，保持恒定。多級(jí)逆流萃取操作，削減溶劑用量，完成規(guī)定的分別任務(wù)所需的理論級(jí)數(shù)。增大、減小、不變9實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)展間歇精餾操作，一般將起來。恒定回流比，恒定產(chǎn)品組成和兩種操作方式結(jié)合110請(qǐng)寫出兩種常用的解吸操作方法：二)和。升溫，氣提，降壓(三寫在吸取塔的設(shè)計(jì)中，氣體流量，氣體進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變，假設(shè)削減吸取劑用量，則傳質(zhì)推動(dòng)力 減小 ，設(shè)備費(fèi)用 增多 。減小，增多當(dāng)溫度上升時(shí)，溶質(zhì)在氣相中的分子集中系數(shù) 上升，在液相中的分子集

3、中系數(shù)上升。上升，上升吸取操作的根本依據(jù)是組分在溶劑中溶解度之差異 ，精餾操作的根本依據(jù)是 各組分間揮發(fā)度的差異 。蒸餾是分別均相液體混合物的一種方法，蒸餾分別的依據(jù)是 揮發(fā)度差異。恒沸精餾與萃取精餾都需參加第三組分，目的分別是 使組分間相對(duì)揮發(fā)度增大、轉(zhuǎn)變?cè)M分間的相對(duì)揮發(fā)度。假設(shè)板式塔設(shè)計(jì)不合理或操作不當(dāng)，可能產(chǎn)生 嚴(yán)峻漏液 、 嚴(yán)峻泡沫夾帶及液泛等不正?，F(xiàn)象，使塔無法工作。板式塔的類型有 泡罩塔 、 浮閥塔 、 篩板塔 說出三種；板式塔從總體上看汽液兩相呈 逆流 接觸，在板上汽液兩相呈 錯(cuò)流 接觸。易溶氣體溶液上方的分壓 小 ，難溶氣體溶液上方的分壓 大，只要組份在氣相中的分壓 大于 液

4、相中該組分的平衡分壓，吸取就會(huì)連續(xù)進(jìn)展。精餾過程是利用 局部冷凝 和 局部汽化 的原理而進(jìn)展的。精餾設(shè)計(jì)中，回流比越大 ，所需理論板越少，操作能耗 增加 ，隨著回流比的漸漸增大，操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的總和將呈現(xiàn) 先降后升 的變化過程。精餾設(shè)計(jì)中，當(dāng)回流比增大時(shí)所需理論板數(shù) 減小 增大、減小，同時(shí)蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量 增大 增大、減小，塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量減小 增大、減小，所需塔徑 增大 增大、減小。相對(duì)揮發(fā)度=1，表示不能用 一般精餾分別，但能用萃取精餾或恒沸精餾 分別。精餾操作的依據(jù)是混合液中各組分的揮發(fā)度差異，實(shí)現(xiàn)精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流和塔底上升蒸氣。壓力 減小,溫度 上

5、升,將有利于解吸的進(jìn)展。蒸發(fā)器生產(chǎn)力量是指 單位時(shí)間內(nèi)從溶液中蒸發(fā)的水分 ，即蒸發(fā)量 。萃取過程是利用溶液中各組分在某種溶劑中 溶解度的差異 而到達(dá)混合液中組分分別的操作。萃取中選擇萃取劑時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有 溶解度 、 選擇性 、 組分 。萃取器的主要類型有 混合-澄清槽 、 塔式萃取器和離心式萃取器 。二選擇題 1在一二元連續(xù)精餾塔的操作中，進(jìn)料量及組成不變，再沸器熱負(fù)荷恒定，假設(shè)回流比削減2，則塔頂溫度A，塔頂?shù)头悬c(diǎn)組分濃度 B，塔底溫度C，塔底低沸點(diǎn)組分濃度A。A上升下降不變D不確定2 某二元混合物，其中A 為易揮發(fā)組分，液相組成xA=0.4，相應(yīng)的泡點(diǎn)為t1，氣相組成為yA=0.4，

6、相應(yīng)的露點(diǎn)組成為t2，則B。At1=t2Bt1t2D不能推斷 3某篩板精餾塔在操作一段時(shí)間后，分別效率降低，且全塔壓降增加，其緣由及應(yīng)實(shí)行的措施是 B。A塔板受腐蝕，孔徑增大，產(chǎn)生漏液，應(yīng)增加塔釜熱負(fù)荷 B篩孔被堵塞，孔徑減小，孔速增加，霧沫夾帶嚴(yán)峻，應(yīng)降低負(fù)荷操作C塔板脫落，理論板數(shù)削減，應(yīng)停工檢修 D降液管折斷，氣體短路，需更換降液管 4板式塔中操作彈性最大的是B。A篩板塔B浮閥塔C泡罩塔5以下命題中不正確的為A。A上升氣速過大會(huì)引起漏液B上升氣速過大會(huì)引起液泛C上升氣速過大會(huì)使塔板效率下降 D上升氣速過大會(huì)造成過量的液沫夾帶6二元溶液連續(xù)精餾計(jì)算中，進(jìn)料熱狀態(tài)的變化將引起以下線的變化 B

