2025年大學(xué)大四（化工分離技術(shù)）萃取分離工藝優(yōu)化試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）每題只有一個(gè)正確答案，請將正確答案填在括號(hào)內(nèi)。(總共6題，每題5分，每題給出的選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)w1.以下哪種萃取劑的選擇性系數(shù)最接近1時(shí)，萃取分離效果最差？（）A.1.2B.0.8C.1.5D.2.0w2.在萃取過程中，若溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的分配系數(shù)K值越大，說明（）。A.溶質(zhì)越難進(jìn)入萃取相B.溶質(zhì)越易進(jìn)入萃取相C.萃取劑的選擇性越好D.萃取過程越容易進(jìn)行w3.萃取塔中，連續(xù)相和分散相的選擇對傳質(zhì)效率有重要影響。一般來說，哪種相作為分散相時(shí)傳質(zhì)效率較高？（）A.密度大的相B.密度小非潤濕相C.密度大的非潤濕相D.密度小的潤濕相w4.對于萃取體系，當(dāng)溫度升高時(shí)，溶質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)K通常會(huì)（）。A.增大B.減小C.先增大后減小D.先減小后增大w5.萃取劑的回收方法中，能耗較低且較為常用的是（）。A.蒸餾法B.蒸發(fā)法C.冷凍法D.吸附法w6.在多級錯(cuò)流萃取中，隨著萃取級數(shù)的增加，萃取液中溶質(zhì)的濃度（）。A.不斷增加B.不斷減小C.先增加后減小D.先減小后增加第II卷（非選擇題共70分）w7.（10分）簡述萃取分離工藝優(yōu)化的主要目標(biāo)有哪些？w8.（15分）在萃取分離過程中，如何提高萃取劑的選擇性？請?jiān)敿?xì)說明。w9.（15分）現(xiàn)有一混合溶液，其中溶質(zhì)A的含量為30%，溶劑為水，擬采用萃取劑B進(jìn)行萃取分離。已知溶質(zhì)A在萃取劑B中的分配系數(shù)K=3，萃取劑B與水不互溶。若采用單級萃取，原料液流量為100kg/h，萃取劑流量為50kg/h，試計(jì)算萃余相中溶質(zhì)A的含量。w10.（20分）閱讀以下材料：在某化工生產(chǎn)中，采用萃取分離工藝對含有兩種有機(jī)化合物的混合溶液進(jìn)行分離。目前使用的萃取劑存在一定的問題，導(dǎo)致分離效率不高，產(chǎn)品純度較低。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)萃取劑的選擇性不夠理想，且萃取過程中的傳質(zhì)系數(shù)較小。問題：請針對該情況提出具體的工藝優(yōu)化措施，并說明理由。w11.（20分）閱讀以下材料：某工廠在進(jìn)行萃取分離操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)萃取塔內(nèi)出現(xiàn)了液泛現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)連續(xù)相和分散相的流量控制不當(dāng)，塔板效率下降。問題：請分析液泛現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并提出解決液泛問題的具體措施。答案：w1.Bw2.Bw3.Bw4.Bw5.Aw6.Aw7.萃取分離工藝優(yōu)化的主要目標(biāo)包括：提高萃取劑的選擇性，使溶質(zhì)在萃取相和萃余相之間有更明顯的分配差異；增大溶質(zhì)的分配系數(shù)，提高溶質(zhì)進(jìn)入萃取相的程度；提高傳質(zhì)效率，加快溶質(zhì)在兩相之間的傳質(zhì)速率；降低能耗，采用更節(jié)能的萃取劑回收和操作方式；提高產(chǎn)品純度和回收率，滿足生產(chǎn)要求。w8.提高萃取劑選擇性的方法有：選擇對溶質(zhì)具有高選擇性的萃取劑；優(yōu)化萃取體系的溫度、壓力等條件，利用溶質(zhì)在不同條件下分配系數(shù)的差異提高選擇性；通過添加助萃劑或改變萃取劑的組成來增強(qiáng)其選擇性；采用多級萃取流程，利用多級萃取中溶質(zhì)在各級之間的濃度差進(jìn)一步提高選擇性。w9.首先計(jì)算萃取相中溶質(zhì)A的量。根據(jù)分配系數(shù)K=溶質(zhì)A在萃取相中的濃度/溶質(zhì)A在萃余相中的濃度=3，設(shè)萃余相中溶質(zhì)A的含量為x，則萃取相中溶質(zhì)A的含量為3x。原料液中溶質(zhì)A的量為100×30%=30kg/h，萃取劑中溶質(zhì)A的量為0。混合后總質(zhì)量為100+50=150kg/h。根據(jù)物料守恒可得：30=3x×50+x×100，解得x=12%。w10.工藝優(yōu)化措施及理由：措施：更換選擇性更好的萃取劑。理由：當(dāng)前萃取劑選擇性不理想，新萃取劑可使溶質(zhì)在萃取相和萃余相之間有更明顯的分配差異，提高分離效率。措施：優(yōu)化萃取溫度和壓力。理由：通過調(diào)整溫度和壓力，可改變?nèi)苜|(zhì)在兩相中的分配系數(shù)，提高傳質(zhì)效率，進(jìn)而提高分離效果。措施：對萃取設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，提高傳質(zhì)系數(shù)。理由：傳質(zhì)系數(shù)較小影響分離效率，改進(jìn)設(shè)備可加快溶質(zhì)傳質(zhì)速率，提升產(chǎn)品純度。w11.液泛現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：連續(xù)相和分散相流量控制不當(dāng)，導(dǎo)致塔內(nèi)液體流速過快，使塔板上的液體不能正常下流，造成液體積聚。塔板效率下