2007—2008學年第1、2學期分離工程課程期末考試試卷（A卷）答案及評分標準題號一二三四五六七八九十總分得分本試卷共六道大題，滿分為100分，考試時間為120分鐘。注意：裝訂一、填空題（本大題20分，每空1分）線左側請不要答題，請不要在試卷上書寫與考試無關的內容，否則將按相應管理規定處理。1、分離工程分為(機械分離法)和(傳質分離法)兩大類。2、對拉烏爾定律產生偏差的溶液稱為(非理性溶液)或(實際溶液)。3、對于能生成二元恒沸物的物系來說，在恒沸點處氣液相兩相組成（相等）。在恒沸點兩側組分的揮發能力（不同或相反）。院系:化學化工學院4、端值常數A為(0)時系體為理想溶液，A為(<0)時系體為負偏差溶液。5、用郭氏法分析，串級單元的可調設計變量為（1），側線采出板的可調設計變量為（0）。專業:化工6、根據萃取精餾原理，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）偏差的非理想溶液。班級:04-7、萃取精餾塔中，當原料以液相加入時，則提餾段中的溶劑濃度將會因料液的加入而變得比精餾段（低），此時為了保證整個塔內萃取劑的濃度，常將部分溶劑隨（料液）一起加入。姓名:8、恒沸精餾過程恒沸劑的加入不僅影響原溶液組分原(揮發度或相對揮發度a)，同時與溶液中的一個或幾個組分形成恒沸物，當形成最低溫度的恒沸物時恒沸劑從塔（頂）出來。學號:9、在多組分精餾過程中，由芬斯克公式計算的最少理論板數決定于兩組分的分離要求和（揮發度或相對揮發度），與進料組成（無關）。a10、吸附負荷曲線是以（吸附劑中吸附質的濃度）為縱坐標繪制而成，透過曲線是以（流出物中吸附質的濃度）為縱坐標繪制而成。1二、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下達到汽液平衡，液相和汽相組成分別為x,y1，若體系加入10mol1x',y1'，則（C）1的組分（1），在相同T、P下使體系重新達到汽液平衡，此時汽、液相的組成分別為（A）x'x和y'y（B）x'x和y'y11111111（C）和xx1y'y1（D）不確定'112、對于絕熱閃蒸過程，當進料的流量組成及熱狀態給定之后，經自由度分析，只剩下一個自由度由閃蒸罐確定，則還應該確定的一個條件是（D）（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A為易揮發組分，液相組成x0.5時泡點為t，與之相平衡的氣相組成y0.75時，A1A相應的露點為t，則2（A）（A）tt（B）（C）（D）不能確定tt1tt121224、用郭氏法分析可知理論板和部分冷凝可調設計變量數分別為（A）（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，則此二元物系所成形的溶液一定是（A）（A）正偏差溶液（B）理想溶液（C）負偏差溶液（D）不一定6、用純溶劑吸收混合氣中的溶質，逆流操作，平衡關系滿足亨利定律。當入塔氣體濃度y上升，而其它入塔條1件不變，則氣體出塔濃度y和吸收率的變化為（C）2（A）y上升，下降（B）y下降，上升（C）y上升，不變（D）y上升，變化不確定22227、逆流填料吸收塔，當吸收因數A1且填料為無窮高時，氣液兩相將在哪個部位達到平衡（B）(A)塔頂(B)塔底(C)塔中部(D)塔外部8、平衡常數較小的組分是（D）（A）（A）（A）難吸收的組分（B）較輕組份（C）揮發能力大的組分（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參數與吸附質分壓或濃度的關系曲線。(A)平衡吸附量(B)吸附量(C)滿吸附量(D)最大吸附量10、液相雙分子吸附中，U型吸附是指在吸附過程中吸附劑(A)始終優先吸附一個組分的曲線(C)溶質先吸附，溶劑后吸附(B)溶質和溶劑吸附量相當的情況(D)溶劑先吸附，溶質后吸附22007—2008學年第1、2學期分離工程課程期末考試試卷（A卷）答案及評分標準三、判斷題（本大題14分，每小題2分，對的打√，錯的打×）1、對拉烏爾定律有偏差的物系一定是恒沸體系。…………（×）2、絕熱閃蒸過程，節流后的溫度降低。…………………（√）1y/k13、若組成為z的物系，，且，其相態為氣液兩相。………………（√）iiiii注意：裝訂線左側請不要答題，請不要在試卷上書寫與考試無關的內容，否則將按相應管理規定處理。4、在精餾操作中回流比是可調設計變量。………………（√）……（×）5、在萃取精餾操作中，液相流率總是大于氣相流率。6、在萃取精餾中所選的萃取劑使值越大，溶劑的選擇性越大。……（√）p17、吸收中吸收因子小的組分是易于吸收組分。…………（×）四、分析題（本大題10分，每小題5分）院系:化學1、分析下圖的點E，D，C三點表觀吸附量為什么等于零？曲線CD及DE說明了溶質優先被吸附還是溶劑優先被吸附？為什么？化工學院答：C，E點為純溶液，所以吸附前后無濃專業:化工度變化，表觀吸附量為零。