化工原理部分复试试题及答案

1、简短的回答：1.尝试分析精馏过程中回流比对操作成本和设备成本的影响，并说明如何确定合适的回流比。答：回流比有两个限制。当回流比满时，达到一定分离度所需的理论塔板数最小(设备成本最低)，但没有产品取出，这对工业生产没有意义；在最小回流比下，需要无限的理论塔板层，设备成本是无限的。随着回流比的增加，NT减少到有限数量，设备成本降低。但是，随着回流比、塔径、换热设备等的增加。增加了成本。操作回流比的确定应尽可能使设备成本和操作成本之和最小，通常取r=(1.2 2) rmin。2.蒸馏塔在一定条件下运行。当回流液体从饱和液体变为冷液体时，塔顶产品组成有什么变化？为什么？答：当泡点回流变为冷液体回流时，

2、塔顶馏出物的组成增加。原因是当冷液体流回塔顶时，一部分蒸汽冷凝，释放的潜热将冷液体加热到塔顶第一个塔板的饱和温度。冷凝部分含有更多的挥发性成分，使气相中的挥发性成分浓缩。同时，在塔顶回流比不变的情况下，塔内回流增加，也有利于分离。3.简述精馏和精馏的区别和联系。答：精馏在塔顶引入回流，在塔底引入蒸汽上升，通过多次部分气化和部分冷凝达到高纯度分离的目的，相当于多级精馏。然而，蒸馏仅通过简单的气液平衡来分离气液混合物，这只能实现有限的分离。两者在本质上是相同的，并且它们被每个成分的相对挥发性的差异分开。4.当蒸馏塔在一定条件下运行时，问：当进料口被两个塔盘向上移动时，塔顶和塔底的产品成分会发生什么

3、变化？为什么？答：当进料板从适当位置上移两块板时，精馏段的理论塔板数减少，其它条件不变，分离能力下降，塔顶馏出物组成减少，底釜残液浓度增加，挥发性组分收率下降。5.增加吸收剂的用量有利于吸收。当系统由气膜控制时，尝试分析Kya的变化。答：基于液阻的吸收操作，增加吸收剂的用量，可以降低液阻，有效加快吸收过程，可以明显提高吸收率，因此吸收过程中的Kya值可以明显提高。计算问题：1.(17分钟)在常压下，用煤油从苯蒸汽和空气的混合物中吸收苯，吸收率为99%，混合气体体积为53Kmol/h，进入塔的气体含苯2%，进入塔的煤油含苯0.02%，溶剂消耗为最低消耗的1.5倍。在操作温度为50时，相平衡关系为

4、Y *。解答：1、根据问题的含义，你可以得到：y1=0.02 y2=y1(1-)=0.02(1-0.99)=0.0002X1e=y1/m=0.02/0.36=0.0556-2分x2=0.0002(l/g)min=(y1-y2)/(x1e-x2)=(0.02-0.0002)/(0.0556-0.0002)=0.3577-2分钟(升/克)=1.5(升/克)最小值=1.50.3577=0.5366x1=x2(g/l)(y1-y2)=0.0002(1/0.5366)(0.02-0.0002)=0.0371-2分2,y111=yy *=0.020.360.0002=0.00664y2=y2-y2 *=0

5、.0002-0 . 360 . 0002=0.000128-2分钟ym=(y1y2)/ln(y1/y2)=(0.006640.000128)/ln(0.00664/0.000128)=0.00165-3分3，HogYa=G/K=(53/3600)/(/41.12)/0.015=1.033米nog=(y1-y2)/ym=(0.02-0.0002)/0.00165=12-2分h=hognog=1.03312=12.4米-3分2.(15分钟)在填充床高度为8m的填充塔中，用纯溶剂逆流吸收空气中的H2硫-H2硫混合气体净化空气。据了解，进料塔中H2硫含量为2.8%(体积)，所需回收率为95%。当塔在1

6、 atm和15C下运行时，方程=(0.028-0.0014)/0.0126100=211k mol/m2h-3点y1=y1-mx1=0.028-20.0126=0.0028 y2=y2=0.0014-2分ym=(0.0028-0.0014)/(ln 0.0028/0.0014)=0.00202-2分钟Nog=(y1-y2)/ ym=13.2-2分 h=g/kyanog-2分kya=g/hnog=100/813.2=165k mol/(m3h)-3分3.(16分)在直径为0.8m的填料塔中，用1200 1319/h清水吸收空气和SO2混合气体中的S02，混合气体体积为1000m3(标准)/h，混

7、合气体含S021.3%(体积)。回收率为99.5%，操作条件为20，平衡关系为ye=0.75x，总体积传质系数Kya=0.055 kmol/m3s。计算液体出口浓度和填料高度(m)。解决方案：已知：D=0.8m Ls=1200kg/h G=1000Nm3/hy1=0.013=0.995 x2=0 ye=0.75 x Kya=0.055k mol/m3 . s . ATMLs=1200/(360018)=0.0185kmol/sG=1000/(22.43600)=0.0124kmol/s*低浓度吸收(L/G)=0.0185/0.0124=1.49x1=(G/L)(y1-y2)x2=(0.013-

8、0.000065)/1.49=0.00868y2=y1(1-)=0.013(1-0.995)=0.000065* Z=HOGNOG且nog=(y1-y2)/ ymy1=y1-y1 *=0.013-0.750.00818=0.006490y2=y2-y2 *=0.000065-0=0.000065ym=(y1-y2)/1n(y1/y2)=(0.006490-0.000065)/1n(0.006490/0.000065)=0.001396nog=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266HOG=G /(Kya)=0.0124/(0.7850 . 820 . 055=0.449(

9、m)H=9.2660.449=4.2m5.(17分钟)苯和甲苯的混合物含有0.4苯，流速为1000克分子/小时，在常压蒸馏塔中分离。要求塔顶馏出物含苯0.9(以上均为摩尔分数)，苯的回收率不低于90%，并进行泡点进料和泡点回流，回流比为最小回流比的1.5倍，已知=2.5请：1最高产品数量(kmol/h)；A.2底部剩余液体量w和成分xw；3最小回流比；4精馏段操作线的数值方程；5汽提段操作线的数值方程；6如果使用饱和蒸汽进料，仍使用4中使用的回流比时所需的理论塔板数。解决方案：(1)D=10000.40.9/0.9=400公里/小时(2)W=1000-400=600kmol/hxw=(10000.4-4000.9)/600=0.0667(3)xq=xf=0.4yq=2.50.4/(1 1.50.4)=0.625RM=(0.9-0.625)/(0.625-0.4)=1.22(4)R=1.51.22=1.83yn 1=(1.83/2.83)xn 0.9/2.83=0.646xn 0.318(