第四章 精馏《化工单元操作》（化工版）单元过关卷 山东省（原卷版+解析版）

中职专业课章节过关卷 职教 》 《化工单元操作》（化工版） 第四章精馏 考试时间：60分钟 满分：100分 班级 姓名 学号」 成绩 一、单选题（本题共25道小题，每题2分，共50分） 1.混合液中挥发能力强，容易从混合液中“逃逸”出来的组分，称为() A难挥发组分 B.重组分 C.易挥发组分 D.惰性组分 2.下列分离过程依靠蒸馏完成的是() A空气液化分离制取氧气 B.过滤除去液体中固体 C.萃取分离有机物质 D.结晶分离固体物质 3.简单蒸馏装置通常采用间歇操作，其适用于() A沸点相近的物系 B.分离要求很高的物系 C.难以分离的物系 D.沸点相差较大的物系 4.将一定组成的过热蒸气冷却，混合汽开始冷凝产生第一个液滴时的温度称为() A泡点温度 B.露点温度 C.沸点温度 D.凝固点温度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 醉A职教 》 5.当液相中分子挥发到汽相的速度与汽相中分子凝结到液相的速度相等时，汽液两相达到的 状态称为() A汽液相平衡状态 B.饱和状态 C.过热状态 D.亚稳定状态 6.在t-x-y图中，表示汽液同时存在的区域称为() A液相区 B.过热蒸气区 C.汽液共存区 D.固体区 7.溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，称为() A绝对挥发度 B.平衡常数 C.分配系数 D.相对挥发度 8.精馏装置的主体设备是精馏塔，除板式塔外的另一常见类型是() A釜式塔 B.填料塔 C.喷淋塔 D.鼓泡塔 9.板式塔根据板间有无降液管沟通分为有降液管及无降液管两大类，用得最多的是() A有降液管板式塔 B.无降液管板式塔 C.混合式塔板 D.无塔板塔 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 ©AI职教 》 10.每个阀孔上装有一个可上下浮动的阀片，当气体负荷改变时阀片开度随之改变的塔板是( A泡罩塔板 B.筛孔塔板 C.浮阀塔板 D.斜孔塔板 11.板式塔的降液管有弓形和圆形两种，生产上广泛采用的是() A圆形降液管 B.方形降液管 C.环形降液管 D.弓形降液管 12.板式塔的溢流装置包括出口堰、降液管、进口堰和受液盘等，其中降液管下方部分不开孔 的塔板称为() A出口堰 B.受液盘 C.进口堰 D.塔板 13.混合液从塔中间的某块塔板上引入塔内，此板称为加料板。加料板以上部分称为() A精馏段 B.提馏段 C.进料段 D.混合段 14.恒摩尔溢流假设是指精馏段每层塔板下降液体的摩尔流量() A逐渐增大 B.逐渐减小 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 C.不相等 D.相等 15.连续精馏塔全塔物料衡算中，对易挥发组分进行衡算，下列方程正确的是() A FXp=DxD B.Fxr=DXD+Wxw C.Fxr=D+W D.Fxp=WXw-Dxp 16.馏出产品的采出率是指塔顶馏出液占进料量的比率，即() AW/F B.D/F C.D/W D.F/D 17.某组分通过精馏回收的量与其在原料中的总量之比，称为() A回收率 B.采出率 C.转化率 D.损失率 18.精馏段操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程，称为() A平衡线方程 B.操作线方程 C.q线方程 D.物料衡算方程 19.进料热状况为饱和液体进料时，q的值为() A q>1 B.q<0 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 C.0<q<1 D.q=1 20.图解法求理论塔板数时，越过两操作线交点d的那块理论板为() A塔顶板 B.