1、12007 2008 学 年 第 1、 2学 期 分 离 工 程 课 程 期 末 考 试 试 卷 （ B卷 ） 答 案 及 评 分 标 准注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:化学化工学院专业:化工班级:04-姓名:学号:得分：得分：题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分得分本试卷共六道大题，满分为 100 分，考试时间为 120 分钟。一、 填空题（本大题 20 分，每空 1 分）1、分离工程操作中，分离剂可以是（能量分离剂）和（物质分离剂） 。2、拉乌尔定律表达式为（ PA =PA0 XA ） ，其适用条件是（ 稀溶液
2、中的溶剂 ） 。3、对于二元溶液的范拉尔方程，当 时， =( )， =( 1 )。1x1ln2A4、对于能生成二元最低恒沸物的物系来说， 、 关系在恒沸点左侧为（ ） ，在yyx恒沸点右侧为（ ） 。xy5、在一个塔中精馏某二元最低恒沸物时，塔顶得到的产物是（ 恒沸物 ） ，塔底得到的产物是（ 纯组分 ） 。6、萃取精馏塔中，当原料以（ 气相或 q=0 ）热状况加入时，精馏段与提馏段中的溶剂浓度大致相等，萃取剂将从塔（底或釜）出来。7、活度系数 的溶液为（正偏差）溶液，活度系数 的溶液为（负偏差）溶液。118、双组分均相恒沸物在低压下其活度系数 应等于( )，最高温度均相恒沸物ip0i判断条件
3、为（ ） 。201P9、单组分气体在固体上吸附时适用于五种类型吸附等温线中的、种类型的吸附理论是( BET 多分子层吸附理论 )，只适用于其中的第种类型的吸附理论是（朗格谬尔单分子层吸附理论） 。10、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常数小的组分主要在塔内（底 ）板被吸收，吸收中平衡数大的组分主要在塔内 （ 顶 ）板被吸收。二、选择题（本大题 20 分，每小题 2 分） 1、汽液平衡关系 的适用条件是（ B ） 。 0iipyx（A）无限制条件 （B）低压条件下的非理想液相 （C）理想气体和理想溶液 （D）理想溶液和非理想气体22、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力给定之后
4、，则闪蒸罐的（ A ） 。（A）其它参数都确定 （B）不确定 （C）温度不固定、气化率固定 （D）温度固定、气化率固定3、下列表述不正确的是（ ） 。(A)二元理想溶液的压力组成图中，总压和各组分的分压与液相组成都成直线关系(B)完全互溶的二元物系，不形成恒沸物的非理想溶液的蒸汽总压都介于两纯组分蒸汽压之间(C)完全互溶的二元物系，由相律可知恒沸物在两相平衡时其自由度为“0” (D)完全不互溶的二元物系，当处于平衡状态时总压等于两饱和蒸汽压之和4、在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（ ） 。 (A) 增加 (B)减少 (C)不变 (D)不确定
5、 5、在液相部分互溶的二元系恒温相图中，下列（ ）系统的两液相共存区的溶液蒸汽压大于两纯组分的蒸汽压，且蒸汽组成介于两液相组成之间。（A）均相恒沸物 （B）非均相共沸物（C）非均相共沸物和均相恒沸物 （D）既不是非均相共沸物也不是均相恒沸物6、易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（ C ） 。(A)塔顶板 （ B）进料板 （C）塔底板 (D)不确定7、下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（ C ） 。(A)很早就被人们认识，但没有工业化 (B)可以分离气体混合物(C)不能分离液体混合物 (D)是传质过程8、在均相恒沸物条件下，其饱和蒸汽压和活度系数的关系应用（ A ） 。（A） （B） 120p2
