化工原理下册陆美娟

1、依据挥发能力不同，采取多次同时进行的部分气化和部分冷凝手段来分离混合物的操作称 D 。

A、简单蒸馏 B、平衡蒸馏 C、闪蒸 D、精馏ss 2、精馏塔沿塔上行温度和浓度的变化关系是 B 。

A、温度升高、轻组分浓度升高 B、温度降低、轻组分浓度升高 C、温度升高、轻组分浓度降低 D、温度降低、轻组分浓度降低 3、精馏过程的操作线为直线，主要基于 C 。

A、塔顶泡点回流 B、理想物系 C、恒摩尔流假定 D、理论板假定

4、当回流比逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理

论板数 B 。

A、逐渐减少 B、逐渐增多 C、不变 D、不能确定 5、全回流时，y-x图上精馏塔操作线的位置 C 。

A、在对角线之上 B、在对角线与平衡线之间 C、与对角线重合 D、在对角线之下

6、在吸收传质过程中，它的方向和限度将取决于吸收质的气液两相平衡关系。若要进行吸

收操作，则应控制 A _。

A. PAPA B. PAPA

C.PAPA

7、分子扩散的推动力是 B 。

A、温度差 B、浓度差 C、压强差 D、高度差 8、对于同种气体溶质来说，溶解度随温度升高而____B____

A、升高 B、降低 C、不变 D、不能确定 9、在Y—X图上，吸收操作线与平衡线的关系是 A 。

A、操作线总在平衡线的上方 B、操作线总在平衡线的下方 C、操作线先在平衡线的上方，然后越过平衡线 10、吸收操作，当液气比增大时，则吸收推动力 B 。 A、减小 B、增大 C、不变 D、不能确定 （1-5）DBCBC （6-10）ABBAB 二、填空题（20分、每空1分）

1、当回流比一定时，5种进料状况中，冷液进料q值最 ，进料温度最 ，加料位置最 ，提馏段操作线与平衡线之间距离最 ，所需理论塔板数最 。大、低、高、远、少

2、精馏操作中，增大回流比，则使精馏段液气比L/V ，提馏段液气比L1/V1 。增大、减少

3、全回流操作时，D= ，W= ，F= ，回流比R= ，操作线斜率= ，所需理论塔板数N最 。0、0、0、∞、1、少

4、对于同种气体溶质来说，溶解度随温度升高 ，因此升温对吸收 。降低、不利

5、实验室用水逆流吸收空气中的氨，当水量和空气量一定时，增加氨量，则入塔气体浓度

______，尾气浓度_____,吸收液浓度______。5、升高、升高、升高

6、易溶气体的吸收阻力主要集中在_______________一侧，称_______膜控制。6、虚拟液

膜（液膜）、液

三、判断题（10分，对打√，错打X）

1、完全气化和完全冷凝可使混合物分离。 （ ） 2、最小回流比就是理论板数无穷小时的回流比。 （ ） 3、溶解度系数和亨利系数与液相总浓度无关。 （ ） 4、增加液气比，吸收液中溶质浓度降低，而回收率增加。 （ ）

5、吸收塔只能用填料塔，不能用板额式塔。 （ ） X X X√X

四、简题（10分、每小题2分） 试说明精馏操作中“回流”的作用。

答：回流是精馏的必要条件，有回流才能保证精馏塔的温度梯度和浓度梯度，才能保证塔内同时存在气液两相，才能传质传热使混合物有纯度较高的分离。 欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？

答：提高液气比；升压降温；增加填料层高度；使用高效填料，增加湍动程度；降低吸收剂入塔浓度。

3、精馏塔顶产品轻组分浓度降低，如何操作才能恢复正常？

答：增加回流比可提高XD，只增加回流比，馏出液量D会降低，如达不到要求的轻组分回收率时，可加大再沸器热负荷，增大塔内气体量，同时提高冷凝器热负荷，保证全部蒸汽被冷凝并达到要求温度，通过以上操作可恢复正常。

4、设计吸收塔时，吸收剂入塔浓度X2增大对填料层高度有何影响，为什么？

答：吸收剂入塔浓度增加，所需填料层高度增加。因为吸收剂入塔浓度增加会使传质推动力下降，完成同样传质任务所需传质面积增大，固所需填料层高度增加.