塔釜板 C.适宜的加料板 D.任意塔板 21.冷液进料时，由于对塔内上升蒸气的冷凝效果好，有利于汽相中轻组分浓度的提升，故( A分离效果好 B.分离效果差 C.分离效果不变 D.不能分离 22.若进料组成x邓下降，在回流比、塔板数不变的情况下，塔顶产品组成xD和塔釜产品组成 xW将() A必然上升 B.保持不变 C.必然下降 D.无法确定 23.当操作条件发生变化时，温度将发生显著变化、可通过其温度变化及早发出调节信号的塔 板称为() A加料板 B.塔顶板 C.塔釜板 D.灵敏板 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 山职教 》 24.下列措施中，能有效实现精馏操作节能目标的是() A增大回流比的数值 B.利用余热预热原料液 C.提高操作塔压 D.增大加热蒸汽量 25.严重漏液会使塔板上建立不起液层，形成“干板”，其后果是() A分离效率急剧下降 B.分离效率提高 C.分离效率不变 D.生产能力增大 二、简答题（本题共5道小题，每题8分，共40分） 1.简述拉乌尔定律的内容。 2.简述t-x-y相图的构成及各条线、各区域的含义。 3.简述精馏的原理。 4.简述回流比对精馏操作的影响及适宜回流比的选择。 5.简述精馏过程中三种汽液接触状态及其特点。 三、综合分析题（本题共1道小题，每题10分，共10分） 1.将含苯0.45（摩尔分数，下同）和甲苯0.55的混合液以14.0kmo1/h的流量在连续精馏塔 中分离，要求馏出液含苯0.95，釜液含苯不高于0.1。请回答：（1)写出全塔物料衡算方 程；(2)求馏出液和釜残液的流量；(3)求塔顶易挥发组分（苯）的回收率。 ⊙⊙原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 《化工单元操作》（化工版） 第四章 精馏 考试时间：60分钟 满分：100分 班级________ 姓名________ 学号________ 成绩________ 一、单选题（本题共25道小题，每题2分，共50分） 1. 混合液中挥发能力强，容易从混合液中“逃逸”出来的组分，称为（ ） A. 难挥发组分 B. 重组分 C. 易挥发组分 D. 惰性组分 【答案】C 【解析】混合液中各组分的物理性质是不一样的，有的组分挥发能力强，容易从混合液中“逃逸”出来，称为易挥发组分；有的则挥发能力弱，不容易从混合液中“逃逸”出来，称为难挥发组分。 2. 下列分离过程依靠蒸馏完成的是（ ） A. 空气液化分离制取氧气 B. 过滤除去液体中固体 C. 萃取分离有机物质 D. 结晶分离固体物质 【答案】A 【解析】蒸馏是分离均相液体混合物的重要方法之一。石油炼制中分离汽油、煤油、柴油，以及空气的液化分离制取氧气、氮气等，都是依靠蒸馏完成的。 3. 简单蒸馏装置通常采用间歇操作，其适用于（ ） A. 沸点相近的物系 B. 分离要求很高的物系 C. 难以分离的物系 D. 沸点相差较大的物系 【答案】D 【解析】简单蒸馏只适用于沸点相差较大、容易分离或分离要求不高的场合。 4. 将一定组成的过热蒸气冷却，混合汽开始冷凝产生第一个液滴时的温度称为（ ） A. 泡点温度 B. 露点温度 C. 沸点温度 D. 凝固点温度 【答案】B 【解析】若将一定温度、一定组成的过热蒸气冷却，当温度降低到一定程度时，混合汽开始冷凝，产生第一个液滴，相应的温度称为露点温度，又称终馏点。 5. 当液相中分子挥发到汽相的速度与汽相中分子凝结到液相的速度相等时，汽液两相达到的状态称为（ ） A. 汽液相平衡状态 B. 饱和状态 C. 过热状态 D. 亚稳定状态 【答案】A 【解析】当汽化速度和凝结速度相等时，液相和汽相的量及浓度均不再发生变化，汽液两相达到动态平衡，这种状态称为汽液相平衡状态。 6. 在t-x-y图中，表示汽液同时存在的区域称为（ ） A. 液相区 B. 过热蒸气区 C. 汽液共存区 D. 