中國石油大學化工原理2期末復習題

《化工原理2》課程綜合復習資料

一、單選題

1.在總壓為101.33kPa、溫度為85℃條件下，苯和甲苯的飽和蒸汽后分別為PA°=U6.9kPa、

PB°=46kPa,則苯對甲苯的相對揮發(fā)度為()o

A.0.39

B.2.67

C.2.54

D.1.86

答案：C

2.在總壓為101.33kPa,溫度為85℃條件下，苯和甲苯的飽和蒸汽壓分別為PA°=U6.9kPa、

PB°=46kPa,則平衡時的液相組成為()。

A.0.9

B.0.27

C.0.65

D.0.78

答案：D

3.用圖解法求理論塔板時，下列哪個參數(shù)與解無關(guān)？

A.相對揮發(fā)度a

B.進料組成XF

C進料熱狀況參數(shù)q

D.進料量F

答案：D

4.在精福塔設(shè)計中，若F、XF、XD、XW及R一定，進料由原來的飽和蒸汽改為飽和液體,

見精儲段的氣液兩相流量()0

A.均增大

B.均減小

C.均不變

D.無法確定

答案：C

5.在精饋塔設(shè)計中，若F,xr、XD、xw及R一定，進料由原來的飽和蒸汽改為飽和液體,

則提餛段的氣液兩相流量()O

A.均增大

B.均減小

C.均不變

D,無法確定

答案：A

6.某二元混合物，若液相組成XA為0.45,相應(yīng)的泡點溫度為U；氣相組成yA為0.45,

柞應(yīng)的露點溫度為t2,則()。

A.ti<t2

B.tl=t2

C.t)>t2

D.無法確定

答案：A

7.在同樣空塔氣速和液體流量下，塔板開孔率增加，則()o

A.漏液量增加，壓力降增加

B.漏液量減小，壓力降減少

C.漏液量增加，壓力降減少

D.漏液量減小，壓力降增加

答案：C

8.某二元混合物，進料量為lOOkmol/h,XF=0.6,要求塔頂XD不小于0.9,則塔頂最大產(chǎn)

量為()。

A.60kmol/h

B.66.7kmoi/h

C.90kmol/h

D.100kmol/h

答案：B

9.關(guān)于擴散通量式JA二-D(dCA/dZ)二-JB,下列說法正確的是()。

A.只能用于稀溶液

B.只能用于理想氣體

C.只能用于液相

D.可以同時用于液相或氣相系統(tǒng)