7、 。A平衡線B 操作線與q 線C平衡線與操作線D 平衡線與q 線7以下狀況D不是誘發(fā)降液管液泛的緣由。A液、氣負(fù)荷過大B過量霧沫夾帶C塔板間距過小D 過量漏液8吸取塔的設(shè)計(jì)中，假設(shè)填料性質(zhì)及處理量氣體肯定，液氣比增加，則傳質(zhì)推動(dòng)力 A 。傳質(zhì)單元數(shù)B ，傳質(zhì)單元高度 C ，所需填料層高度 B 。A增大三問答題減小不變不能推斷什么叫淹塔？影響淹塔的因素有哪些？答：通常，在精餾塔內(nèi)液相靠重力作用自上而下通過降液管而流淌，可見液體是從低壓部位 向高壓部位，因此要求降液管中液面必需有中足夠的高度，以抑制兩板間的壓力降而流淌。假設(shè)氣、液兩相之一的流量增大時(shí)，致使降液管內(nèi)液體不能順當(dāng)下流，管內(nèi)液位上升到塔

8、板上 溢流堰的頂部，于是兩板間的液體相連通，導(dǎo)致塔內(nèi)積液，這種現(xiàn)象稱為淹塔。影響淹塔的因素除氣、液相流量外，還有塔板構(gòu)造，特別是板距。什么叫漏液？漏液有何危害？答：對(duì)于板面上具有氣孔的塔板，如浮閥板和篩板，當(dāng)氣流速度降低，氣體通過小孔的動(dòng)壓3 頭可能缺乏以阻擋板上液體經(jīng)孔道下流，這樣便會(huì)消滅漏液現(xiàn)象。發(fā)生漏液時(shí)，將影響塔板 上氣液相間的充分接觸，使塔板效率降低。嚴(yán)峻的漏液使塔板上不存在液層，因而無法操作。在精餾操作過程中為什么要有回流及再沸器？答：回流是保證精餾塔正常而穩(wěn)定操作的必要條件。是補(bǔ)充塔板上的液相組成和數(shù)量；使塔板上的液相組成和數(shù)量保持穩(wěn)定；提高塔頂產(chǎn)品的濃度。再沸器主要是供給肯定的

9、上升蒸汽量。雙膜理論的論點(diǎn)？答：雙膜理論根本論點(diǎn)：1氣、液兩相接觸的自由界面四周，分別存在著做層流流淌的氣膜和液膜。2在兩膜以外的氣、液相主體中，由于流體的充分湍動(dòng)紊流，組分物質(zhì)的濃度根本上是均勻分布的，不存在濃度差。3在氣膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存 在著氧的濃度梯度，它們是氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力。4氧是一種難溶氣體，溶解度很小，故傳質(zhì)的阻力主要在于液膜上，因此通過液膜的傳質(zhì)速率是氧轉(zhuǎn)移過程的把握速率。恒縻爾流假設(shè)的內(nèi)容？恒縻爾汽化流：在精餾塔的精餾段內(nèi)，從每一塊塔板上上升的汽體的千縻爾流量皆相等，提餾段內(nèi)也是如此，但兩段不肯定相等。答：恒縻爾溢流：在精餾塔的精餾段內(nèi)，從每一塊塔板上下降的液體

10、的千縻爾流量皆相等， 提餾段內(nèi)也是如此，但兩段不肯定相等。板式塔塔板上造成液面落差的緣由有哪些？如何防止？答：液流量、塔板構(gòu)造和液流長(zhǎng)度；可實(shí)行雙溢流或多溢流降液管、構(gòu)造簡(jiǎn)潔的篩板塔。四計(jì)算題一填料塔用清水逆流吸取混合氣中的有害組分 A。操作條件下氣相總傳質(zhì)單元高度為 1.5m，進(jìn)塔混合氣組成為0.04A 的摩爾分率，下同，出塔尾氣組成為0.0053，出塔水溶液濃度為 0.0128，操作條件下平衡關(guān)系為Y=2.5X。試求液氣比為最小液氣比的多少倍？解：液氣比為最小液氣比的多少倍?0.040.00531Y 1 0.04 0.0417Y2 0.005331 0.0053X0.00128 0.012

11、9711 0.00128L /V Y Y12X X12 0.0417 0.00533 2.804 0.01297 0(L / V )YY12YY12 0.0417 0.00533 2.18minX X12Y / m0.0417 / 2.51則(L /V ) (L /V )min 2.8042.18 1.286在一常壓精餾塔內(nèi)分別苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為41000kmol/h，含苯0.4，要求塔頂餾出液中含苯0.9以上均為摩爾分率，苯的回收率不低于 90%，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。=2.5，取回流比為最小回流比的 1.5 倍。試求：1塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W 及組成

12、xw；2最小回流比；3精餾段操作線方程；4提餾段操作線方程；5從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成為多少？解：1塔頂產(chǎn)品量 D、塔底殘液量W 及組成xw；由ADx1000 0.4 0.9D ，得： D 400kmol / hFx0.9FW=F- D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算 FxF DxDWxW得x (1000 0.4 400 0.9) / 600 0.0667W2最小回流比；泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1,x xqFx 0.42.5 0.4yqq1 ( 1)xQ 0.6251 1.5 0.4x yRDq 0.9 0.625 1.22min精餾段操作線方程；y xqq0.625 0.4