固体区 【答案】C 【解析】t-x-y图的两条曲线将其分为三个区域：区域A代表未沸腾的液体，称为液相区；区域C代表过热蒸气，称为过热蒸气区；区域B表示汽液同时存在，称为汽液共存区。 7. 溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，称为（ ） A. 绝对挥发度 B. 平衡常数 C. 分配系数 D. 相对挥发度 【答案】D 【解析】常将溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，称为相对挥发度，以α表示。用相对挥发度可以判别混合液分离的难易程度。 8. 精馏装置的主体设备是精馏塔，除板式塔外的另一常见类型是（ ） A. 釜式塔 B. 填料塔 C. 喷淋塔 D. 鼓泡塔 【答案】B 【解析】精馏装置的主体设备是精馏塔，常见的类型有板式塔和填料塔两类。工业上常用板式塔。 9. 板式塔根据板间有无降液管沟通分为有降液管及无降液管两大类，用得最多的是（ ） A. 有降液管板式塔 B. 无降液管板式塔 C. 混合式塔板 D. 无塔板塔 【答案】A 【解析】板式塔根据板间有无降液管沟通分为有降液管及无降液管两大类，用得最多的是有降液管板式塔。 10. 每个阀孔上装有一个可上下浮动的阀片，当气体负荷改变时阀片开度随之改变的塔板是（ ） A. 泡罩塔板 B. 筛孔塔板 C. 浮阀塔板 D. 斜孔塔板 【答案】C 【解析】浮阀塔板在每个阀孔上都装有一个可上下浮动的阀片（称为浮阀），当上升气体负荷改变时，浮阀的开度随之改变。浮阀塔板生产能力和操作弹性大，且压力降小，板效率高。 11. 板式塔的降液管有弓形和圆形两种，生产上广泛采用的是（ ） A. 圆形降液管 B. 方形降液管 C. 环形降液管 D. 弓形降液管 【答案】D 【解析】降液管有弓形和圆形两种。弓形降液管具有较大的降液面积，降液能力大，汽液分离效果好，生产上广泛采用。圆形降液管常用于液通量较小的小塔中。 12. 板式塔的溢流装置包括出口堰、降液管、进口堰和受液盘等，其中降液管下方部分不开孔的塔板称为（ ） A. 出口堰 B. 受液盘 C. 进口堰 D. 塔板 【答案】B 【解析】溢流装置包括出口堰、降液管、进口堰、受液盘等。降液管下方部分不开孔的塔板通常称为受液盘，有平型及凹型两种。 13. 混合液从塔中间的某块塔板上引入塔内，此板称为加料板。加料板以上部分称为（ ） A. 精馏段 B. 提馏段 C. 进料段 D. 混合段 【答案】A 【解析】混合液从塔中间的某块塔板上引入塔内，此板称为加料板。加料板将塔分为上下两段，加料板以上称为精馏段，加料板以下（包括加料板）称为提馏段。 14. 恒摩尔溢流假设是指精馏段每层塔板下降液体的摩尔流量（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 不相等 D. 相等 【答案】D 【解析】恒摩尔溢流：在精馏塔内，精馏段每层塔板下降液体的摩尔流量相等，以L表示。提馏段也如此，液体流量以L'表示。但两段的液体流量不一定相等。 15. 连续精馏塔全塔物料衡算中，对易挥发组分进行衡算，下列方程正确的是（ ） A. FxF=DxD B. FxF=DxD+WxW C. FxF=D+W D. FxF=WxW-DxD 【答案】B 【解析】对总物料与易挥发组分分别衡算可以得到：F=D+W（总物料衡算），FxF=DxD+WxW（易挥发组分衡算），即进料中易挥发组分的量等于馏出液与釜残液中易挥发组分量之和。 16. 馏出产品的采出率是指塔顶馏出液占进料量的比率，即（ ） A. W/F B. D/F C. D/W D. F/D 【答案】B 【解析】馏出产品的采出率是指塔顶馏出液占进料量的比率，即D/F；而塔釜产品的采出率则是指塔底产品的流量占进料量的比率，即W/F。 17. 某组分通过精馏回收的量与其在原料中的总量之比，称为（ ） A. 回收率 B. 采出率 C. 