答案：D

10.雙組分氣體（A、B）在進行穩(wěn)定分子擴散，JA及NA分別表示在傳質(zhì)方向上某截面處溶

質(zhì)A的分子擴散速率與傳質(zhì)速率，當整個系為單向擴散時，有。。

A.|JA|=|JBI,|NA|>|NB|

BJJAAUBI，|NA|=|NB|

C.|JA|<|JB|,|NA|>|NB|

D.|JA|=|JBI,|NA|=|NB|

答案：A

IL某吸收塔的操作壓強為UOkPa,溫度為25℃,處理焦爐氣18001/他焦爐氣中含苯

156kg/h,其他為惰性組分，苯的摩爾質(zhì)量為78kg/Kmol,則焦爐氣中苯的摩爾分數(shù)為（）。

A.0.1

B.0.15

C.0.2

D.0.25

答案：D

12.在總壓為10L33kPa和溫度為20℃,測得氨在水中的溶解度數(shù)據(jù)為：溶液上方氨平衡

分壓為O.8kPa,氣體在液體中的溶解度為lg（NH3）/100g（H2。），該溶液遵守亨利定律，

見亨利系數(shù)E為（）kPa。

A.7.63X105

B.7.63X104

C.76.3

D.7.63

答案：C

13.在吸收過程中，若保持操作條件不變，增大填料層高度，則吸收過程的HOG將（）。

A增大

B.減小

C不變

D.不確定

答案：C

14.在逆流操作的填料吸收塔中，若吸收因子A=0.5,氣液相平衡關(guān)系為y=2x,塔底氣

框進料中yi=0.5,當填料層高h=oo,塔底液相濃度為（）o

A.0.15

B.0.18

C.0.2

D.0.25

答案：D

15.CO2的體積分數(shù)為30%的某種混合氣體與水充分接觸，系統(tǒng)溫度為30℃,總壓為

101.33kPao在操作范圍內(nèi)該溶液可適用于亨利定律，CO2在題后條件下的亨利系數(shù)為

1.88xl05kPa,則液相中CO2的平衡組成為()，以摩爾分數(shù)表示。

A.1.62x10-4

B.3.76X10-4

C.0.81X104

D.1.88x10-4

答案：A

16.在萃取操作中，溶質(zhì)A的分配系數(shù)為kA二yVxA；若kA=l,則說明該溶液()用萃取

方法分離。

A.不能

B.能

C.無法確定

答案：C

17.相對濕度cp值可以反映濕空氣吸收水汽能力的大小，當(p值天時，表示該濕空氣的

吸濕能力()o

A.大

B.小

C不變

D.不能判斷

答案：B

18.在萃取操作中恰當?shù)媒档蜏囟?，將使B與S的互溶度。。

A.增加

B.降低

C不變

D.無法判斷

答案：B

19.B與S部分互溶進行多級逆流操作時，操作點位于三角形相圖的()o

A.左側(cè)

B.右側(cè)

C.中間

D.無法判斷

答案：D

20.雙組分理想氣體進行穩(wěn)態(tài)單向擴散，如維持氣相PA不變，總玉增加，氣相中的傳質(zhì)

通量NA將()o

A.增大

B.減小

C.不變

D.不確定

答案：A

21.傳質(zhì)速率NA等于分子擴散速亶JA的條件是Oo

A.單向擴散

B.等分子反向擴散

C.湍流流動

D.非穩(wěn)態(tài)過程

答案：B

22.當空氣的lw=t=td時，說明空氣的相對濕度(p()o

A.小于1

B.大于1

C.等于1

D,不確定

答案：C

23.二元理想物系的連續(xù)精儲塔，若采用全凝器，則第1塊板的溫度可由XD根據(jù)()方

程求得。

A.泡點

B.露點

C.物料平衡

D.過程速率

答案：B

24.當XF、XD、XW和q一定時，若減小回流比R,其他條件不變，貝U()。

A.精儲段操作線的斜率不變

B.精馀段操作線的斜率變大

C.兩操作線遠離平衡線

D.兩操作線靠近平衡線

答案：D

25.精微塔結(jié)構(gòu)不變，操作時若保持進料的組成XF、流率F、熱狀況q及塔頂流率D—

定，只減少塔釜的熱負荷，則塔頂XD(),塔底xw()。

A.減小，增大

B.增大，增大

C.減小，減小

D.增大，減小

答案：A

26.某低濃度逆流吸收塔在正常操作一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣體出口含量y2增大，原因可能

是()。

A.氣體進口含量yi下降

B.吸收劑溫度降低

C.入塔的吸收劑量減少

D.其余三個原因都有

答案：C

27.在B-S部分互溶萃取過程中，若加入的純?nèi)軇┝吭黾佣渌麠l件不變，則萃取液的

濃度yAOo

A增大

B堿小

C不變

D.不能確定

答案：D

28.用純?nèi)軇㏒對A、B混合液進行單級理論萃取，當S用量增加時，保持進料量F和

組成XF不變，所獲得萃取液的組成應(yīng)()o

A.增大

B.減小

C不變

D.不確定

答案：D

29.在填料塔中用清水吸收混合氣中的氨，當用水量減少時，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG將

（）O

A.增大

B.減小

C不變

D.不確定

答案：A

30.單向擴散中漂流因子（）。

A.大于1

B.小于1

C.等于1

D.不確定

答案：A

31.在吸收操作中，吸收塔某一截面上的總推動力（以液相組成差表示）為（）。

AXe-X

B.X-Xe

C.Xi-X

D.X-Xi

答案：A

32.在逆流操作的填料吸收塔中，當吸收因子A小于1,且填料層為無限高時，則氣液相

平衡出現(xiàn)在（）o

A.塔頂

B.塔底

C.塔上部

D.塔下部

答案：C

33.若萃取相和萃余相在脫除溶劑后均與原料液的組成相同，則所用萃取劑的選擇性系數(shù)

