化工原理试题库答案(下册,总)..pdf
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1、化工原理试题库(下册) 第一章蒸馏 一、选择题 1.当二组分液体混合物的相对挥发度为_C_时,不能用普通精馏方法分离。 A.3.0 B.2.0 C.1.0 D.4.0 2.某精馏塔用来分离双组分液体混合物,进料量为100kmol/h,进料组成为 0.6 ,要求塔顶产 品浓度不小于 0.9,以上组成均为摩尔分率,则塔顶产品最大产量为_B_。 A.60.5kmol/h B.66.7Kmol/h C.90.4Kmol/h D.不能确定 3.在t-x-y相图中,液相与气相之间量的关系可按_D_求出。 A.拉乌尔定律B.道尔顿定律C.亨利定律D.杠杆规则 4.q线方程一定通过 Xy直角坐标上的点 _B_
2、。 A.(Xw,Xw) B(XF,XF) C(XD,XD) D(0,XD/(R+1) 5.二元溶液的连续精馏计算中,进料热状态参数q的变化将引起(B)的变化。 .平衡线.操作线与 q 线.平衡线与操作线.平衡线与 q 线 6.精馏操作是用于分离(B) 。 .均相气体混合物.均相液体混合物.互不相溶的混合物.气液混合物 7.混合液两组分的相对挥发度愈小,则表明用蒸馏方法分离该混合液愈_B_。 A 容易; B 困难; C 完全; D 不完全 8.设计精馏塔时,若、 xF、xD、xW 均为定值,将进料热状况从q=1 变为 q1,但回流比 取值相同,则所需理论塔板数将_B_,塔顶冷凝器热负荷 _C_
3、,塔釜再沸器热负荷 _A_。 A 变大, B 变小, C 不变, D 不一定 9.连续精馏塔操作时,若减少塔釜加热蒸汽量,而保持馏出量和进料状况(F, xF,q )不变 时,则 L/V_B_ ,L/V_A_,xD_B_ ,xW_A_ 。 A 变大, B 变小, C 不变, D 不一定 10. 精馏塔操作时,若、 xF、 q, 加料板位置、和不变,而使操作压力减小, 则 xD_A_, xw_B_。 A 变大, B 变小, C 不变, D 不一定 11. 操作中的精馏塔,保持F,xF,q,D 不变,若采用的回流比R 2D xB. 1D x= 2D xC. 1D xR2D.无法判断 31.用精馏塔完
4、成分离任务所需的理论板数为8(包括再沸器) ,若全塔效率为50%,则塔内实际板数为 (C ) 。 A.16 层B.12 层C.14 层D.无法确定 32.在常压下苯的沸点为80.1,环己烷的沸点为80.73,欲使该两组分混合液得到分离,则宜采用 (C ) 。 A.恒沸精馏B.普通精馏C.萃取精馏D.水蒸气精馏 33.精馏操作中,若将进料热状况由饱和液体改为冷液体进料,而其它条件不变,则精馏段操作线斜率 (C ) ,提馏段斜率(B ) ,精馏段下降液体量(C ) ,提馏段下降液体量(A ) 。 A.增大B.减小C.不变D.无法判断 34.若连续精馏过程的进料热状况参数q=1/3,则其中气相与液相
5、的摩尔数之比为(C ) 。 A.1/2 B.1/3 C.2 D.3 35.溢流液泛是由于(A )造成的。 A.降液管通过能力太小B. 液流分布不均匀 C.塔板上严重漏液D.液相在塔板间返混 36.直接水蒸气加热的精馏塔适用于(分离轻组分水溶液)的情况,直接水蒸气加热与间接水蒸气加热相 比较,当xD、xW、 R、q、回收率相同时,其所需理论板数要(A ) A.多B.少C. 相等D.无法判断 37.在精馏塔的设计中,设计思想是:在全塔汽液两相总体呈( A )接触,而在每一块塔板上汽 液两相以( C )方式接触。 A.逆流 B.并流 C.错流(D)不确定 38.某精馏塔内,进料热状况参数为1.65
6、,由此可判定物料以( D )方式进料。 (A)饱和蒸汽(B)饱和液体(C)过热蒸汽(D)冷流体 39.两组分的相对挥发度越小,则表示分离物系越( D ) A.容易 B.减少 C.完全 D.不完全 二、填空题 1. 某连续精馏塔中,若精馏段操作线的截距为零,则馏出液流量为_。 2. 当分离要求和回流比一定时,_ 进料的 q值最小,此时分离所需的理论塔板数 _ 。 3. 蒸馏是指 _ 的化工单元操作。 4. 在 精 馏 塔 实 验 中 , 当 准 备 工 作 完 成 之 后 , 开 始 操 作 时 的 第 一 项 工 作 应 该 是 _ 。 5. 实现精馏操作的必要条件是_ 和_ 。 6. 恒摩尔
