2025年高职第三学年（应用化工技术）化工分离工程基础理论测试题及答案.doc

2025年高职第三学年（应用化工技术）化工分离工程基础理论测试题及答案

（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，每题给出的选项中，只有一项符合题目要求)
1. 化工分离过程中，以下哪种方法不属于平衡分离过程？（ ）
A. 精馏
B. 吸收
C. 离子交换
D. 萃取
2. 对于理想溶液的精馏过程，相对挥发度α与精馏效果的关系是（ ）。
A. α越大，精馏越容易
B. α越小，精馏越容易
C. α与精馏难易无关
D. 以上都不对
3. 在吸收操作中，吸收剂的选择应满足的条件不包括（ ）。
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. 粘度大
4. 萃取操作中，分配系数K的定义是（ ）。
A. 溶质在萃取相中的浓度与在萃余相中的浓度之比
B. 溶质在萃余相中的浓度与在萃取相中的浓度之比
C. 萃取剂在萃取相中的浓度与在萃余相中的浓度之比
D. 以上都不对
5. 以下哪种塔板属于板式塔？（ ）
A. 填料塔
B. 筛板塔
C. 湍球塔
D. 喷雾塔
6. 精馏塔的进料热状况参数q的取值范围是（ ）。
A. q＜0
B. 0＜q＜1
C. q＞1
D. q≥0
7. 在连续精馏塔中，若精馏段操作线方程为y = 0.75x + 0.2075，则回流比R为（ ）。
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
8. 吸收过程中，当操作线与平衡线相切时，吸收塔的吸收率（ ）。
A. 等于100%
B. 小于100%
C. 大于100%
D. 无法确定
9. 萃取操作中，选择性系数β的定义是（ ）。
A. 溶质在萃取相中的分配系数与在萃余相中的分配系数之比
B. 溶质在萃余相中的分配系数与在萃取相中的分配系数之比
C. 萃取剂在萃取相中的分配系数与在萃余相中的分配系数之比
D. 以上都不对
10. 以下哪种情况会使精馏塔的塔板效率降低？（ ）
A. 上升蒸汽速度增加
B. 下降液体速度增加
C. 进料组成变化
D. 塔板间距增大
11. 在吸收操作中，提高吸收剂用量，对吸收过程的影响是（ ）。
A. 吸收率提高，吸收推动力增大
B. 吸收率降低，吸收推动力减小
C. 吸收率不变，吸收推动力增大
D. 吸收率不变，吸收推动力减小
12. 萃取操作中，若萃取剂与稀释剂完全不互溶，则萃取液的组成与（ ）有关。
A. 原料液组成
B. 萃取剂用量
C. 温度
D. 以上都对
13. 精馏塔的全塔效率是指（ ）。
A. 实际塔板数与理论塔板数之比
B. 理论塔板数与实际塔板数之比
C. 实际板效率与默弗里板效率之比
D. 默弗里板效率与实际板效率之比
14. 在吸收操作中，亨利定律适用于（ ）。
A. 易溶气体
B. 难溶气体
C. 中等溶解度气体
D. 所有气体
15. 萃取操作中，若采用多级错流萃取，以下哪种说法正确？（ ）
A. 萃取剂用量逐渐减少
B. 萃取剂用量逐渐增加
C. 萃取剂用量不变
D. 以上都不对
16. 精馏塔的进料位置应选择在（ ）。
A. 塔板效率最高处
B. 气液负荷适中处
C. 塔顶附近
D. 塔底附近
17. 在吸收操作中，若吸收质在气相中的分压增大，其他条件不变，则吸收速率（ ）。
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 无法确定
18. 萃取操作中，若萃取剂与稀释剂部分互溶，则萃取相和萃余相的组成（ ）。
A. 只与原料液组成有关
B. 只与萃取剂用量有关
C. 与原料液组成和萃取剂用量都有关
D. 与温度有关
19. 精馏塔的回流比增大，会导致（ ）。
A. 塔顶产品纯度提高，塔釜产品纯度降低
B. 塔顶产品纯度降低，塔釜产品纯度提高
C. 塔顶和塔釜产品纯度都提高
D. 塔顶和塔釜产品纯度都降低
20. 在吸收操作中，若吸收剂温度升高，对吸收过程的影响是（ ）。
A. 吸收率提高，吸收推动力增大
B. 吸收率降低，吸收推动力减小
C. 吸收率不变，吸收推动力增大
D. 吸收率不变，吸收推动力减小

