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化工原理试题库答案解析((下册),总)

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X —y 直角坐标上的点___B_____。

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。 A.平衡线 B.操作线与q 线 C.平衡线与操作线 D.平衡线与q 线

6. 精馏操作是用于分离( B )。

A.均相气体混合物 B.均相液体混合物 C.互不相溶的混合物 D.气—液混合

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F、x F 、xD 、xW 均为定值,将进料热状况从q=1变为q>1,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___ ,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D和进料状况(F, xF,q )不

变时,则L/V___B___ ,L′/V′___A___,x D ___B___ ,x W ___A___ 。

A 变大,

B 变小,

C 不变,

D 不一定

10. 精馏塔操作时,若F、x F 、q ,加料板位置、D和R不变,而使操作压力减小,则x D ___A___,

x w ___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 ,x F ,q ,D 不变,若采用的回流比R< Rmin ,则x D

___B___,x w ___A___。 A 变大, B 变小, C 不变, D 不一定

12. 恒摩尔流假设是指 A 。

A 在精馏段每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等

B 在精馏段每层塔板上升蒸汽的质量流量相等

C 在精馏段每层塔板上升蒸汽的体积流量相等

D 在精馏段每层塔板上升蒸汽和下降液体的摩尔流量相等

13. 精馏过程的理论板假设是指 D 。

A 进入该板的气液两相组成相等

B 进入该板的气液两相组成平衡

C 离开该板的气液两相组成相等

D 离开该板的气液两相组成平衡

14. 精馏过程若为饱和液体进料,则 B 。

A q=1,L=L ‘

B q=1,V=V ’

C q=1,L=V

D q=1,L ‘=V ’

15. 全回流时的精馏过程操作方程式为 C 。

A y n = x n

B y n-1 = x n

C y n+1 = x n

D y n+1 = x n+1

16. 精馏是分离( B )混合物的化工单元操作,其分离依据是利用混合物中各组分( D )的差异。

A 、气体

B 、液体

C 、固体

D 、挥发度

E 、溶解度

F 、温度

17. 精馏过程的恒摩尔流假设是指在精馏段每层塔板( A )相等。

A 、上升蒸汽的摩尔流量

B 、上升蒸汽的质量流量

C 、上升蒸汽的体积流量

D 、上升蒸汽和下降液体的流量

18. 精馏过程中,当进料为饱和液体时,以下关系( B )成立。

A 、q =0,L =L ‘

B 、q =1,V =V

’ C 、q =0,L =V D 、q =1,L =L ‘

19. 精馏过程中,当进料为饱和蒸汽时,以下关系( A )成立。

A 、q =0,L =L ‘

B 、q =1,V =V

’ C 、q =0,L =V D 、q =1,L =L ‘

20. 精馏过程的理论板假设是指( D )。

A 、进入该板的气液两相组成相等

B 、进入该板的气液两相组成平衡

C 、离开该板的气液两相组成相等

D 、离开该板的气液两相组成平衡

21. 某二元混合物,若液相组成A x 为0.45,相应的泡点温度为1t ;气相组成A y 为0.45,相应的露点温

度为2t ,则( A )。

21.t t A ? 21.t t B = 21.t t C ? D.不能判断

22. 两组分物系的相对挥发度越小,则表示该物系用蒸馏分离越( B )。

A.容易

B.困难

C.完全

D.不完全

23. 精馏塔的操作线是直线,其原因是( D )。

A.理论板假定

B.理想物系

C.塔顶泡点回流

D.恒摩尔流假定

24. 分离某两元混合物,进料量为10kmol/h ,组成F x 为0.6,若要求馏出液组成不小于0.9,则最大的馏

出液量为( A )。

A.6.67kmol/h

B.6kmol/h

C.9kmol/h

D.不能确定

25. 精馏塔中由塔顶往下的第n-1、n 、n+1层理论板,其气相组成关系为( B )。

A.11-+??n n n y y y

B. 11-+??n n n y y y

C. 11-+==?n n n y y y

D.不确定

26. 在原料量和组成相同的条件下,用简单蒸馏所得气相组成为1D x ,用平衡蒸馏得气相组成为2D x ,若

两种蒸馏方法所得气相量相同,则( C )。

A. 1D x >2D x

B. 1D x =2D x

C. 1D x <2D x

D.不能确定

27. 在精馏塔的图解计算中,若进料热状况变化,将使( B )。

A.平衡线发生变化

B.操作线与q 线变化

C.平衡线和q 线变化

D.平衡线和操作线变化

28. 操作中的精馏塔,若选用的回流比小于最小回流比,则( D ).

A.不能操作

B. D x 、w x 均增加

C. D x 、w x 均不变

D. D x 减小、w x 增加

29. 操作中的精馏塔,若保持F 、D x 、w x 、‘

V 不变,减小F x ,则( C )

A.D 增大、R 减小

B.D 减小、R 不变

C.D 减小、R 增大

D.D 不变、R 增大

30. 用某精馏塔分离两组分溶液,规定产品组成。当进料组成为时X F1 ,相应回流比为R 1;进料组成为时

X F2,X F1〉X F2,相应回流比为R 2,若,进料热状况不变,则( A )。

A.R 1

B. R 1=R 2 .

C. R 1>R 2

D.无法判断

31. 用精馏塔完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x D 、x W 、R 、q 、α、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,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),D/F,q,Rx(D)不变,则W/F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,而回流量和进料状态(F,x

F

,q)仍保持不变,

则R_____,x

D _____,x

w

_____,L′/V′_____。

11.操作时,若F、D、xF、q,加料板位置、V不变,而使操作的总压力增大,则x

D

________,

x

W

_____

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8米,完成分离任务需要16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α表达的气液平衡方程可写为 。根据α的大小,可用

来 ,若α=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α=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4,=0yn.则=yn+1 。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101.33kPa ,温度为85℃下,苯和甲苯的饱和蒸气压分别为、kPa p A 6.1130=,kPa p B 460

=则

相对挥发度α= ,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275.072.0+=x y ,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 R min 。

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,、4.045.032==x x 流出液组成x D 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E MV3= 。

40. 在精馏塔设计这,若保持F x F 、、D q 、不变,

若增加回流比R ,则D x ,w x ,V L / 。

41. 在精馏塔设计中,若F x F 、、W D x x 、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V L / ,提馏段液气比

L /‘V ,D x ,w x 。 43. 操作中的精馏塔保持F x F 、、V q 、不变,若釜液量W 增加,则D x ,w x ,

V L / 。

44. 在连续精馏塔中,若F x 、D x 、R 、F D q /、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:⑴馏

出液和残液量?⑵R=2R小时的操作回流比?⑶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x F=0.5,

塔顶组成为x D=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

=0.5。若要求轻组分收率为98%,试计算:(1)塔釜馏出液组成;(2)精默弗里效率E

mv

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α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α=2.46。

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 8.

(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1.5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y

2

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9.

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y 2 .

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y 2。

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 x 92.0=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6.0=y (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,试求此时的气、液相组成。气液平衡关系为549.046.0+=x y (5085.0=x ; 783.0=y )

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263.0723.0+=x y 和018.025.1-=x y 试求精馏段及提馏段的上升蒸汽量。(h kmol V V /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/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,塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95,求:(1)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