7、流假设成立的主要条件是_ 。 7. 某精馏塔设计时, 若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热,而保持 x(F), , , x(D)不变,则将 _,x(w)将_,提馏段操作线斜率将 _,理论 板数将 _。 8. 在只有一股进料无侧线出料的连续精馏操作中,当体系的压力、进料组成、塔顶、塔底产 品组成及回流比一定时,进料状态q 值愈大,提馏段的斜率就愈,完成相同的分离 任务所需的总理论板数就愈,故 5 种进料状态种中,进料所需的理论板 数最少。 9. 直接蒸汽加热与水蒸汽蒸馏虽都是向釜液直接通入蒸汽,但其目的并不相同。前者是 _ ,而后者 _ 。 10. 操作中,若提馏段上升蒸汽量V 增加,而回
8、流量和进料状态(,xF,q)仍保持不变, 则 R_,xD_,xw_,L/V_。 11. 操作时,若、xF、 q,加料板位置、不变,而使操作的总压力增大, 则 xD _, xW _ 12. 精馏塔的塔顶温度总低于塔底温度,其原因之一是 _ ,原因之 二是_ 。 13. 精馏塔设计中,回流比越 _ 所需理论板数越少,操作能耗_ 。但随着 回流比的逐渐增大,操作费用设备费的总和将呈现_变化过程。 14. 恒沸精馏与萃取精馏主要针对_的物系,采取加入第三组分的办法以改变原物系的 _。 15. 精馏设计中,当进料为气液混合物,且气液摩尔比为2:3,则进料热状态参数q 值等 于。 16. 填料塔用于精馏过
9、程中,其塔高的计算采用等板高度法,等板高度是指; 填料层高度 Z= 。 17. 简单蒸馏与精馏的主要区别是 _ 18. 精馏的原理是 _。 19. 精馏过程的恒摩尔流假设是指_ 。 20. 进料热状况参数的两种定义式为q=_和 q=_,汽液混合物进. 料时q 值范围 _。 21. 精馏操作中,当回流比加大时,表示所需理论板数_,同时,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消 耗量 _,塔顶冷凝器中,冷却剂消耗量_,所需塔径 _。 22. 精 馏 设 计 中 , 随 着 回 流 比 的 逐 渐 增 大 , 操 作 费 用 _ , 总 费 用 呈 现 _ 的变化过程。 23. 精馏操作中,当回流比加大时,表示所需
10、理论板数_,同时,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消 耗量 _,塔顶冷凝器中,冷却剂消耗量_,所需塔径 _。 24. 某填料精馏塔的填料层高度为米,完成分离任务需要块理论板(包括塔釜) ,则等板高度 (HETP ) _。 25. 总压为 1atm,95 温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为1168mmHg 与 475mmHg ,则平衡时苯的汽相组 成 _ ,苯的液相组成_(均以摩尔分率表示)。苯与甲苯的相对挥发度 _。 26. 精馏处理的物系是_混合物,利用各组分_的不同实现分离。吸收 处理的物系是_混合物,利用各组分_的不同实现分离。 27. 精馏操作的依据是。 实现精馏操作的必要条件 是和。 28. 气
11、液两相呈平衡状态时,气液两相温度,液相组成气相组成。 29. 用相对挥发度 表达的气液平衡方程可写为。 根据 的大小,可用 来,若 =1,则表示。 30. 在精馏操作中,若降低操作压强,则溶液的相对挥发度,塔顶温度,塔釜温 度,从平衡角度分析对该分离过程。 31. 某两组分体系,相对挥发度=3,在全回流条件下进行精馏操作,对第n、n+1 两层理论板(从塔顶往 下 计 ), 若 已 知, .则 。 全 回 流 操 作 通 常 适 用 于 或。 32. 精馏和蒸馏的区别在于;平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在 于。 33. 精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度,其原因是和 34. 。 35. 在总压为10
12、1.33kPa, 温度为 85下,苯和甲苯的饱和蒸气压分别为、kPapA6.113 0 ,kPapB46 0 则 相对挥发度 = ,平衡时液相组成 A x,气相组成为 A y。 36. 某精馏塔的精馏段操作线方程为275.072.0xy,则该塔的操作回流比为,馏出液组成 为。 37. 最小回流比的定义是,适宜回流比通常取为Rmin。 38. 精馏塔进料可能有种不同的热状况,当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3 时,则进料热 状况 q 值为。 39. 在某精馏塔中, 分离物系相对挥发度为2.5 的两组分溶液, 操作回流比为3,若测得第 2、3 层塔板(从 塔顶往下计)的液相组成为,、4.045