D點，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說明了溶質優先被吸附，曲線DE說明了溶劑優先被吸附。班級:04-2、預將甲苯-烷烴二元恒沸物進行分離，現以甲醇為恒沸劑分離甲苯-烷烴的流程如圖，分姓名: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：學號: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。脫水塔：塔底為水，塔頂為甲醇。相圖如下：3烷烴二元恒沸物（恒沸精餾塔頂）二元恒沸物原料甲醇甲苯（脫甲醇塔底）二元恒沸物恒沸精餾塔底（脫甲醇塔頂）五、簡答題（本大題15分，每小題5分）1、試指出逐級計算法計算起點的確定原則（按清晰分割處理，分只有輕非關鍵組分的物系、只有重非關鍵組分的物系兩種情況論述）。答：逐級計算法計算起點的確定原則是以組分的組成估算最精確、誤差最小的那塊板開始逐板計算。按清晰分割處理，輕非關鍵組分全部進入塔頂，重非關鍵組分全部進入塔底。只有輕非關鍵組分的物系，從塔頂開始計算比較準確；只有重非關鍵組分的物系，從塔底開始計算比較準確。2、以C-C為例，C、C為輕重關鍵組分（LK和HK），C、C為輕重組分（LNK和HNK）。按清晰分割處142314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，并簡述各區的作用。答：按清晰分割處理時，此體系將塔分成6個區。區域C的作用是將氣相中重組分變為零，出現逆行分餾現象；區域D的作用是將下流的液相中輕組分變為零，出現逆行分餾現象；然后進入上恒濃區B和下恒農區E，在恒濃區內各組分濃度不變；在區域A內，重關鍵組分的濃度降到設計所規定的數值，輕關鍵組分的濃度經歷最高值后降至規定值，輕組分的濃有度所升高；在區域F內，輕關鍵組分的濃度降到設計所規定的數值，重關鍵組分的濃度經歷最高值后降至規定值，重組分的濃有度所升高。3、在萃取精餾中，對A'0的體系，分析萃取劑的選擇性與溶液濃的度關系？12。答：依據lnxAA12xA2p12Pp1p12112，AA12x2121當A'0時，lnxA12P121ppp12A12x0，ln01，高濃區度有利。高濃區度1212PP121211242007—2008學年第1、2學期分離工程課程期末考試試卷（A卷）答案及評分標準六、計算題（本大題21分，每小題7分）1、二元理想溶液。如果在t℃時p0A=0.4atm，0=1.2atm。問（1）將氣缸中含50%A的二元混合氣體恒溫t℃緩慢壓縮，凝出第一滴液滴時物系的總壓及該液滴的組成為多少？在相應的注意：裝訂示意圖中標出所求的參數。（pB2）二元溶液使其在101.33KPa下的泡點為t℃，該溶液的組成為多線左側請不少？在相應的示意圖中標出所求的參數。要答題，請p0.4101.3340.532KPap1.2101.33121.60KPa解：(1)A不要在試卷上書寫與考試無關的內容，否則將按相應管理規定處理。Bppp0B根據露點方程yA得P=60.8KPaAPpp00BApp060.8121.60.75圖略xA(4分)Bp0p040.532121.6ABppB0p0ApB0院系:化學101.33121.60.25(2)根據泡點方程xA化工學院40.532121.6yp0x40.5320.250.1A氣相組成為圖略(3分)AAp101.33專業:化工()1），甲醇（2）的相對揮發度，溶液組成為，，12Px0.1x0.152、求醋酸甲酯（12x0.75，系統溫下度飽和蒸汽壓數據為P113.322KPa，P83.911KPa，其雙組分溶00P12馬格勒斯常數為A0.447，A0.360，A0.820，A0.411，A0.220，液的班級:04-122PP121P2A1.300。（按對稱系統計算）1P2lg()A'(xx)x(A'A')解：馬格勒斯方程為(3分)1P1221P1P2P姓名:AA210.4470.4110.429A'12求對稱系統的端值常數1222學號:AA10.8201.3001.06A'1P1PP22AAP0.3600.2200.29A'1PP2222lg()0.429(0.150.1)0.75(1.060.29)0.021450.57750.599P則12(4分)53、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，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；（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℃)NN2025%5(1)溫度理實解：AN1Ak0.9A610A90A1.203AK=1(舍去)kA1kkN1kkL111.203KA1K0.02857t0.08571解得t=26.09℃kVKKKK(2)各組份的平衡常數k=0.13333×26.09=5.46667=8.945k=0.06667×26.09+1.13333=2.873