()O

A.等于1

B.小于1

C.大于1

D.不確定

答案：A

二、判斷題

1.一精鏘塔，當F、XF一定時，只要規(guī)定了分離程度XD和XW,則D和W也就被確定了。

答案：7

2.解吸是吸收的逆過程，以氣相組成表示的推動力可寫為Ye-Y。

答案：Y

3.利用相平衡關(guān)系可判斷過程進行的方向。若氣相的實際組成Y小于與液相呈平衡的組

成Ye二mX,則為吸收過程。

答案：x

4.萃取操作時，B與S的互溶度越大越容易分離。

答案：x

5.萃取操作時，可以用選擇性系數(shù)p判斷萃取過程是否可行。

答案：Y

6.干燥操作中，當相對濕度為100%時，表明濕空氣中水蒸汽含量已達到飽和狀態(tài)。

答案:7

7.非結(jié)合水分一定是自由水分。

答案：7

8.由A、B兩組分組成的理想溶液中，組分間的相對揮發(fā)度可以用同溫下的兩純組分的

飽和蒸氣壓的比值來表示。

答案：T

9.用水吸收空氣中微量氨的操作，在一定的溫度和壓強下，只要用水量足夠小，接觸時

間足夠長，就能得到很濃的氨水C

答案：x

10.萃取時分配系數(shù)k必須大于1,否則不能分離。

答案：X

11.兩相流體在萃取設(shè)備中，一般以逆流流動方式進行操作。

答案：7

12.B與S完全不互溶物系進行多級逆流操作，求解最小萃取劑用量時，可以借助于直角

坐標系作圖計算。

答案：Y

13.所有的吸收過程均屬于單向擴散過程。

答案：x

14.只要塔板間距足夠高，就可以消除霧沫夾帶。

答案：x

15.平衡狀態(tài)的傳質(zhì)過程是一種動態(tài)的平衡,分離正逆過程保持傳質(zhì)速率相等,方向相反。

答案：'

16.對于精儲塔的任何一層理論板來說，其上升蒸汽的溫度必然等于其下降液體的溫度。

答案：7

17.用圖解法繪制的直角梯級數(shù)，即為精儲塔實際所需的層板數(shù)。

答案：x

18.吸收塔的操作線是直線，主要是基于高濃度物理吸收。

答案：x

19.一般來說，增大吸收劑用量，降低入口溫度和組成，都可增大吸收推動力，從而提高

吸收率。

答案：7

20.多級錯流萃取時理論上每級萃取劑的用量相等時總用量最小。

答案：Y

三、名詞解釋

1.理論萃取級

答案：是指對于一個萃取級，即無論進入該級的兩股液流（原料、溶劑或前一級的萃余

相和后一級的萃取相）的組成如何，經(jīng)過萃取后，從該級流出的萃取相和萃余相為互成

平衡的兩個相，這樣的萃取級稱為一個理論萃取級。

2.相平衡

答案：一定的條件下，當一個多相系統(tǒng)中各相的性質(zhì)和數(shù)量均不隨時間變化時，稱此系

統(tǒng)處于相平衡。此時，宏觀上，沒有物質(zhì)由一相向另一相的凈遷移。微觀上，不同相間

分子轉(zhuǎn)移并未停止，只是兩個方向的遷移速率相同而已。

3.理想溶液

答窠：溶液中的任一組分在全部濃度范圍內(nèi)都符合拉烏爾定律的溶液稱為理想溶液。理

想溶液中各組分分子大小形狀及作用力彼此相似，即認為溶質(zhì)與溶劑混合成為溶液時，

既不放熱，也不吸熱，溶液體積恰為溶質(zhì)和溶劑的體積之和。

4.氣膜控制

答案：氣膜控制是傳質(zhì)阻力主要集中于氣相的吸收過程，如以水吸收NE、HC1等易溶

氣體，傳質(zhì)阻力幾乎全集中于氣相中。

5.（萃?。┻x擇性系數(shù)6

答案：萃取過程兩相平衡時，萃取相E中A、B組成之比與萃余相R中A、B組成之比

的比值，稱為選擇性系數(shù)月。

6.填料比表面積a和空隙率￡

答案：單位體積填料層的填料表面積稱為比表面積。單位體積填料層的空隙體積稱為空

隙率。

7.填料因子o4

答案：填料因子是指填料的比表面積與空隙率三次方的比值。填料因子分為干填料因子

與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的。"稱為干填料因子，它反映填料的幾何特性；

填料被液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，。和￡均發(fā)生相應(yīng)的變化，此時的

稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學性能f值越小，表明流動阻力越小。

8.（填料塔）持液量

答案：填料塔持液量是指單位體積填料層內(nèi)所積存的液體體積，以（n?液體）/（m3填

料）表示。

9.液膜控制

答案：液膜控制是傳質(zhì)阻力主要集中于液相的吸收過程，如以水吸收。2、CO2等難溶氣

體，傳質(zhì)阻力幾乎全部集中在液相中。

10.相對濕度

答案：相對濕度是指一定的系統(tǒng)總壓和溫度下，空氣中水汽分壓網(wǎng)與系統(tǒng)溫度壓力下

水汽可能達到的最大分壓之比。

11.（填料塔）傳質(zhì)單元高度

答案：傳質(zhì)單元高度是在逆流操作的微分接觸傳質(zhì)設(shè)備（填料塔）+,使?jié)舛茸兓_到

傳質(zhì)單元數(shù)為1所需的設(shè)備接觸傳質(zhì)段高度，即完成一個傳質(zhì)單元分離任務(wù)所需的填料

層高度，表示吸收塔傳質(zhì)性能的高低，與填料性能和氣、液兩相流動狀況有關(guān)。

12.自由水分

答窠：物料含水量超出平衡水分的那部分水分稱為自由水分，自由水分是能被空氣干燥

的水分。

13.非結(jié)合水分

答案：是指物料中機械的附著于固體表面或顆粒堆層中大空隙中的水分，蒸汽壓等于同

溫度下純水的飽和蒸汽壓。如物料表面的附著水分，或物料表面大孔內(nèi)的水分。干燥過

程中非結(jié)合水分較易除去。

14.氣體吸收

答案：利用混合氣體中各組分在某種溶劑中溶解度差異，使某些易溶組分進入液相形成

溶液，不溶或難溶組分仍留在氣相，從而實現(xiàn)混合氣體分離的單元操作，稱為氣體的吸

收過程。

15.濕球溫度

答案：濕球溫度是指濕球溫度計在溫度為I,濕度為H的不飽和空氣流中，達到平衡或

穩(wěn)定時所顯示的溫度。

16.傳質(zhì)速率

答案：任一固定空間位置上，單位時間通過單位面積的物質(zhì)量。

17.泡點

答案：一定壓力下液體混合物出現(xiàn)第一個氣泡（開始沸騰）時的溫度。

18.理想氣體

答案：符合理想氣體狀態(tài)方程的稱為理想氣體。理想氣體是研究氣體性質(zhì)的一個物理模

型，即忽略氣體分子的自身體積和分子之間的作用力。

19.塔的操作彈性

答案：塔的最大處理量與最小處理量之比稱為塔的操作彈性。

四、問答題

1.總體流動是如何形成的？

答案：在分子擴散的同時經(jīng)常伴有流體的總體流動。如用液體吸收氣體混合物中溶質(zhì)組

分的過程。設(shè)由A、B組成的二元氣體混合物，其中A為溶質(zhì)，可溶解于液體中，而B

不能在液體中溶解。這樣，組分A可以通過氣液相界面進入液相，而組分B不能進入

液相。由于A分子不斷通過相界面進入液相，在相界面的氣相一側(cè)會留下“空穴”，根據(jù)

流體連續(xù)性原則，混合氣體便會自動地向界面遞補，這樣就發(fā)生了A、B兩種分子并行

向相界面遞補的運動，這種遞補運動就形成了混合物的總體流動。

2.萃取操作中分配系數(shù)%及選擇性系數(shù)夕的定義是什么？k=l及芹1兩種情況下萃取操

作能否進行？

答：分配系數(shù)上一定溫度下，溶質(zhì)組分A在平衡的E相與R相中的組成之比，即:

kA=yA/xA；

選擇性系數(shù)人

萃取相中A的質(zhì)量分數(shù)

