中国石油大学化工原理2期末复习题

《化工原理2》课程综合复习资料

一、单选题

1.在总压为101.33kPa、温度为85℃条件下，苯和甲苯的饱和蒸汽后分别为PA°=U6.9kPa、

PB°=46kPa,则苯对甲苯的相对挥发度为()o

A.0.39

B.2.67

C.2.54

D.1.86

答案：C

2.在总压为101.33kPa,温度为85℃条件下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为PA°=U6.9kPa、

PB°=46kPa,则平衡时的液相组成为()。

A.0.9

B.0.27

C.0.65

D.0.78

答案：D

3.用图解法求理论塔板时，下列哪个参数与解无关？

A.相对挥发度a

B.进料组成XF

C进料热状况参数q

D.进料量F

答案：D

4.在精福塔设计中，若F、XF、XD、XW及R一定，进料由原来的饱和蒸汽改为饱和液体,

见精储段的气液两相流量()0

A.均增大

B.均减小

C.均不变

D.无法确定

答案：C

5.在精馈塔设计中，若F,xr、XD、xw及R一定，进料由原来的饱和蒸汽改为饱和液体,

则提馄段的气液两相流量()O

A.均增大

B.均减小

C.均不变

D,无法确定

答案：A

6.某二元混合物，若液相组成XA为0.45,相应的泡点温度为U；气相组成yA为0.45,

柞应的露点温度为t2,则()。

A.ti<t2

B.tl=t2

C.t)>t2

D.无法确定

答案：A

7.在同样空塔气速和液体流量下，塔板开孔率增加，则()o

A.漏液量增加，压力降增加

B.漏液量减小，压力降减少

C.漏液量增加，压力降减少

D.漏液量减小，压力降增加

答案：C

8.某二元混合物，进料量为lOOkmol/h,XF=0.6,要求塔顶XD不小于0.9,则塔顶最大产

量为()。

A.60kmol/h

B.66.7kmoi/h

C.90kmol/h

D.100kmol/h

答案：B

9.关于扩散通量式JA二-D(dCA/dZ)二-JB,下列说法正确的是()。

A.只能用于稀溶液

B.只能用于理想气体

C.只能用于液相

D.可以同时用于液相或气相系统

答案：D

10.双组分气体（A、B）在进行稳定分子扩散，JA及NA分别表示在传质方向上某截面处溶

质A的分子扩散速率与传质速率，当整个系为单向扩散时，有。。

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

BJJAAUBI，|NA|=|NB|

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

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

答案：A

IL某吸收塔的操作压强为UOkPa,温度为25℃,处理焦炉气18001/他焦炉气中含苯

156kg/h,其他为惰性组分，苯的摩尔质量为78kg/Kmol,则焦炉气中苯的摩尔分数为（）。

A.0.1

B.0.15

C.0.2

D.0.25

答案：D

12.在总压为10L33kPa和温度为20℃,测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方氨平衡

分压为O.8kPa,气体在液体中的溶解度为lg（NH3）/100g（H2。），该溶液遵守亨利定律，

见亨利系数E为（）kPa。

A.7.63X105

B.7.63X104

C.76.3

D.7.63

答案：C

13.在吸收过程中，若保持操作条件不变，增大填料层高度，则吸收过程的HOG将（）。

A增大

B.减小

C不变

D.不确定

答案：C

14.在逆流操作的填料吸收塔中，若吸收因子A=0.5,气液相平衡关系为y=2x,塔底气

框进料中yi=0.5,当填料层高h=oo,塔底液相浓度为（）o

A.0.15

B.0.18

C.0.2

D.0.25

答案：D

15.CO2的体积分数为30%的某种混合气体与水充分接触，系统温度为30℃,总压为

101.33kPao在操作范围内该溶液可适用于亨利定律，CO2在题后条件下的亨利系数为

1.88xl05kPa,则液相中CO2的平衡组成为()，以摩尔分数表示。

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，溶质A的分配系数为kA二yVxA；若kA=l,则说明该溶液()用萃取