13、.0 32 xx流出液组成xD为 0.96(以上均为摩尔分率) ,则第 3 层 塔板的气相莫弗里效率为EMV3= 。 40. 在精馏塔设计这, 若保持 F xF、Dq、不变,若增加回流比R, 则 D x, w x, VL /。 41. 在精馏塔设计中,若 F xF、 WD xx 、及R一定,进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体,则所需理论 板数 T N。精馏段上升蒸气量V、下降液体量L;提馏段上升蒸气量 V,下降液体量 L。 42. 操作中的精馏塔,增大回流比,其他操作条件不变,则精馏段液气比VL /,提馏段液气比 L/ V, D x, w x。 43. 操作中的精馏塔保持 F xF、Vq、不变,
14、若釜液量W增加,则 D x, w x, VL /。 44. 在连续精馏塔中,若 F x、 D x、R、FDq/、相同,塔釜由直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热,则所需 理论板数 T N, w x。 45. 恒沸精流与萃取精馏的共同点是。两者的主要区别是 和。 三、计算题 1.某二元混合液含易挥发组分0.35,泡点进料,经连续精馏塔分离后塔顶产品浓度为0.96, 塔底产品浓度为0.025(以上均为易挥发组分的摩尔分率) ,设满足恒摩尔流假设,试计 算:(1)塔顶产品的采出率D/F 为多少?( 4 分) ;(2)如果回流比 R 为 2,请分别求出精馏 段、提馏段操作方程。 2.用一常压连续精馏塔分离苯甲
15、苯混合液,原料液入塔时其中蒸气量和液体量的千摩尔 之比为 2:3。每小时处理量料液60kmol/h, 料液中含苯 50,所得残液含苯5,馏出 液中含苯 98(以上组成均为摩尔百分率 ),苯对甲苯的平均挥发度为2.5,试求:馏出 液和残液量? R2R 小时的操作回流比?该操作条件下,精馏段和提馏段操作线方 程式? 3.在常压精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为100kmol/h,进料组成为xF=0.5, 塔顶组成为xD=0.98(均为摩尔分数);进料为泡点进料;塔顶采用全凝器,泡点回流, 操作回流比为最小回流比的1.8 倍;在本题范围内气液平衡方程为:y=0.6x+0.43,气相默 弗里效
16、率 Emv=0.5。若要求轻组分收率为98%,试计算: (1)塔釜馏出液组成;(2)精馏 段操作线方程;(3)经过第一块实际板气相浓度的变化。 4.用一连续精馏塔分离由组分A、B 组成的理想混合溶液。原料液中含A 为 0.40,馏出液 中含 A 为 0.95(以上均为摩擦分率),已知进料热状况q 为 0.6,最小回流比为 1.50,试 求相对挥发度 值? 5.用一提馏塔分离某水溶液(双组分体系,水为重组分),原料液量为100kmol/h,泡点进 料,进料组成为 40,塔顶蒸汽全部冷凝成液体产品而不回流,其组成为70(以上组 成均为轻组分的摩尔分率) 。轻组分回收率为 98,直接用水蒸汽加热。假
17、设塔内为恒摩 尔溢流和汽化,操作条件下两组分的平均相对挥发度为4.5,每层塔板用气相表示的单板 效率为 70,求釜液组成及从塔顶第二层实际板下降的液相浓度。 6.用一连续精馏塔在常压下分离苯甲苯液体混和物。在全浓度范围内,体系的平均相对 挥发度为 2.5。泡点进料,进料量为100kmol/h。进料中苯含量为0.4(摩尔分率 )。规定塔 顶产品中苯的含量为0.9,苯的回收率为 95以上。塔顶采用全凝器,泡点回流,回流比 取为最小回流比的1.5 倍,塔釜采用间接蒸汽加热。求(1)塔底产品浓度;(2)精馏段 操作线方程和提馏段操作线方程; (3)从塔顶开始数起,离开第二块板的液相组成(小 数点后取三
18、位数)。 7.苯、甲苯两组分混合物进行常压蒸馏,原料组成X(苯)0.7,要求得到组成为 0.8 的塔顶 产品(以上均为摩尔分率) ,现用以下三种方法操作:连续平衡蒸馏、简单蒸馏(微分蒸 馏) 、连续蒸馏。在三种情况下,塔顶用一分凝器,其中50%的蒸汽冷凝返回塔顶。出冷 凝器的蒸汽与冷凝液体呈平衡。对每种方法进料量均为100kmol/h,问塔顶、塔釜产量各 为多少?汽化量为多少?已知=2.46。 8.在常压连续精馏塔中,分离苯甲苯混合液。原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯 0.4 (摩尔分率,下同)泡点进料。馏出液组成为0.9,釜液组成为0.00667,操作回流比为 最小回流比的 1.