尸=萃取相中B的質(zhì)量分數(shù)

萃余相中A的質(zhì)量分數(shù)一

萃余相中B的質(zhì)量分數(shù)

:1時萃取操作可以進行，幣時萃取操作不能進行。

3.有如下的板式塔負荷性能圖，請寫出各條線的名稱，說明0P，操作線和0P”操作線兩

種情況下塔的氣液流量上下限的控制因素分別是哪些，并說明哪種情況下塔的操作彈性

大。

答：1線：漏液線（氣相負荷下限線）；2線：過量液沫夾帶線（氣相負荷上限線）；3

線：液相負荷下限線；4線：液相負荷上限線；5線：液泛線（淹塔線）。0P，操作線所

對應(yīng)的氣液流量控制因素為：上限受液泛條件控制，下限受漏液條件控制；0P”操作所

對應(yīng)的氣液流量控制因素為：上限受氣泡夾帶（液相負荷上限線）條件控制，下限受漏

液條件控制；0P，操作線所對應(yīng)情況下操作彈性大。

4.某電廠煙氣脫硫裝置采用堿液吸收煙氣中的S02,該過程為一化學吸收過程，反應(yīng)速

率遠遠大于擴散速率。請問：（1）該過程可看做氣膜控制過程還是液膜控制過程？為什

么？（2）如操作一段時間后發(fā)現(xiàn)脫硫效果變差，請?zhí)岢龈倪M方案。

答：（1）屬于氣膜控制過程。因反應(yīng)在液相中進行，反應(yīng)速率遠遠大于擴散速率，相當

于增加了液相推動力，提高了液相傳質(zhì)速率，則氣膜中的傳質(zhì)速率成為主要的傳質(zhì)阻力,

屬于氣膜控制。（2）增加堿液濃度、增加堿液流量、加壓等。

5.一操作中的精循塔，由于進料加熱器出現(xiàn)問題，使得進料的熱狀態(tài)參數(shù)q變大，若保

持F、XF、D、R不變，試分析L、V、L\V，的變化趨勢，寫出分析過程。

答：L=RD,V=（R+1）D,L,V不變；L5=L+qF,U變大，V=V.（l-q）F變大。

6.下圖是某濕物料的干燥速率曲線。請在圖中標出臨界濕含量Xc、平衡濕含量X*,并

回答B(yǎng)C段的溫度、干燥兩個階段的劃分區(qū)域及名稱。

4

榭

因

酸

H-

濕含量X

答：Xc、X*如下圖。BC段對應(yīng)溫度為濕球溫度tw；AC段為恒速干燥段，CD段為降

速干燥段。

濕含量

xxcX

7.某填料吸收塔，逆流操作，用清水吸收混合氣中A組分，若L、V、T、尸均不變，進

口氣體的以增加，問NOG、弗、和先如何變化，并說明理由。

答：吸收塔中進口氣體濃度增加，傳質(zhì)單元數(shù)不變、吸收液出口濃度增加，尾氣出口濃

度變大。

8.一連續(xù)精儲塔操作中，若進料組成XF有所降低，仍要求鐳出液流率D不變，維持原有

操作回流比R、進料量F和進料熱狀況q,試分析儲出液組成XD和釜液組成xw的變化。

如仍要求維持偶出液組成XD不變，可采取哪些措施？

答：F、D不變，所以W不變；兩段操作線斜率均不變，通過作圖法和反證法可分析：

XD減小，xw減小?？刹扇〈胧涸龃蠡亓鞅萊,或降低進料位置，或減小進料熱焰使q

增大。

9.簡述漂流因子的含義。

答案：漂流因子反映了總體流動對傳質(zhì)速率的影響，其值為總體流動使傳質(zhì)速率較單純

分子擴散增大的倍數(shù)。漂流因子數(shù)值總是大于1,其值越大，表明總體流動作用越強。

10.精儲塔恒摩爾流假定的內(nèi)容及成立條件是什么？恒摩爾流假定給精飾塔理論板數(shù)計

算帶來的方便是什么？

答：恒摩爾流假定的內(nèi)容：恒摩爾汽化及恒摩爾溢流。成立條件：（1）組分間摩爾汽化

潛熱相等；（2）顯熱忽略不計；（3）散熱損失不計。帶來的方便：對精儲塔進行計算時,

不用考慮熱量衡算。

五、論述題

1.一連續(xù)精鐳塔用以分離乙苯一苯乙烯混合物，原料含乙苯45%（摩爾分率，下同），泡

點進料；要求乙苯在塔頂播出物的組成為0.95,乙苯在塔底產(chǎn)品中的組成為0.05；塔頂

有全凝器提供泡點回流；塔底有再沸器。全塔平均相對揮發(fā)度1.5o該物系符合恒摩爾

流假定。試求：①求乙苯在塔頂儲出比D/F,苯乙烯在塔底的偏出比W/F；②回流比為

最小回流比的1.5倍，試確定操作回流比；③提儲段操作線方程，

答案：

R=R-x1.5=3.949xl.5=5.924

③L=RD=5.924x0.4444F=2.633F

V=(R+1)D=(5.924+1)x0.4444F=3.077F

泡點進料：V=V=3.077F

L'=L+F=2.633F+F=3.633F

提懦段操作線方程:

y=XW3.633F，0.5556F

^w----------xxO.O5

V,3.077F3.077F

=1.180x,-9.026xl0-3

2.在常壓填料吸收塔中，用清水吸收廢氣中氨氣，廢氣流量為2500m3/h（標準狀態(tài)下）,

其中氨氣濃度為0.02（摩爾分率），要求回收率不低于98%,若水用量為3.6m3/h,操作

條件下平衡關(guān)系為Y*=1.2X（式中X、Y為摩爾比），氣相總傳質(zhì)單元高度為0.7m。試

求：①塔低、塔頂推動力；全塔充數(shù)平均推動力；②氣相總傳質(zhì)單元數(shù)；③填料層高度。

答案:

空-=0.0204

1一m1-0.02X=x(1—77)=0.022(1-0.98)=0.00041

①

2500

用空…)=x(l-0.02)=109.38

22.4力22.4kmol/h

八SOI。。。.。。岫。〃力

18V(Yi-Y2)=L(Xl-X2)

V10938

X=-(Y-Y)=(0.0204-0.00041)=0.0109

l]2200

△

X=Y]-mX]=0.0204-1.2x0.0109=0.00732

△X=X_%=打=0.00041

△K一八打_().()0732-0.00041

=0.0024

口。。。732

然0.00041

XT_0.0204-0.00041

N。、

0.0024

②△工

③H=NOGXHOG=8.33x0.7=5.83/zz

3.在一塔徑為1.2m,填料層高度為5m的逆流吸收塔中，用清水吸收焦爐氣中的氨，入

塔氣體體積流量為4070m3/h,其中氨的濃度為2%（體積），操作條件（T=20℃,P=lalm）

下平衡關(guān)系為Ye=1.2X,吸收因數(shù)A=1.485,總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=200kmol/（m'?h）。試

求：（1）吸收用水量（kg/h）；（2）出塔氣體中氨的濃度（摩爾分率）。

答案：

1X4.07X103

=169.2A機喔

(1)0.08206x293.15

L=AmV=1.485x1.2x169.2x0.98=295.5kmo%=5.32x1034%

y169.2x0.98

H°G=0.733〃z

KyaQ200x%xl.2?

(2)4

■“o

N°G—=6.82

HOG0.733

居一戰(zhàn)X。

NOG(1-S)+S

l-SY-mX

aa⑴

^-=0.0204

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一

其中：141-0.02

S=—=---=0.673

Xv"°nA1.485

Yc=7.73x10-4

y?=

代入⑴中可解得：［=7.73x101+%

4.在填料高度為4m的常壓填料塔中，用清水吸收尾氣中的可溶分分。已測得如下數(shù)據(jù):

尾氣入塔組成力（摩爾比，下同）為0.02,吸收液排出的濃度