2025年大学四年级（化学工程）化工分离技术试题及答案.doc

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1
B. 等于1
C. 小于1
D. 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1
B. 等于1
C. 远小于1
D. 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. C
2. B
3. D
4. A
5. A
6. A
7. C
8. C
9. A
10. C
11. B
12. A
13. B
14. A
15. D
16. D
17. C
18. C
19. A
20. 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\(x_D \geq 0.95\)，塔底组成\(x_W \leq 0.05\)，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：
\(F = D + W\)，\(F x_F = D x_D + W x_W\)
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：
\(y = \frac{R}{R + 1}x + \frac{x_D}{R + 1}\)
\(y = \frac{3}{3 + 1}x + \frac{0.95}{3 + 1}\)
\(y = 0.75x + 0.2375\)
3. 提馏段操作线方程：
\(L' = L + qF = RD + F = 3×42.1 + 100 = 226.3kmol/h\)
\(V' = V - (1 - q)F = (R +