6、10p（C） （D ）1202109、如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（ C ） 。（A）正偏差溶液 （B）理想溶液 （C）负偏差溶液 （D）不一定10、用郭氏法分析可知部分气化和绝热闪蒸可调设计变量数分别为（ B ） 。（A）1，1 （B）1，0 （C）0，1 （D）0，032007 2008 学 年 第 1、 2学 期 分 离 工 程 课 程 期 末 考 试 试 卷 （ B卷 ） 答 案 及 评 分 标 准注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:化学化工学院专业:化工班级:04-姓名:学号:得分：得分：
7、三、判断题（本大题 14 分，每小题 2 分，对的打，错的打）1、纯组分的饱和蒸气压大小不仅与温度有关，还与溶液的数量有关。（ ）2、精馏过程所需的最少理论板数与进料中易挥发组分含量无关（ ）3、恒沸精馏流程中恒沸剂用量过多，则塔底流出的是恒沸剂和重组分的混合物。（ ）4、如果二元物系有最大正偏差存在，则此物系所形成的溶液为最高温度恒沸物。（ ）5、在萃取精馏操作中，溶剂回收段液相流率小于气相流率。（ ）6、吸收中吸收因子小的组分主要在塔内顶板被吸收。（ ）7、无论 A-B 组成何种物系，若 A 为轻组分，则分离时易挥发组分一定是 A。 （ ）四、分析题（本大题 10 分，每小题 5 分）1、
8、对于二元恒沸精馏，在压力变化明显影响恒沸组成时，常采用变压操作的双塔精馏（双压分离精馏） 。现有甲乙酮（1） 水（2）物系，在大气压下该物系形成正偏差恒沸物，恒沸组成为含甲乙酮 65%，而在 0.7MPa 的压力下，恒沸组成含甲乙酮 50%，试分析：利用双压分离精馏分离含甲乙酮小于 65%的甲乙酮水物系（画出 T-x-y 及流程图，具体标出每个塔进料、塔顶、塔底物流） 。答：塔通常在常压下操作，塔在较高（低）压力下操作。如果原料中含甲乙酮小于65%时甲乙酮，则在塔进料，塔釜为纯水，塔顶馏出液为含甲乙酮 65%的恒沸物，进高压塔，高压塔塔顶为含甲乙酮 50%的馏出液循环到塔 ，塔釜得到纯甲乙酮。
9、水在塔中是难挥发组分，甲乙酮在塔中是难挥发组分。 2、根据此图说明实线和虚线代表何种体系？并分析原因。答：从图看出：实线体系加入萃取剂之后，在高浓度区 变化比较大，说明此体系是正P偏差体系；虚线体系加入萃取剂之后，在低浓度区 变化比较大，说明此体系是负偏差体系。说明溶剂对 大的作用较小，对 小的作用较大。因为：当无溶剂存在时，由（1）式知，温度固定， 值大，使 值越大，则当有溶剂存在时， 值大， （）式值112xA 112xA反而小， 值越小，即溶剂对其作用也越小。p（1） 120lgxA （2）1121lxPPp 12xA4五、简答题（本大题 15 分，每小题 5 分） 1、在 A-B 双压
10、精馏操作中， A 塔的操作压力为 20atm，塔底产品经节流阀后很快进入 B 塔。B 塔的操作压力为 10atm，试问：（1）液体经节流后会发生哪些变化？（2）如果 B 塔的操作压力为 5atm 时，与 10atm 操作情况有何不同？答：（1）经节流后有气相产生，由于气化要吸收自身的热量，系统温度将降低。（2）B 塔的操作压力为 5atm 时比操作压力为 10atm 时气化率大，温度下降幅度也大。2、试分析多组分精馏在最小回流情况下，恒浓区出现的位置（按清晰分割处理，分只有轻非关键组分的物系、只有重非关键组分的物系两种情况论述） 。答：进料中恒浓区出现的位置与进料中有无非分配组分有关。可分两种