第 II 卷（非选择题，共60分）
21. 填空题：（每空1分，共10分）
（1）化工分离过程按分离原理可分为平衡分离过程、速率分离过程和______。
（2）精馏塔的塔顶温度一般比塔底温度______。
（3）吸收操作中，吸收质在气液两相中的平衡关系符合______定律。
（4）萃取操作中，分配系数K越大，说明溶质在萃取相中的浓度越______。
（5）板式塔中，塔板上的气液接触状态有鼓泡接触、______和喷射接触。
（6）精馏塔的进料热状况有冷液进料、泡点进料、______、过热蒸汽进料。
（7）吸收操作中，吸收塔的填料层高度计算公式为Z = HOG×______。
（8）萃取操作中，若采用多级逆流萃取，萃取剂的用量比多级错流萃取______。
（9）精馏塔的回流比有最小回流比、适宜回流比和______。
（10）吸收操作中，若吸收质在气相中的分压等于其平衡分压，则吸收速率为______。
22. 简答题：（每题5分，共20分）
（1）简述精馏塔的工作原理。
（2）吸收操作中，影响吸收速率的因素有哪些？
（3）萃取操作中选择萃取剂的原则是什么？
（4）简述板式塔的塔板效率及其影响因素。
23. 计算题：（每题10分，共20分）
（1）在连续精馏塔中，已知进料量F = 100 kmol/h，进料组成xF = 0.,5，馏出液组成xD = 0.95，釜液组成xW = 0.05，回流比R = 2。试求馏出液量D、釜液量W以及精馏段操作线方程。
（2）在一吸收塔中，用清水吸收混合气中的氨。已知混合气中氨的摩尔分数为0.05，操作压力为101.3 kPa，温度为20℃，亨利系数E = 1.44×10^5 kPa。若吸收剂用量为最小用量的1.5倍，试求吸收液的组成。（已知气相总传质单元高度HOG = 1.2 m，要求吸收率为95%）
24. 分析题：（10分）
某化工厂采用精馏塔分离二元混合液，在操作过程中发现塔顶产品纯度下降，塔釜产品纯度也下降。请分析可能导致这种现象的原因，并提出相应的解决措施。（要求结合化工分离工程的理论知识进行分析）
25. 综合题：（10分）
某化工生产过程中需要分离一种三元混合液，其中A、B、C三种组分的沸点差异较大。现拟采用精馏塔进行分离。请设计一个精馏塔的工艺流程，并说明各塔板的作用以及进料位置、回流比等操作参数的选择依据。（要求结合化工分离工程的理论知识进行设计）

答案：
1. C
2. A
3. D
4. A
5. B
6. D
7. A
8. B
9. A
10. A
11. A
12. D
13. A
14. B
15. A
16. B
17. A
18. C
19. C
20. B
21. （1）机械分离过程（2）低（3）亨利（4）高（5）泡沫接触（6）气液混合物进料（7）NOG（8）少（9）全回流（10）0
22. （1）精馏塔利用混合物中各组分挥发度不同，通过多次部分汽化和部分冷凝，使气相中的轻组分不断富集，液相中的重组分不断富集，从而实现分离。（2）影响吸收速率的因素有：吸收质在气相中的分压、吸收质在液相中的溶解度、气液接触面积、气液相对运动速度、温度、压力等。（3）选择萃取剂的原则：对溶质有较大的溶解度；与稀释剂不互溶；选择性系数大；化学稳定性好；粘度小、沸点高、蒸汽压小；无毒、无腐蚀、价格便宜等。（4）塔板效率是指实际塔板数与理论塔板数之比。影响因素有：气液接触状态、塔板结构、操作条件等。
23. （1）由物料衡算可得：F = D + W，F×xF = D×xD + W×xW，代入数据解得D = 50 kmol/h，W = 50 kmol/h。精馏段操作线方程：y = R/(R + 1)x + xD/(R + 1) = 2/3x + 0.95/3 = 0.667x + 0.317。（2）首先求最小吸收剂用量Lmin，由亨利定律y = mx，m = E/P = 1.44×10^5/101.3 = 1421.5，x2 = 0，y1 = 0.05，y2 = y1(1 - η) = 0.05×(1 - 0.95) = 0.0025，Lmin = F(y1 - y2)/(x1 - x2) = F(y1 - y2)/(m×y1/P - x2) = 100×(0.05 - 0.0025)/(1421.5×0.05/101.3 - 0) = 6.8 kmol/h，实际吸收剂用量L = 1.5Lmin = 10.2 kmol/h，再由物料衡算求吸收液组成x1，L(x1 - x2) = F(y1 - y2)，解得x1 = 0.0184。
24. 可能原因：回流比减小，导致精馏段分离能力下降；进料组成变化，轻组分含量降低；塔板效率下降，如塔板堵塞、气液接触不良等；再沸器加热量不足，影响塔釜汽化效果；塔顶冷凝器冷却效果变差，影响回流液温度和组成。解决措施：适当增大回流比；稳定进料组成；检查塔板，清理堵塞物，改善气液接触；增加再沸器加热量；检查冷凝器，提高冷却效果。
25. 工艺流程：三元混合液经预热后进入精馏塔，塔顶蒸出的气相经冷凝后一部分作为回流液返回塔顶，一部分作为产品采出；塔釜液相经再沸器加热汽化后返回塔内。进料位置应选择在气液负荷适中且接近进料组成的塔板处。回流比根据分离要求和经济成本综合选择，一般在最小回流比的1.2 - 2倍之间。各塔板作用：提供气液接触场所，使轻组分不断汽化上升，重组分不断冷凝下降。通过精馏实现三元混合液的有效分离。