方法分离。

A.不能

B.能

C.无法确定

答案：C

17.相对湿度cp值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当(p值天时，表示该湿空气的

吸湿能力()o

A.大

B.小

C不变

D.不能判断

答案：B

18.在萃取操作中恰当得降低温度，将使B与S的互溶度。。

A.增加

B.降低

C不变

D.无法判断

答案：B

19.B与S部分互溶进行多级逆流操作时，操作点位于三角形相图的()o

A.左侧

B.右侧

C.中间

D.无法判断

答案：D

20.双组分理想气体进行稳态单向扩散，如维持气相PA不变，总玉增加，气相中的传质

通量NA将()o

A.增大

B.减小

C.不变

D.不确定

答案：A

21.传质速率NA等于分子扩散速亶JA的条件是Oo

A.单向扩散

B.等分子反向扩散

C.湍流流动

D.非稳态过程

答案：B

22.当空气的lw=t=td时，说明空气的相对湿度(p()o

A.小于1

B.大于1

C.等于1

D,不确定

答案：C

23.二元理想物系的连续精储塔，若采用全凝器，则第1块板的温度可由XD根据()方

程求得。

A.泡点

B.露点

C.物料平衡

D.过程速率

答案：B

24.当XF、XD、XW和q一定时，若减小回流比R,其他条件不变，贝U()。

A.精储段操作线的斜率不变

B.精馀段操作线的斜率变大

C.两操作线远离平衡线

D.两操作线靠近平衡线

答案：D

25.精微塔结构不变，操作时若保持进料的组成XF、流率F、热状况q及塔顶流率D—

定，只减少塔釜的热负荷，则塔顶XD(),塔底xw()。

A.减小，增大

B.增大，增大

C.减小，减小

D.增大，减小

答案：A

26.某低浓度逆流吸收塔在正常操作一段时间后，发现气体出口含量y2增大，原因可能

是()。

A.气体进口含量yi下降

B.吸收剂温度降低

C.入塔的吸收剂量减少

D.其余三个原因都有

答案：C

27.在B-S部分互溶萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而其他条件不变，则萃取液的

浓度yAOo

A增大

B碱小

C不变

D.不能确定

答案：D

28.用纯溶剂S对A、B混合液进行单级理论萃取，当S用量增加时，保持进料量F和

组成XF不变，所获得萃取液的组成应()o

A.增大

B.减小

C不变

D.不确定

答案：D

29.在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，当用水量减少时，气相总传质单元数NOG将

（）O

A.增大

B.减小

C不变

D.不确定

答案：A

30.单向扩散中漂流因子（）。

A.大于1

B.小于1

C.等于1

D.不确定

答案：A

31.在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（）。

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，当吸收因子A小于1,且填料层为无限高时，则气液相

平衡出现在（）o

A.塔顶

B.塔底

C.塔上部

D.塔下部

答案：C

33.若萃取相和萃余相在脱除溶剂后均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数

()O

A.等于1

B.小于1

C.大于1

D.不确定

答案：A

二、判断题

1.一精锵塔，当F、XF一定时，只要规定了分离程度XD和XW,则D和W也就被确定了。

答案：7

2.解吸是吸收的逆过程，以气相组成表示的推动力可写为Ye-Y。

答案：Y

3.利用相平衡关系可判断过程进行的方向。若气相的实际组成Y小于与液相呈平衡的组

成Ye二mX,则为吸收过程。

答案：x

4.萃取操作时，B与S的互溶度越大越容易分离。

答案：x

5.萃取操作时，可以用选择性系数p判断萃取过程是否可行。

答案：Y

6.干燥操作中，当相对湿度为100%时，表明湿空气中水蒸汽含量已达到饱和状态。

答案:7

7.非结合水分一定是自由水分。

答案：7

8.由A、B两组分组成的理想溶液中，组分间的相对挥发度可以用同温下的两纯组分的

饱和蒸气压的比值来表示。

答案：T

9.用水吸收空气中微量氨的操作，在一定的温度和压强下，只要用水量足够小，接触时

间足够长，就能得到很浓的氨水C

答案：x

10.萃取时分配系数k必须大于1,否则不能分离。

答案：X

11.两相流体在萃取设备中，一般以逆流流动方式进行操作。

答案：7

12.B与S完全不互溶物系进行多级逆流操作，求解最小萃取剂用量时，可以借助于直角

坐标系作图计算。

答案：Y

13.所有的吸收过程均属于单向扩散过程。

答案：x

14.只要塔板间距足够高，就可以消除雾沫夹带。

答案：x

15.平衡状态的传质过程是一种动态的平衡,分离正逆过程保持传质速率相等,方向相反。

答案：'