11、情况讨论。(1) 只有轻非关键组分的物系：按清晰分割处理，则轻组分为非分配组分，上恒浓区在进料板上，而下恒浓区出现在提馏段的中间。(2)只有重非关键组分的物系：按清晰分割处理，则重组分为非分配组分，上恒浓区在精馏段的中间，而下恒浓区出现在进料板上。3、恒沸精馏与萃取精馏的异同点。答：相同点：都加入第三组分，形成非理想溶液；都提高相对挥发度；都应用物料衡算、热量衡算和相平衡关系式。不同点：恒沸精馏加入恒沸剂形成恒沸物，沸点低，从塔顶出来；萃取精馏不形成恒沸物，沸点高，从塔底离开。六、计算题（本大题 21 分，每小题 7 分） 、试求氨仿（1） 乙醇（2）在共沸温度为 55时的共沸组成和总压力。
12、（下式中 的单位是； 的单tP位是 mmHg）已知：)6.1590(ln21xx )6.142(ln212xxtP738.g 050g.873.Pt解：温度为 55，则由饱和蒸汽压公式得 1p2p由恒沸物的特点有： 01221ln52007 2008 学 年 第 1、 2学 期 分 离 工 程 课 程 期 末 考 试 试 卷 （ B卷 ） 答 案 及 评 分 标 准注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:化学化工学院专业:化工班级:04-姓名:学号:得分：得分：由于 2121221 6.4.59.lnxx故 212128.037.l121
13、x由上式解得： 475.4 分202x由活度系数公式得： .132所以 3 分00186.795pxpKPa2、用郭氏法计算简单吸收塔的设计变量（1）固定设计变量数；（2）可调设计变量数；（3）两者可取的变量；（4）写出吸收塔工艺计算设计型和操作型命题。解：（1）按郭氏法有：固定设计变量 ：混合气体进料变量数为 C2ExN吸收剂进料变量数为 压力等级数为 1 所以 5ExNC（2）可调设计变量 ：串级单元 1 个，11=1a加料板 1 个，10=0 所以 4 分EaN（3） ：塔压 1 个，混合气体进料温度 1 个、进料的压力 1 个、流率 1 个、进料中组分ExN的浓度 C1 个；吸收剂进料
14、温度、压力、流率、浓度 C-1 个，共 C+2 个。：设计型：关键组分的分离要求（吸收率 ） ；Ea 关操作型：吸收塔的理论板数。6（4）吸收塔工艺计算命题设计型：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率，吸收剂的组成、温度、压力、流率，吸收塔操作压力和对关键组分的分离要求，计算完成吸收塔操作所需要的理论板数，塔顶尾气的量和组成，塔底吸收剂量和组成。操作型：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率，吸收剂的组成、温度、压力，吸收塔操作压力，对关键组分的分离要求和理论板数，计算塔顶加入的吸收剂的量，塔顶尾气量和组成，塔底吸收剂的量和组成。 3 分3、在某吸收塔中用烃油吸收含 95%乙烷，5% 正丁烷
15、（摩尔百分率）的气体，采用的油气比为 1:1，平均操作温度为 26，操作压力为 3 大气压。今要从气体中回收 90%的正丁烷，求所需要的理论板数，并讨论下列情况理论板数的变化（1）降低操作温度；（2）增加油气比；（3）增加操作压力。操作条件下各组分的平衡常数关系式如下：乙 烷 467.513.0tm正丁烷 ( t 的单位为)81.2.解：关键组份的平衡常数 =0.028526+0.08571=0.82671关关键组分的吸收因子计算 1.20.867LAVm理论板数的计算 4 分.09lglg14.N（1）降低操作温度时，平衡常数 m 减小，在吸收平衡相图上，平衡线斜率减小，使得平衡线与操作线距离增加，吸收推动力增加，所以理论板数减小。（2）增加油气比时，操作线斜率增加，使得平衡线与操作线距离增加，吸收推动力增加，所以理论板数减小。（3）增加操作压力时，平衡常数 m 减小，在吸收平衡相图上，平衡线斜率减小，使得平衡线与操作线距离增加，吸收推动力增加，所以理论板数减小。 3分1