13、R 1.5R 1.83xminyn1Rx R 1nD 0.646x R 1n 0.318提餾段操作線方程；V V (R 1)D 2.83 400 1132L L qF RD F 1.83 400 1000 1732WxyL xW1732x 600 0.0667則m1V mV 1132m1132 1.53x 0.0353m5從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成xyw2.5 0.0667 0.152w由操作線方程1 ( 1)xwy1 1.5 0.0667 1.53x 0.03535m1m得y 1.53x 0.0353x 0.0763w11某填料吸取塔用純輕油吸取混合氣中的苯，進(jìn)料量為1000 標(biāo)準(zhǔn)m

14、3。h進(jìn)料氣體中含苯 5%體積百分?jǐn)?shù)，其余為惰性氣體。要求回收率95%。操作時(shí)輕油含量ya3為最小用量的 1.5 倍，平衡關(guān)系為 Y=1.4X。體積吸取總系數(shù)為K 125 Kmol，m .h1輕油的平均分子量為 170。求輕油用量和完成該生 產(chǎn)任務(wù)所需填料層高度？解： Y 10.05 0.0526 ， Y1 0.052Y.1 0.0526.1 95% 0.00263 。2X 0 L Y 1Y 2 1.330.0526 0.002630.05261.4min， 。 V X 1 X 2L 1.5.1.33L 1.5.1.33.1000 22.4 89.1Kmol h 。W 170.89.1 151

15、47 Kg。LhY 2 0.00263 ， X 1V Y1Y L2 0.02825 ， Y 1 0.01305Y m 0.00651 ， Z V Y1Y 2 2.74m即輕油量為15147 KghK ya.Y m，所需填料層高度為 2.74m。某精餾塔操作以飽和蒸汽進(jìn)料，操作線方程分別如下： 精餾線提餾線試求該塔操作的回流比、進(jìn)料組成及塔頂、塔底產(chǎn)品中輕組分的摩爾分率。解：由精餾線得：xR 0.7143 ，R = 2.500R 1由提餾線得：D 0.2714 ，x= 0.94990.950R 1DL提餾線斜率 L qF 1.25 ，得 F = 1.5DVR 1D 1 qFW提餾線截距x VW

16、0.01，F(xiàn) DR 1D Fx 0.01，得xWW= 0.046由FxF = DxWx得：DWDx (F D)xDDxDW x 1 xfFFDF WDx 1 D 0.95 1 1 0.011.5DD1.5DW1.51.5x= 0.647用一精餾塔分別某二元抱負(fù)混合物，進(jìn)料量為 200kmol/h，其中易揮發(fā)組分的摩爾分率為 0.5，進(jìn)料為飽和液體，塔頂承受全凝器且為泡點(diǎn)回流，塔釜用間接蒸汽加熱。兩組分間的平均相對(duì)揮發(fā)度為 2.0，精餾段操作線方程為 yn1 0.70 xn 0.285 ，塔底產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率為 0.05，試求：操作回流比、塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率；塔頂產(chǎn)品的流量

17、和塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的回收率；精餾段的氣相負(fù)荷、提餾段的液相負(fù)荷kmol/h；實(shí)際回流比是最小回流比的多少倍；提餾段操作線方程和q 線方程；1、 R 0.70,R=0.7 2.333 ,X D 0.285,X 0.95R 11 0.7200 D W2、R 1D 190 0.95D 0.95W200 * 0.5 0.95D 0.05W100 0.95D 0.05WW 100kmol / h,D 100kmol / h,1 0.95 *100 95% 200 * 0.5V (R 1)D (2.333 1) *100 333.3kmol / h3、L L qF 2.333*100 200 433.

18、3kmol / h4、 xq 0.5,yq2 * 0.51 (2 1) * 0.5 0.6666Rminx yDq 0.95 0.6666 0.6298Rmin 1x xDq0.95 0.5Rmin0.62981 0.6298 1.7012,RRmin2.3331.7012 1.37145、 y L xWxw 433.3 x 100 * 0.05 1.3x 0.015n1V nV 333.3n333.3n7x 0.5q以連續(xù)精餾塔分別某二元混合物。進(jìn)料x =0.50摩爾分率，下同，q=1，塔頂產(chǎn)品fD=50kmol/h，x =0.95，塔頂餾出液中易揮發(fā)組分回收率=0.96。塔頂承受一個(gè)分凝器及一D個(gè)全凝器。分凝器液體泡點(diǎn)回流?；亓饕簼舛葂 =0.88，離開第一塊塔板的液相濃度0 x =0.79。塔底間接蒸汽加熱。塔板皆為理論板，相對(duì)揮發(fā)度為常數(shù)。試求：加料流量 F；1操作回流比是Rmin的倍數(shù)；精餾段、提餾段氣相流量。2 x D/1 x 0 . 95 /1 0 . 95 2 . 59x/1 xD00 . 88 /1 0 . 88