19、5 倍,操作条件下平均相对挥发度为2.5, 试求: (1) 提馏段操作方程 (2) 离开第二层理论板(从塔顶往下数)的气相组成y2 9.在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液。原料液组成为0.5(摩尔分率,下同)饱和 气体进料。馏出液组成为0.9,釜液组成为 0.05,操作回流比为最小回流比的2.0 倍,操 作条件下平均相对挥发度为3.0,试求: (1)提馏段操作线方程(2)离开第二层理论板 (从塔顶往下数)的气相组成y2 . 10. 在常压连续精馏塔中,分离两份理想溶液。原料液组成为0.5(摩尔分率,下同),饱和 蒸汽进料,馏出液组成为0.9,釜液组成为 0.05。操作回流比为最小回流比的2
20、 倍。操作 条件下平均相对挥发度为3.0,试求: (1)提馏段操作线方程(2)离开第二层理论板 (从塔顶往下数)的气相组成y2。 11. 试计算压力为 101.33KPa,温度为时 84,苯 -甲苯物系平衡时,苯与甲苯在液相和气相 中的组成。 (818.0 A x92.0 A y) 12. 苯-甲苯混合液初始组成为0.4(摩尔分率,下同),在常压下加热到指定温度,测得平衡 的液相组成 x 为 0.257、汽相组成 y 为 0.456,试求该条件下的液化率。(q=0.281) 13. 4.某两组分混合气体,其组成6 .0y(摩尔分率) ,通过部分冷凝将蒸汽量中的 3 2 流量冷 凝为饱和液体,试
21、求此时的气、液相组成。气液平衡关系为549.046.0xy(5085.0x; 783.0y) 14. 5.在连续精馏塔中分离两组分理想溶液,原料液流量为 75kmol/h,泡点进料。 精馏段操作 线方程和提馏段操作线方程分别为263.0723.0xy和018.025.1xy试求精馏段及 提馏段的上升蒸汽量。 (hkmolVV/3.142) 15. 6.在常压连续精馏塔中,分离含甲醇为0.4(摩尔分率)的甲醇 -水混合液。试求进料温度 40为时得 q 值。 已知进料泡点温度为75.3。 操作条件下甲醇的汽化潜热为1055KJ/kg、 比热为 2.68KJ/(kg.);水的汽化潜热为2320KJ/
22、kg,比热为 4.19KJ/(kg.)。 16. 7将含易挥发组分为24%的原料加入一连续精馏塔中,要求馏出液组成为95%,釜液组 成为 3%(均为易挥发组分的摩尔分率)。已知进入冷凝器中蒸汽量为850kmol/h,塔顶 回流液量为 670kmol/h,试求塔顶、塔釜产品量及回流比。(D=180kmol/h ; W=608.6kmol/h ; R=3.72) 17. 用板式精馏塔在常压下分离苯甲苯混合液,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热,平 均相对挥发度为 2.47,进料为 150kmol/h、组成为 0.4(摩尔分率)的饱和蒸汽,回流比 为 4,塔顶馏出液中苯的回收率为0.97,塔釜采出液中
23、甲苯的回收率为0.95,求:() 塔顶馏出液及塔釜采出液的组成;(2)精馏段及提馏段操作线方程;(3)回流比与最 小回流比的比值。( 0.928、0.021;精馏线 y=0.8x+0.1856、提馏线 y=1.534x-0.0112; R/Rmin=1.4) 18. 在由一层理论板和塔釜组成的精馏塔中,每小时向塔釜加入苯甲苯混合液100kmol,含 苯量为 50%(摩尔,下同),泡点进料,要求塔顶馏出液中含苯量为80%,塔顶采用全 凝器,回流液为饱和液体,回流比为3,相对挥发度为2.5,求每小时获得的塔顶馏出液 量,塔釜排出液量及浓度xw。 (D=17.0kmol/h, W=83.0kmol/
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