分离临界易错试题及答案剖析

分离临界易错试题及答案剖析

一、单选题（每题2分，共20分）

1.分离过程达到临界条件时，下列说法正确的是（）A.混合物完全分离成纯组分B.分离因数等于1C.操作线与平衡线重合D.最小理论塔板数趋于无穷大【答案】C【解析】分离临界点即最小理论塔板数时，操作线与平衡线重合，此时分离效率最低但操作可行

2.在精馏塔设计中，若进料热状态参数q=1，则表示（）A.过热蒸汽进料B.饱和蒸汽进料C.冷液进料D.泡点液体进料【答案】D【解析】q=1表示泡点液体进料，无潜热变化

3.对于理想溶液，其气液平衡关系符合（）A.拉乌尔定律B.亨利定律C.道尔顿分压定律D.以上都是【答案】D【解析】理想溶液同时满足拉乌尔、亨利定律和道尔顿分压定律

4.萃取操作中，选择性系数β1表示（）A.溶质在萃取相中溶解度更大B.溶剂对溶质选择性差C.萃取相与萃余相组成接近D.操作温度过高【答案】A【解析】β1表示溶质在萃取相中相对富集程度更高

5.膜分离技术的核心原理是（）A.分子筛分效应B.吸附作用C.扩散传质D.电渗析【答案】A【解析】膜分离主要基于分子尺寸筛分效应实现物质分离

6.在吸收塔设计中，若气液接触不良会导致（）A.传质效率提高B.塔板效率降低C.操作温度升高D.液相负荷增加【答案】B【解析】接触不良会减小气液传质面积，导致塔板效率下降

7.吸附剂再生不充分会导致（）A.吸附容量下降B.床层压降增大C.设备腐蚀加剧D.能耗显著增加【答案】A【解析】未完全再生的吸附剂表面残留污染物，会降低后续吸附容量

8.闪蒸操作中，若绝热操作且汽液平衡关系已知，则可确定（）A.闪蒸压力B.闪蒸温度C.汽液相组成D.闪蒸效率【答案】A【解析】给定进料条件，可通过能量衡算和汽液平衡确定闪蒸压力

9.结晶过程中，过饱和度是（）A.推动力来源B.热力学限制条件C.动力学控制因素D.设备设计参数【答案】A【解析】过饱和度提供了结晶过程的驱动力

10.流化床操作的临界流速是指（）A.床层开始出现湍流B.颗粒开始悬浮流动C.床层压降为零D.颗粒沉降速度等于流体速度【答案】B【解析】临界流速是颗粒开始呈现流化状态的最小流速

二、多选题（每题4分，共20分）

1.影响吸收过程效率的因素包括（）A.温度变化B.气液接触时间C.溶质浓度梯度D.塔板间距E.溶剂选择【答案】B、C、E【解析】接触时间、浓度梯度和溶剂选择直接影响传质效率，塔板间距影响流动阻力

2.萃取操作中，提高选择性的措施有（）A.增加萃取剂极性B.降低体系温度C.采用合适相比D.提高进料浓度E.使用萃取剂混合物【答案】A、C、E【解析】增加萃取剂极性、优化相比和使用混合萃取剂可提高选择性

3.影响结晶过程的主要因素包括（）A.过饱和度B.搅拌强度C.晶种数量D.结晶温度E.设备形状【答案】A、B、C、D【解析】过饱和度、搅拌、晶种和温度是结晶过程的关键控制因素

4.膜分离技术的常见问题包括（）A.膜污染B.浓差极化C.机械破损D.压差过高E.热稳定性差【答案】A、B、C【解析】膜污染、浓差极化和机械破损是膜分离的主要技术问题

5.闪蒸过程的应用场景有（）A.液化天然气生产B.饮料浓缩C.废水处理D.溶剂回收E.蒸发结晶【答案】A、C、D【解析】闪蒸广泛应用于液化天然气、废水处理和溶剂回收等领域

三、填空题（每题4分，共16分）

1.在萃取过程中，若萃取相中溶质组成x萃取剂组成y，则选择性系数β=________/________【答案】x/1-xy/1-y

2.吸附剂的比表面积通常通过________法或________法测定【答案】氮气吸附粉末X射线衍射

3.精馏塔的操作弹性是指最大负荷与最小负荷之比，与塔内________和________有关【答案】压降分布温度分布

4.结晶过程中，晶体的生长方式包括________生长、________生长和________生长【答案】核化长大晶核繁殖

四、判断题（每题2分，共10分）

1.在吸收过程中，若气相流量增加，则传质效率必然提高（）【答案】（×）【解析】气相流量增加会减小气液接触时间，可能导致传质效率下降

2.萃取过程中，相比L/V增大总是有利于提高萃取率（）【答案】（×）【解析】相比增大可能超出适宜范围，反而降低传质效率

3.闪蒸过程必须满足能量守恒和物质守恒（）【答案】（√）【解析】闪蒸过程的基本计算依据就是能量和物质守恒定律

4.吸附剂的孔径分布越宽，其选择性越好（）【答案】（×）【解析】选择性取决于吸附剂与溶质作用力，而非单纯孔径分布

5.流化床操作中，循环流化床的临界流速高于散式流化床（）【答案】（√）【解析】循环流化床存在固体循环，其临界流速确实更高

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述影响萃取过程选择性的主要因素及其作用机理【答案】

（1）萃取剂与溶质、稀释剂的极性差异极性差异越大，选择性越高；

（2）相比适宜的相比可最大化传质推动力；

（3）温度低温通常有利于提高选择性；

（4）溶质结构官能团种类和空间位阻影响相互作用强度

2.解释精馏塔操作弹性不足的后果及改进措施【答案】后果操作负荷变化时易出现气相或液相过载，导致分离效果恶化改进措施

（1）增加塔板数或采用其他高效接触设备；

（2）优化进料位置；

（3）采用多级精馏或特殊塔内件

3.简述吸附剂再生不充分的危害及预防措施【答案】危害

（1）吸附容量持续下降；

（2）设备压降异常增大；

（3）污染物积累导致二次污染预防措施

（1）优化再生温度和时间；

（2）采用合适的再生方式（如变温、变压、吹扫）；

（3）定期监测床层压降和出口污染物浓度

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析提高吸收塔传质效率的途径及其适用条件【答案】提高途径

（1）增加气液接触面积采用高效填料或塔内件；

（2）延长接触时间增加塔高或降低操作气速；

（3）增强传质推动力提高气相浓度差或降低液相浓度差；

（4）改善湍流程度合理设计塔内流道适用条件

（1）填料塔适用于液相流量大或处理量大场合；

（2）板式塔适用于需要精确控制分离效率的工艺；

（3）喷淋塔适用于高粘度或易起泡物料

2.比较萃取和吸附分离技术的优缺点及适用范围【答案】萃取优点适用范围广，可处理高浓度混合物；缺点溶剂回收能耗高，可能存在环境污染适用范围石油化工、制药、食品等领域吸附优点可处理低浓度混合物，选择性高，环境友好；缺点吸附剂再生成本高，饱和后需更换适用范围空气净化、溶剂回收、精细化工等

七、综合应用题（20分）某精馏塔处理连续进料，进料组成为

0.4（摩尔分数），进料热状态参数q=

0.75，塔顶采出率为

0.6，塔顶产品组成为

0.95，塔底产品组成为

0.05已知塔顶压力为

1.013×105Pa，塔底压力为

1.026×105Pa，试计算

（1）塔顶操作压力降对气相流量的影响；

（2）若塔板效率为70%，求最小理论塔板数；

（3）若采用最小回流比操作，计算最小回流比【答案】

（1）压力降影响塔顶实际压力P=

1.05×105Pa，压降ΔP=

0.037×105Pa，根据理想气体定律，压降导致气相流量增加约5%

（2）最小理论塔板数采用McCabe-Thiele方法，计算气液平衡线（假设为对二甲苯体系）最小理论塔板数Nmin=

4.2（通过作图法计算）

（3）最小回流比L/Vmin=

0.82，最小回流比Rmin=

1.6（注意实际计算需查取平衡数据，此处为示意性结果）。