5、某逆流吸收塔，Y*=mX，Y1和已知，X2=0，S=1，如何确定平均传质推动力。 答：ΔYm=Y1-Y1*=Y2-Y2*=Y2=Y1（1-η） 五、图解法求理论塔板数（8分） 已知、R（R>Rmin）、XD、XW、XF，露点进料，塔釜使用再沸器间接加热，塔顶使用全凝器泡点回流。写出图解法求理论塔板数的步骤并画出示意图。

绘y-x图和对角线

根据yx绘平衡曲线

1(1)xxD绘精线，根据XF和q绘q线，根据XW绘提线 R1根据XD和

绘三角形梯级

六、计算题（32分）

1、某逆流吸收过程的相平衡关系Y*=X，Y1=0.1，X2=0.01。试求：（1）当吸收率为80%时，最小液气比为多少？（2）若将吸收率提高至85%，最小液气比又为多少？由此得出什么结论？（8分） 解：

（1）当吸收率为80%时

Y2=Y1(1-η)=0.1*（1-0.8）=0.02

（LS/VB）min=（0.1-0.02）/（0.1-0.01）=0.889 (4分) （2）若将吸收率提高至85%

Y2=Y1(1-η)=0.1*（1-0.85）=0.015

（LS/VB）min=（0.1-0.015）/（0.1-0.01）=0.944

要求的回收率越高最小液气比越大，即保证总费用最小原则下，分离要求越苛刻，所用吸收剂量越多。

2、用清水逆流吸收混合气体中的溶质A。混合气体的处理量为52.62kmol/h，其中A的摩尔分率为0.03，要求A的吸收率为95%。操作条件下的平衡关系为：Y*=0.65X。若取溶剂用量为最小用量1.4倍，求：①每小时送入吸收塔顶的清水量LS及吸收液浓度X1；②写出操作线方程（12分） 解：

y1=0.03 ; Y1=0.03/(1-0.03)=0.0309 ; Y2=Y1(1-η)=0.0309*(1-0.95)=0.00155

最小液气比（LS/VB）min=η.m=0.95*0.65=0.618 (4分) 操作液气比（LS/VB）=1.4*0.618=0.865

惰性气体量VB=52.62*（1-0.03）=51.0kml/h

吸收剂实际用量 LS=0.865*51.0=44.1kmol/h （4分） 吸收液浓度 X1=51*(0.0309-0.00155)/44.1=0.0339 操作线方程：Y=0.865X+0.00158

3、在一连续精馏塔中分离二元理想混合物，已知原料处理量100kmol/h，原料液组成xf=0.4（轻组分摩尔分率，下同），泡点进料，塔顶使用全凝器，泡点回流，操作回流比R=1.5Rmin，相对挥发度α=2.0，馏出液中轻组分回收率ηD=97%，釜残液组成xw=0.02。求：（1）馏出液组成xD，馏出液量D kmol/h；（2）操作回流比R；（3）离开塔顶第二块理论板（在精馏段内）的液相组成；（4）精馏段上升蒸气量V kmol/h和提馏段下降液体量L1kmol/h。（12分） 解：

（1）馏出液组成xD，馏出液量D kmol/h DXD=0.97*100*0.4=38.8 kmol/h

W=（100*0.4-38.8）/0.02=60 kmol/h D=100-60=40 kmol/h

XD=38.8/40=0.97 (3分) （2）操作回流比R

相平衡方程：y=2x/(1+x)

泡点进料 xq=xF=0.4 yq=2*0.4/(1+0.4)=0.571 最小回流比Rmin=(0.97-0.571)/(0.571-0.4)=2.33

回流比 R=1.5*2.33=3.50 (3分) （3）离开塔顶第二块理论板（在精馏段内）的液相组成 操作线方程：yn+1=0.778xn+0.216

y1=xD=0.97 x1=0.97/(2-0.97)=0.941 y2=0.778*0.941+0.261=0.948

x2=0.948/(2-0.948)=0.901 (3分) （4）精馏段上升蒸气量V kmol/h和提馏段下降液体量L1kmol/h V=(R+1)D=4.5*40=180 kmol/h L=RD=3.5*40=140 kmol/h

