《化工原理二》在线考试参考

1、精选文库 中国石油大学（北京）远程教育学院 期末考试 化工原理二 学习中心: 姓名: 学号: 8 、填空题（36分，每空2分） 1. 在1 atm, 0C条件下，CO2在空气中的扩散系数为1.38 X 10-5 m2/s。若保持压力条 件不变，温度增加到 25C，则扩散系数变为 1.77 X0 -9 m2/s;若保持温度为0C,压力增 大到2 atm,则扩散系数变为0.84 10 -9m2/s。 2. 30C下CO2水溶液的亨利系数 E 1.885 X 10当精馏塔进料为汽液混合物且汽液比为3： 2时，进料热状况参数为0.6。 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线的斜率

2、等于 1_，回流比等于0。 kPa,该温度下 CO2分压为15kPa的混 合气与含CO20.002kmol/m 3的水溶液接触，CO2的传质方向为吸收 。 3.利用精馏塔分离二元理想混合物，进料量为100 kmol/h，进料摩尔分数为0.6,要求 63.2 kmol/h 。 塔顶轻组分的摩尔分数不小于0.9,则塔顶产品量的最大值为 4. 用纯溶剂吸收某二元混合气中的溶质。 在操作范围内，体系的相平衡关系满足亨利 定律，气液两相逆流操作。当入塔气体的浓度 yb下降时，而其它入塔条件不变，则气体的 出塔浓度ya 上升，溶质的吸收率 A 提高,吸收液的出塔浓度 Xb 降低 。 7.精馏过程设计时，降

3、低操作压力，则相对挥发度 增加，塔顶温度降低，塔底 温度降低 。 8.湿度为H0、相对湿度为0、干球温度为t0的湿空气，经过一个间接蒸汽加热的预热 器后，空气的湿度为 H1、相对湿度为 1、干球温度为t1，则H0 V H1, 0. 1、 1, t0_t1。 9.在恒定干燥条件下，已知： X 10%, Xc 30%，结合水为15% （均为干基）。今 有湿料100kg,含水40% （湿基）与热空气长时间充分接触至平衡，则干燥过程除去非结合 水44kg，降速阶段除去结合水 12_kg。 二、简答题（10分） 负荷性能图是重要的塔板分析技术, 意图如下。 1.简单说明各线的意义; 答：（1）检验设计点

4、是否理想; （2）用于实际操作，作为实际操作的依 其示 L 据。 2.如操作点为，试分析其操作状态, 并给出合理的建议。 答：操作点位于操作区的适中位置，可以获得稳定良好的操作效果 三、计算题（54分） 1. （20分）用板式精馏塔在常压下分离苯一甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔底间接蒸汽 加热，平均相对挥发度为2.47。进料量为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，塔底残液中甲苯的回收率为0.95。求: 塔顶馏出液及塔底残液的组成; 精馏段及提馏段操作线方程; 回流比与最小回流比的比值; 塔顶第二块板上升的汽相组成。 解：(1)

5、DX XD =0.97X FXXF W X( 1- XW) =F X( 1- XF )X 0.95 D+W=F=150 D X XD+W X XW =F X XF =150 X 0.4=60 W=87.3kmol/h D=62.7 kmol/h Xd =92.8% Xw =2.06% （2）精馏段操作方程 丫(n+1)=Xn X R/(R+1)+Xn/(R+1)=0.8Xn+0.1856 提馏段操作线方程为y（n +1），=L XXn，/VL Xw/V q=0, V=(R+1)D-F, L=DR y(n +1) =X n X R X D/(R+1)D-F-W X Xw/(R+1)D-F=1.5

6、34 X n -0.011 / q=0,yc=x F=0.4, y= aX x/1+( a -1)x xc=0.02125 Rmin=( Xn-yc)/(yc-Xc)=(0.928-0.4)/(0.4-0.2125)=2.816 R/Rmin=4/2.816=1.42 全回流时 y2=xl, y1=xD=0.98 W拠 1+L47 回 Emvl =(0.98-y2)/(2.47y2/(1 + 1.47 y2)-y2=0.6 y2=96.93%(mol%) y2=78 X 0.9693/78 X 0.9693+(1-0.9693)=96.4%(质量 %) A，已知填料层 2. （18分）某填料吸

7、收塔中用纯溶剂逆流吸收某二元混合气中的组分 高4m，入塔气体的浓度为 0.02 （摩尔分率，下同），溶剂对A组分的吸收率为80%，出塔 液相的组成为0.008,操作条件下的气液相平衡关系为y 1.5x。求: 气相总传质单元数; 操作液气比为最小液气比的多少倍; 那么气相出口浓 若气、液相的量和进口组成保持不变，将该塔串联一个同样的塔, 度是多少? 如果该混合气经吸收后，出塔浓度仍然达不到环保要求，请问可以采取哪些措施提 高溶剂对A组分的回收率? 解： 矗 0.02 工 11 -) 0.02(1-0.8-0.004 3V =1.5Al = l ,5x0.008= 0.012 环=0 (H- tt

8、lIL)厲-niAl) _ (0.02-0.013)-0.0i04_ 孑。仍 Nog = In ifr-niAs It-?；0.02- 0.004 p F 10.02-0.012 6004 0.00 5 S = 1.44w 277 0.02-0.004 1 节 -I = 1 ,z O,OB3 Yb-Yi ni 1 Ib-K )_02-0.004 =. E 0.008 L Jb-yi 0.02-0.004 r F St鬲恥 X = 0.009 iV =O2OO9x1.5 = O_O13 5 啊701珊w o叽 (3)m 0-002 m 0,-02-0.0135 0.002 7 0.02-0.00

9、2 , Noj = 4.71 0.003S2 /foo : 1.440 不变 h = /fasLVe = 4.71xl,44=6.7Snn i _ Jb-y _ 0.02-n _2 厂兀冷-左=XI = 呢=1冲斗m不喪 R0.02-n8 A - W2-1宓勺-班而-托 l0.02-1.5X-b F右 由以.上可得:X*b = 0.0 092 1800m3/h，温度 3. （16分）以空气为干燥介质干燥某种湿物料，原空气的体积流量为 为30 C，湿度为0.012kg/kg。空气先经间壁式加热器预热至100 C后再进入干燥器；湿物料 处理量为400kg/h ,要求从含水率10%干燥至0.5%（均

10、为湿基），若干燥过程可视为等焓过程, 试确定: 水分汽化量; 空气离开干燥器时的温度和湿度; 加热器对空气提供的热量。 解: (1)G1=400kg/h, GC=400X 0.90=360 kg/h X1=10/90=0.111, X2=0.005心995=0.00502 W=GC(X1-X2)=38.2 kg/h （2）已知新鲜空气的流量为1800m3/h,则根据新鲜空气的质量体积VH可得绝干气的 消耗量。 VH= (1/29+H/18 )X 22.4X (273+t)/273 X 1.013X 105/P=0.86m3/kg L=1800/0.83=2169kg/h L(H2-H1)=W H2=0.030