16.对于精储塔的任何一层理论板来说，其上升蒸汽的温度必然等于其下降液体的温度。

答案：7

17.用图解法绘制的直角梯级数，即为精储塔实际所需的层板数。

答案：x

18.吸收塔的操作线是直线，主要是基于高浓度物理吸收。

答案：x

19.一般来说，增大吸收剂用量，降低入口温度和组成，都可增大吸收推动力，从而提高

吸收率。

答案：7

20.多级错流萃取时理论上每级萃取剂的用量相等时总用量最小。

答案：Y

三、名词解释

1.理论萃取级

答案：是指对于一个萃取级，即无论进入该级的两股液流（原料、溶剂或前一级的萃余

相和后一级的萃取相）的组成如何，经过萃取后，从该级流出的萃取相和萃余相为互成

平衡的两个相，这样的萃取级称为一个理论萃取级。

2.相平衡

答案：一定的条件下，当一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化时，称此系

统处于相平衡。此时，宏观上，没有物质由一相向另一相的净迁移。微观上，不同相间

分子转移并未停止，只是两个方向的迁移速率相同而已。

3.理想溶液

答窠：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。理

想溶液中各组分分子大小形状及作用力彼此相似，即认为溶质与溶剂混合成为溶液时，

既不放热，也不吸热，溶液体积恰为溶质和溶剂的体积之和。

4.气膜控制

答案：气膜控制是传质阻力主要集中于气相的吸收过程，如以水吸收NE、HC1等易溶

气体，传质阻力几乎全集中于气相中。

5.（萃取）选择性系数6

答案：萃取过程两相平衡时，萃取相E中A、B组成之比与萃余相R中A、B组成之比

的比值，称为选择性系数月。

6.填料比表面积a和空隙率£

答案：单位体积填料层的填料表面积称为比表面积。单位体积填料层的空隙体积称为空

隙率。

7.填料因子o4

答案：填料因子是指填料的比表面积与空隙率三次方的比值。填料因子分为干填料因子

与湿填料因子，填料未被液体润湿时的。"称为干填料因子，它反映填料的几何特性；

填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，。和£均发生相应的变化，此时的

称为湿填料因子，它表示填料的流体力学性能f值越小，表明流动阻力越小。

8.（填料塔）持液量

答案：填料塔持液量是指单位体积填料层内所积存的液体体积，以（n?液体）/（m3填

料）表示。

9.液膜控制

答案：液膜控制是传质阻力主要集中于液相的吸收过程，如以水吸收。2、CO2等难溶气

体，传质阻力几乎全部集中在液相中。

10.相对湿度

答案：相对湿度是指一定的系统总压和温度下，空气中水汽分压网与系统温度压力下

水汽可能达到的最大分压之比。

11.（填料塔）传质单元高度

答案：传质单元高度是在逆流操作的微分接触传质设备（填料塔）+,使浓度变化达到

传质单元数为1所需的设备接触传质段高度，即完成一个传质单元分离任务所需的填料

层高度，表示吸收塔传质性能的高低，与填料性能和气、液两相流动状况有关。

12.自由水分

答窠：物料含水量超出平衡水分的那部分水分称为自由水分，自由水分是能被空气干燥

的水分。

13.非结合水分

答案：是指物料中机械的附着于固体表面或颗粒堆层中大空隙中的水分，蒸汽压等于同

温度下纯水的饱和蒸汽压。如物料表面的附着水分，或物料表面大孔内的水分。干燥过

程中非结合水分较易除去。

14.气体吸收

答案：利用混合气体中各组分在某种溶剂中溶解度差异，使某些易溶组分进入液相形成

溶液，不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混合气体分离的单元操作，称为气体的吸

收过程。

15.湿球温度

答案：湿球温度是指湿球温度计在温度为I,湿度为H的不饱和空气流中，达到平衡或

稳定时所显示的温度。

16.传质速率

答案：任一固定空间位置上，单位时间通过单位面积的物质量。

17.泡点

答案：一定压力下液体混合物出现第一个气泡（开始沸腾）时的温度。

18.理想气体

答案：符合理想气体状态方程的称为理想气体。理想气体是研究气体性质的一个物理模

型，即忽略气体分子的自身体积和分子之间的作用力。

19.塔的操作弹性

答案：塔的最大处理量与最小处理量之比称为塔的操作弹性。

四、问答题

1.总体流动是如何形成的？

答案：在分子扩散的同时经常伴有流体的总体流动。如用液体吸收气体混合物中溶质组

分的过程。设由A、B组成的二元气体混合物，其中A为溶质，可溶解于液体中，而B

不能在液体中溶解。这样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分B不能进入

液相。由于A分子不断通过相界面进入液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”，根据

流体连续性原则，混合气体便会自动地向界面递补，这样就发生了A、B两种分子并行

向相界面递补的运动，这种递补运动就形成了混合物的总体流动。

2.萃取操作中分配系数%及选择性系数夕的定义是什么？k=l及芹1两种情况下萃取操

作能否进行？

答：分配系数上一定温度下，溶质组分A在平衡的E相与R相中的组成之比，即:

kA=yA/xA；

选择性系数人

萃取相中A的质量分数

尸=萃取相中B的质量分数

萃余相中A的质量分数一

萃余相中B的质量分数

:1时萃取操作可以进行，币时萃取操作不能进行。

3.有如下的板式塔负荷性能图，请写出各条线的名称，说明0P，操作线和0P”操作线两

种情况下塔的气液流量上下限的控制因素分别是哪些，并说明哪种情况下塔的操作弹性

大。

答：1线：漏液线（气相负荷下限线）；2线：过量液沫夹带线（气相负荷上限线）；3

线：液相负荷下限线；4线：液相负荷上限线；5线：液泛线（淹塔线）。0P，操作线所

对应的气液流量控制因素为：上限受液泛条件控制，下限受漏液条件控制；0P”操作所

对应的气液流量控制因素为：上限受气泡夹带（液相负荷上限线）条件控制，下限受漏

液条件控制；0P，操作线所对应情况下操作弹性大。

4.某电厂烟气脱硫装置采用碱液吸收烟气中的S02,该过程为一化学吸收过程，反应速

率远远大于扩散速率。请问：（1）该过程可看做气膜控制过程还是液膜控制过程？为什

么？（2）如操作一段时间后发现脱硫效果变差，请提出改进方案。

答：（1）属于气膜控制过程。因反应在液相中进行，反应速率远远大于扩散速率，相当

于增加了液相推动力，提高了液相传质速率，则气膜中的传质速率成为主要的传质阻力,

属于气膜控制。（2）增加碱液浓度、增加碱液流量、加压等。

5.一操作中的精循塔，由于进料加热器出现问题，使得进料的热状态参数q变大，若保

持F、XF、D、R不变，试分析L、V、L\V，的变化趋势，写出分析过程。

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

6.下图是某湿物料的干燥速率曲线。请在图中标出临界湿含量Xc、平衡湿含量X*,并

回答BC段的温度、干燥两个阶段的划分区域及名称。

4

榭

因

酸

H-

湿含量X

答：Xc、X*如下图。BC段对应温度为湿球温度tw；AC段为恒速干燥段，CD段为降

速干燥段。

湿含量

xxcX

7.某填料吸收塔，逆流操作，用清水吸收混合气中A组分，若L、V、T、尸均不变，进

口气体的以增加，问NOG、弗、和先如何变化，并说明理由。

答：吸收塔中进口气体浓度增加，传质单元数不变、吸收液出口浓度增加，尾气出口浓

度变大。

8.一连续精储塔操作中，若进料组成XF有所降低，仍要求镭出液流率D不变，维持原有

操作回流比R、进料量F和进料热状况q,试分析储出液组成XD和釜液组成xw的变化。

如仍要求维持偶出液组成XD不变，可采取哪些措施？

答：F、D不变，所以W不变；两段操作线斜率均不变，通过作图法和反证法可分析：

XD减小，xw减小。可采取措施：增大回流比R,或降低进料位置，或减小进料热焰使q

增大。

9.简述漂流因子的含义。

答案：漂流因子反映了总体流动对传质速率的影响，其值为总体流动使传质速率较单纯

分子扩散增大的倍数。漂流因子数值总是大于1,其值越大，表明总体流动作用越强。

10.精储塔恒摩尔流假定的内容及成立条件是什么？恒摩尔流假定给精饰塔理论板数计

算带来的方便是什么？

答：恒摩尔流假定的内容：恒摩尔汽化及恒摩尔溢流。成立条件：（1）组分间摩尔汽化