转化率 D. 损失率 【答案】A 【解析】回收率是指某组分通过精馏回收的量与其在原料中的总量之比。其中，轻组分的回收率等于塔顶馏出液中轻组分的量除以原料中轻组分的量。 18. 精馏段操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程，称为（ ） A. 平衡线方程 B. 操作线方程 C. q线方程 D. 物料衡算方程 【答案】C 【解析】联立精馏段操作线方程和提馏段操作线方程，可以得到精馏段操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程，此轨迹方程称为进料线方程，也称作q线方程。 19. 进料热状况为饱和液体进料时，q的值为（ ） A. q>1 B. q<0 C. 0<q<1 D. q=1 【答案】D 【解析】q称为进料的液化分数，即原料液中液体所占的分数。饱和液体进料时q=1；冷液体进料时q>1；汽液混合物进料时0<q<1；饱和蒸气进料时q=0；过热蒸气进料时q<0。 20. 图解法求理论塔板数时，越过两操作线交点d的那块理论板为（ ） A. 塔顶板 B. 塔釜板 C. 适宜的加料板 D. 任意塔板 【答案】C 【解析】越过两操作线交点d的那块理论板为适宜的加料板。在y-x图上作直角梯级时，当梯级跨过d点改在提馏段操作线和平衡线之间作梯级。 21. 冷液进料时，由于对塔内上升蒸气的冷凝效果好，有利于汽相中轻组分浓度的提升，故（ ） A. 分离效果好 B. 分离效果差 C. 分离效果不变 D. 不能分离 【答案】A 【解析】冷液进料由于对塔内上升蒸气的冷凝效果好，可以使更多的重组分从汽相进入液相，有利于汽相中轻组分浓度的提升，故分离效果好，完成相同分离任务所需的塔板数少。 22. 若进料组成xF下降，在回流比、塔板数不变的情况下，塔顶产品组成xD和塔釜产品组成xW将（ ） A. 必然上升 B. 保持不变 C. 必然下降 D. 无法确定 【答案】C 【解析】若进料组成发生波动，例如xF下降，在回流比、塔板数不变的情况下，塔顶产品组成xD和塔釜产品组成xW必然下降。 23. 当操作条件发生变化时，温度将发生显著变化、可通过其温度变化及早发出调节信号的塔板称为（ ） A. 加料板 B. 塔顶板 C. 塔釜板 D. 灵敏板 【答案】D 【解析】当操作条件发生变化时，某些塔板上的温度将发生显著变化，这种塔板称为灵敏板。通过灵敏板的温度变化，可及早发出信号使调节系统能及时调节，以保证精馏产品的合格。 24. 下列措施中，能有效实现精馏操作节能目标的是（ ） A. 增大回流比的数值 B. 利用余热预热原料液 C. 提高操作塔压 D. 增大加热蒸汽量 【答案】B 【解析】应用高效换热器以及高效率、低压降的新型塔板和填料，选择最适宜的回流比和进料状态，利用精馏塔的馏出液和釜液冷却时放出的热量预热原料液，均能有效实现节能的目标。 25. 严重漏液会使塔板上建立不起液层，形成“干板”，其后果是（ ） A. 分离效率急剧下降 B. 分离效率提高 C. 分离效率不变 D. 生产能力增大 【答案】A 【解析】当上升蒸气流量较小时，液体从塔板开孔处落下，这种现象称为漏液。严重漏液会使塔板上建立不起液层，形成“干板”，导致分离效率急剧下降。 二、简答题（本题共5道小题，每题8分，共40分） 1. 简述拉乌尔定律的内容。 【答案】在一定温度下，稀溶液上方蒸气中某一组分的分压p，等于该纯组分在当时温度下的饱和蒸气压p°乘以该组分在溶液中的摩尔分数x，即p=p°x。式中p为汽相中某组分的平衡分压（Pa），p°为某组分的饱和蒸气压（Pa），x为某组分在液相中的摩尔分数。该规律通常称为拉乌尔定律。 【解析】拉乌尔定律表明稀溶液上方某组分的平衡分压等于该纯组分饱和蒸气压与其液相摩尔分数的乘积。 2. 简述t-x-y相图的构成及各条线、各区域的含义。 【答案】t-x-y图以液相组成x（或汽相组成y）为横坐标，温度t为纵坐标。