2025年大学大四（化工分离技术）萃取分离工艺优化试题及答案.doc

2025年大学大四（化工分离技术）萃取分离工艺优化试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷（选择题 共30分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内。(总共6题，每题5分，每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的)
w1. 以下哪种萃取剂的选择性系数最接近1时，萃取分离效果最差？（ ）
A. 1.2
B. 0.8
C. 1.5
D. 2.0
w2. 在萃取过程中，若溶质在萃取相和萃余相中的分配系数K值越大，说明（ ）。
A. 溶质越难进入萃取相
B. 溶质越易进入萃取相
C. 萃取剂的选择性越好
D. 萃取过程越容易进行
w3. 萃取塔中，连续相和分散相的选择对传质效率有重要影响。一般来说，哪种相作为分散相时传质效率较高？（ ）
A. 密度大的相
B. 密度小非润湿相
C. 密度大的非润湿相
D. 密度小的润湿相
w4. 对于萃取体系，当温度升高时，溶质在两相中的分配系数K通常会（ ）。
A. 增大
B. 减小
C. 先增大后减小
D. 先减小后增大
w5. 萃取剂的回收方法中，能耗较低且较为常用的是（ ）。
A. 蒸馏法
B. 蒸发法
C. 冷冻法
D. 吸附法
w6. 在多级错流萃取中，随着萃取级数的增加，萃取液中溶质的浓度（ ）。
A. 不断增加
B. 不断减小
C. 先增加后减小
D. 先减小后增加

第 II 卷（非选择题 共70分）
w7. （10分）简述萃取分离工艺优化的主要目标有哪些？

w8. （15分）在萃取分离过程中，如何提高萃取剂的选择性？请详细说明。

w9. （15分）现有一混合溶液，其中溶质A的含量为30%，溶剂为水，拟采用萃取剂B进行萃取分离。已知溶质A在萃取剂B中的分配系数K = 3，萃取剂B与水不互溶。若采用单级萃取，原料液流量为100 kg/h，萃取剂流量为50 kg/h，试计算萃余相中溶质A的含量。

w10. （20分）阅读以下材料：
在某化工生产中，采用萃取分离工艺对含有两种有机化合物的混合溶液进行分离。目前使用的萃取剂存在一定的问题，导致分离效率不高，产品纯度较低。经过分析，发现萃取剂的选择性不够理想，且萃取过程中的传质系数较小。
问题：请针对该情况提出具体的工艺优化措施，并说明理由。

w11. （20分）阅读以下材料：
某工厂在进行萃取分离操作时，发现萃取塔内出现了液泛现象，导致生产无法正常进行。经过检查，发现塔内连续相和分散相的流量控制不当，塔板效率下降。
问题：请分析液泛现象产生的原因，并提出解决液泛问题的具体措施。

答案：
w1. B
w2. B
w3. B
w4. B
w5. A
w6. A
w7. 萃取分离工艺优化的主要目标包括：提高萃取剂的选择性，使溶质在萃取相和萃余相之间有更明显的分配差异；增大溶质的分配系数，提高溶质进入萃取相的程度；提高传质效率，加快溶质在两相之间的传质速率；降低能耗，采用更节能的萃取剂回收和操作方式；提高产品纯度和回收率，满足生产要求。
w8. 提高萃取剂选择性的方法有：选择对溶质具有高选择性的萃取剂；优化萃取体系的温度、压力等条件，利用溶质在不同条件下分配系数的差异提高选择性；通过添加助萃剂或改变萃取剂的组成来增强其选择性；采用多级萃取流程，利用多级萃取中溶质在各级之间的浓度差进一步提高选择性。
w9. 首先计算萃取相中溶质A的量。根据分配系数K = 溶质A在萃取相中的浓度/溶质A在萃余相中的浓度 = 3，设萃余相中溶质A的含量为x，则萃取相中溶质A的含量为3x。原料液中溶质A的量为100×30% = 30 kg/h，萃取剂中溶质A的量为0。混合后总质量为100 + 50 = 150 kg/h。根据物料守恒可得：30 = 3x×50 + x×100，解得x = 12%。
w10. 工艺优化措施及理由：
措施：更换选择性更好的萃取剂。理由：当前萃取剂选择性不理想，新萃取剂可使溶质在萃取相和萃余相之间有更明显的分配差异，提高分离效率。
措施：优化萃取温度和压力。理由：通过调整温度和压力，可改变溶质在两相中的分配系数，提高传质效率，进而提高分离效果。
措施：对萃取设备进行改进，提高传质系数。理由：传质系数较小影响分离效率，改进设备可加快溶质传质速率，提升产品纯度。
w11. 液泛现象产生的原因：连续相和分散相流量控制不当，导致塔内液体流速过快，使塔板上的液体不能正常下流，造成液体积聚。塔板效率下降，影响传质效果，进一步加剧液泛。
解决措施：调整连续相和分散相的流量，使其在合理范围内，保证塔内液体流速稳定。检查塔板，修复或更换损坏的塔板，提高塔板效率，改善传质效果，避免液泛再次发生。