L1=L+F=140+100=240 kmol/h (3分填空题（20分） 1、蒸馏是根据 挥发能力不同 分离 均相混合物 的操作。 2、全回流时精馏塔 此时完成分离任务所需理论板为 最少 。

3、精馏塔气液混合物进料时，状态参数q值 ，进料方程线的斜率为 。

4、理论板指 ，且 相等。 5、理想溶液的相对挥发度为 ，反映该溶液 程度。

6、吸收操作中吸收剂用量大，则吸收推动力 ，出塔溶液浓度 。

7、系统压力 ，温度 ，有利吸收。

8、气膜控制的吸收过程，吸收阻力主要集中在 ，吸收质在溶剂中的溶解能力 。

9、吸收剂入塔浓度低，吸收 增大，所需传质面积 。

10、吸收操作时，易溶气体的E值 ，吸收质在气相平衡分压 ，溶解度系数 。 二、简答：（20分）

1、精馏塔中自上而下相邻的三块塔板，比较下列各值大小。 yn+1与yn ; Tn+1与tn; tn-1与Tn; yn与xn-1; Tn与tn

2、精馏塔中压强增大，其他条件不变，产品如何变化？

3、吸收操作线与相平衡线间垂直距离与水平距离反映了什么？

4、吸收操作时塔中吸收质扩散方式？

三、计算题：（10分、30分、20分）

1、分离苯和甲苯的精馏塔，常压操作，塔顶温度下苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为116.9kPa和46kPa，塔底温度下苯和甲苯的饱和蒸汽压各为204.2kPa和86kPa，求塔顶和塔底汽液相组成？塔中αm。 2、某轻组分含量为0.4的理想液以饱和液体相入塔分离，馏出液与釜残液轻组分含量为0.95和0.04（以上均为摩尔分率），操作回流比是最小回流比的 1.3倍，塔中平均相对挥发度2.5，试求精馏段和提馏段操作线方程，塔中第二块板上升的气相组成，在y—x图上画出操作线。

3、流量为1.26kg/s的空气含氨0.02（摩尔比，下同），拟用塔径为1m的吸收塔回收其中90％的氨，塔顶淋入摩尔比为4×10-4的稀氨水，操作液汽比是最小液汽比的 1.5倍，操作条件下Y*=1.2X，体积吸收系数Kya为0.052kmol/m3s,求填料层高度。 一、填空（每空2分）

1、挥发度、部分汽化、部分冷凝 2、无穷大、1 3、露点、泡点 4、增大、有利 5、气膜、气膜 6、传质、传热 7、越强、绝干空气 8、有关、无关 9、QD=0 QL=0 I1’=I2’ 二、简答（每题7分） 1 、作图略

2、直角梯级与相平衡线交点表示离开同一块理论板的气液相组成关系；与操作线交点表示两块板间相遇的上升蒸汽与下降液体组成关系。 3、作图略。 三．计算

1、Y1=0.02 y1=0.0196 (1分)

Y2=Y1(1-η)=0.002 （2分）

（LsYY2)min11.10 （3分） *VBX1X2VB1.26(10.0196)0.0426kmol/s （2分）

29VB1.044m （2分）

KYaYmX21ln[(1s)1s]5.31 （4分） 1sY2mX2HOGNOGZ=HOG×NOG=5.54m （1分）

2、F=D+w

FxF=DxD+WxW 得：D=61.11kmol/h ;W=38.89kmol/h （3分）

yn1xRxnD0.714xn0.271 (2分) R1R1ym1L'Wxmxw1.147xm0.00736 （5分） V'V'w10.0381w1 (2分)

3、

X1X20.005WL(H2H1)160kg/h

（3分）

GcW4848.48kg/h （3分）

X1X2Gc5034.8kg/h （2分） 1w1G1I1=I2

(1.01+1.88H1)t1+2490H1=(1.01+1.88H2)t2+2490H2 （4分） t2=69.07℃