图中曲线1为t-x线，表示混合液的温度和平衡液相组成x之间的关系，称为饱和液相线，亦称泡点线；曲线2为t-y线，表示混合液的温度和平衡汽相组成y之间的关系，称为饱和蒸气线，亦称露点线。两条曲线将t-x-y图分为三个区域：区域A代表未沸腾的液体，称为液相区；区域C代表过热蒸气，称为过热蒸气区；区域B表示汽液同时存在，称为汽液共存区。 【解析】t-x-y图由液相线（泡点线）、汽相线（露点线）构成，两线将图分为液相区、汽液共存区、过热蒸气区三个区域。 3. 简述精馏的原理。 【答案】利用液相混合物中各组分的沸点不同，采用加热的方法使混合液汽化，由于重组分的沸点高，轻组分的沸点低，因而在汽化的过程中，轻组分汽化的多，而重组分汽化的少。将汽化后的蒸气采出后冷凝，得到的混合液中轻组分浓度就高于原来的混合液中轻组分的浓度。经过这样的多次汽化与多次冷凝，就可以实现轻组分和重组分的分离，从而获得纯度较高的产品。液相多次部分汽化和汽相多次部分冷凝是精馏分离混合液的必然途径。 【解析】精馏原理是利用各组分的沸点不同，通过多次部分汽化和多次部分冷凝实现轻重组分的分离。 4. 简述回流比对精馏操作的影响及适宜回流比的选择。 【答案】回流比对精馏操作有很大的影响。当回流比R增大时，两操作线偏离相平衡曲线，接近对角线，平衡曲线与操作线之间的空间增大，所得直角梯级数减少，说明完成一定分离任务所需的理论塔板数越少，分离效果越好；反之，所需理论塔板数越多，分离效果越差。但回流比的增大会引起塔底再沸器中加热蒸汽耗量以及塔顶冷凝器中冷却水耗量的增加，提高回流比固然能提高分离效果，却是以牺牲能耗为代价的。适宜回流比的选择应根据要求使操作费及设备折旧费的总和为最小的原则来确定，根据经验，适宜的回流比通常取R=(1.1~2.0)Rmin。 【解析】回流比增大则所需理论塔板数减少、分离效果越好，但能耗增加；适宜回流比按操作费与设备折旧费总和最小原则确定，通常取R=(1.1~2.0)Rmin。 5. 简述精馏过程中三种汽液接触状态及其特点。 【答案】精馏过程中各塔板上的汽液接触状态有三种：（1）鼓泡接触状态——当上升蒸气流量较小时，气体在液层中以鼓泡的形式自由浮升，汽液相接触传热传质面积小，且塔板上有大量的返混液，分离效率低。（2）泡沫接触状态——当上升蒸气流量较大时，气泡数量急剧增加，板上液体大部分以液膜的形式存在于动态泡沫之间，传热传质效果好，是一种较理想的汽液接触状态。（3）喷射接触状态——当上升蒸气流量继续增大时，气体把板上的液体向上喷成液滴，液滴的多次形成与合并使传质表面不断更新，为两相传质创造了良好的条件。工业上经常采用泡沫接触状态或喷射接触状态，很少采用鼓泡接触状态。 【解析】三种汽液接触状态为鼓泡、泡沫、喷射，其中泡沫和喷射传质效果好，工业上经常采用，鼓泡接触状态分离效率低很少采用。 三、综合分析题（本题共1道小题，每题10分，共10分） 1. 将含苯0.45（摩尔分数，下同）和甲苯0.55的混合液以14.0kmol/h的流量在连续精馏塔中分离，要求馏出液含苯0.95，釜液含苯不高于0.1。请回答：（1）写出全塔物料衡算方程；（2）求馏出液和釜残液的流量；（3）求塔顶易挥发组分（苯）的回收率。 【答案】（1）全塔物料衡算方程：对总物料衡算 F=D+W；对易挥发组分（苯）衡算 FxF=DxD+WxW。（2）代入数据：14.0=D+W，14.0×0.45=0.95D+0.1W，联立解得 D=5.76kmol/h，W=8.24kmol/h。（3）苯的回收率=DxD/(FxF)=5.76×0.95/(14.0×0.45)=5.472/6.3=0.869，即86.9%。 【解析】本题综合应用全塔物料衡算方程（总物料衡算和易挥发组分衡算）、联立方程求馏出液与釜残液流量以及回收率计算三方面知识，考查连续精馏物料衡算的综合分析与计算能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $