2025年大学四年级（化学工程）化工分离技术试题及答案

2025年大学四年级（化学工程）化工分离技术试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。（总共20题，每题2分，每题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。）1.以下哪种分离方法不属于传质分离过程？（）A.蒸馏B.吸收C.离心分离D.萃取2.在精馏塔中，塔顶温度通常（）塔底温度。A.高于B.低于C.等于D.不确定3.吸收操作中，吸收剂的选择原则不包括（）。A.对溶质有较大的溶解度B.挥发性小C.与溶质有化学反应D.密度大4.对于理想溶液的精馏，相对挥发度α（）。A.大于1B.等于1C.小于1D.不确定5.萃取操作中，分配系数K（）时，萃取效果较好。A.远大于1B.等于1C.远小于1D.不确定6.恒沸精馏中加入的夹带剂应与原溶液中的（）形成恒沸物。A.轻组分B.重组分C.任意组分D.难挥发组分7.在板式塔中，气液两相的接触方式是（）。A.逆流B.并流C.错流D.折流8.以下哪种塔板效率最高？（）A.泡罩塔板B.筛板塔板C.浮阀塔板D.舌形塔板9.吸附分离中，吸附剂的比表面积（），吸附容量越大。A.越大B.越小C.不变D.不确定10.离子交换树脂属于（）吸附剂。A.物理吸附B.化学吸附C.离子交换吸附D.都不是11.膜分离过程中，截留分子量越小，膜的孔径（）。A.越大B.越小C.不变D.不确定12.反渗透过程中，施加的压力（）渗透压。A.大于B.小于C.等于D.不确定13.超滤主要用于分离（）。A.小分子物质B.大分子物质C.离子D.气体14.离心分离中，离心机的分离因数α（），分离效果越好。A.越大B.越小C.不变D.不确定15.沉降分离主要用于分离（）。A.气体混合物B.液体混合物C.气固混合物D.液固混合物16.干燥过程中，物料表面的水汽化属于（）。A.传导传热B.对流换热C.辐射传热D.传质过程17.以下哪种干燥方法不属于热干燥？（）A.热风干燥B.真空干燥C.冷冻干燥D.红外干燥18.萃取精馏中加入的萃取剂应具有（）。A.较高的沸点B.较低的沸点C.与原溶液互溶度小D.与原溶液互溶度大19.在吸收塔中，若吸收剂用量增加，吸收推动力（）。A.增大B.减小C..不变D.不确定20.对于二元理想溶液的精馏，回流比R增大，精馏段操作线斜率（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（每空1分，共10分）1.化工分离技术主要包括______和______两大类。2.精馏塔的进料热状况有______、______、______、______和______五种。3.吸收操作中常用的解吸方法有______、______、______和______。4.萃取操作中，溶质在萃取相和萃余相中的分配系数K越______，萃取效果越好。5.吸附分离中，常用的吸附剂有______、______、______等。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述精馏塔的工作原理。2.简述离子交换树脂的工作过程。四、分析题（每题15分，共15分）某二元混合液，其中轻组分A的含量为40%（摩尔分数），要求塔顶产品中A的含量不低于95%，塔底产品中A的含量不高于5%。已知进料流量为100kmol/h，泡点进料，塔顶采用全凝器，回流比R=3。试求塔顶和塔底产品的流量以及精馏段和提馏段的操作线方程。（请在下方空白区域作答）五、综合题（每题15分，共15分）某工厂采用吸收法处理废气中的有害气体，已知废气流量为5000m³/h（标准状态），有害气体的含量为10%（体积分数），吸收剂为水，要求吸收率不低于95%。吸收塔采用逆流操作，塔径为2m，填料层高度为5m。试求：（1）吸收剂的用量；（2）该吸收塔的传质单元高度和传质单元数。（假设操作条件下，亨利系数E=100kPa，气体总压P=101.3kPa，吸收过程为气膜控制，气相体积吸收总系数Kya=0.05kmol/(m³·s)）（请在下方空白区域作答）答案：1.C2.B3.D4.A5.A6.A7.C8.C9.A10.C11.B12.A13.B14.A15.D16.D17.C18.C19.A20.A二、1.机械分离、传质分离2.冷液进料、泡点进料、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料3.升温解吸、减压解吸、吹气解吸、精馏解吸4.大5.活性炭、硅胶、分子筛三、1.精馏塔利用混合物中各组分挥发度不同，多次进行部分汽化与部分冷凝，使气相中的轻组分不断增浓，液相中的重组分不断增浓，从而实现分离目的。上升蒸汽与下降液体在塔板上接触传质传热，使蒸汽中轻组分向液体中传递，液体中重组分向蒸汽中传递。塔顶蒸汽冷凝后一部分作为回流液返回塔内与上升蒸汽接触，一部分作为塔顶产品采出；塔底液体部分汽化后蒸汽上升，部分作为塔底产品采出。2.离子交换树脂工作过程包括：预处理，去除杂质和转型；吸附，溶液中离子与树脂上可交换离子进行交换；洗脱，用合适试剂将吸附离子从树脂上洗脱下来；再生，恢复树脂交换能力，一般用再生剂处理。四、1.由物料衡算可得：进料组成\(x_F=0.4\)，塔顶组成\(x_D\geq0.95\)，塔底组成\(x_W\leq0.05\)，进料流量\(F=100kmol/h\)，回流比\(R=3\)。设塔顶产品流量为\(D\)，塔底产品流量为\(W\)，则有：\(F=D+W\)，\(Fx_F=Dx_D+Wx_W\)代入数据可得：\(100=D+W\)，\(100×0.4=D×0.95+W×0.05\)联立解得：\(D=42.1kmol/h\)，\(W=57.9kmol/h\)。2.精馏段操作线方程：\(y=\frac{R}{R+1}x+\frac{x_D}{R+1}\)\(y=\frac{3}{3