潜热相等；（2）显热忽略不计；（3）散热损失不计。带来的方便：对精储塔进行计算时,

不用考虑热量衡算。

五、论述题

1.一连续精镭塔用以分离乙苯一苯乙烯混合物，原料含乙苯45%（摩尔分率，下同），泡

点进料；要求乙苯在塔顶播出物的组成为0.95,乙苯在塔底产品中的组成为0.05；塔顶

有全凝器提供泡点回流；塔底有再沸器。全塔平均相对挥发度1.5o该物系符合恒摩尔

流假定。试求：①求乙苯在塔顶储出比D/F,苯乙烯在塔底的偏出比W/F；②回流比为

最小回流比的1.5倍，试确定操作回流比；③提储段操作线方程，

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

泡点进料：V=V=3.077F

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

提懦段操作线方程:

y=XW3.633F，0.5556F

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

V,3.077F3.077F

=1.180x,-9.026xl0-3

2.在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中氨气，废气流量为2500m3/h（标准状态下）,

其中氨气浓度为0.02（摩尔分率），要求回收率不低于98%,若水用量为3.6m3/h,操作

条件下平衡关系为Y*=1.2X（式中X、Y为摩尔比），气相总传质单元高度为0.7m。试

求：①塔低、塔顶推动力；全塔充数平均推动力；②气相总传质单元数；③填料层高度。

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.在一塔径为1.2m,填料层高度为5m的逆流吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨，入

塔气体体积流量为4070m3/h,其中氨的浓度为2%（体积），操作条件（T=20℃,P=lalm）

下平衡关系为Ye=1.2X,吸收因数A=1.485,总体积传质系数Kya=200kmol/（m'・h）。试

求：（1）吸收用水量（kg/h）；（2）出塔气体中氨的浓度（摩尔分率）。

答案：

1X4.07X103

=169.2A机喔

(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?

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N°G—=6.82

HOG0.733

居一战X。

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aa⑴

^-=0.0204

匕

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.在填料高度为4m的常压填料塔中，用清水吸收尾气中的可溶分分。已测得如下数据:

尾气入塔组成力（摩尔比，下同）为0.02,吸收液排出的浓度