化工原理复习必看第6章_蒸馏习题

1、1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的,分离的条件答案:均相液体混合物，挥发性差异，造成气液两相系统 （每空1分，共3分）在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度 ，但气相组成液相组成，而两相的量可根据 来确定。答案：相等，大于，杠杆规则（每空1分，共3分）当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。答案:大于（每空1分）双组分溶液的相对挥发度 a是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若 a=1 表示。物系的 a值愈大，在 x-y 图中的平衡曲线愈对角线。答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分）工业生

2、产中在精馏塔内将 过程和过程有机结合起来而实现操作的。而 是精馏与普通精馏的本质区别。答案:多次部分气化， 多次部分冷凝， 回流（每空1分，共3分）精馏塔的作用是。答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。（2分）在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，其作用是 ;加料板以下的塔段（包括加料板）称为其作用是。答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段 提浓下降液体中难 挥发组分（2分）（共6分）离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相相等，互成平衡。答案：平衡温度组成（每空1分，共3分）精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1） 和（2）。答案：塔顶易挥发组分含量高塔底压力

3、高于塔顶（每空2分，共4分）精馏过程回流比 R的定义式为 ;对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ;而R=时，所需理论板数为X。答案：R=全回流11.精馏塔有进料热状况，其中以Rmin （每空1分，共4分）进料q值最大，进料温度泡点温度。答案：五种冷液体 小于（每空1分，共3分）12. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于 ，馏出液流量等于，操作线方程为 。答案：出零 yn+1=Xn（每空1分，共3分）13. 在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为 y1,X1及y2,X2；贝U它们的大小顺序为最大，第二，第三，而最小。答案：y1

4、y2X1X2 （每空1分，共4分）14. 对于不同的进料热状况，Xq、yq与XF的关系为（1）冷液进料： XqXF ，yqXF ；（2）饱和液体进料：XqXF，yqXF ；（3）气液混合物进料:XqXF，yqXF f ；（4）饱和蒸汽进料：XqXF，yqXF ；（5）过热蒸汽进料：XqXF，yqXF ；答案:大于大于（1分）等于二大于（1分）小于大于（1分）小于等于（1 分）小于小于（1分）（共5分）15.精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比V （），馏出液组成XD (），釜残液组成XW().A增加B不变C不确定D减小答案：AAD（每空1分，共3分）精馏塔的设计中，若进料

5、热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数 Nt （），提馏段下降液体流量L/ （）A减小 B不变 C增加 D不确定 答案： A C （每空1分，共2分）对于饱和蒸汽进料，则有L （） L，V （） VA等于 B小于 C 大于 D 不确定 答案： A B （每空1分，共2分）精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n, n+1层塔板，其气相组成关系为（）Ayn+1>yn>yn-1B yn+1=yn=yn-1-2 -C yn+1<yn<yn-1D 不确定答案: C （1 分）某两组分混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xa=0.4,相应的泡点温

6、度为ti,气相组 成yA=0.4,相应的露点温度为上2,则（）A t1 <t1B t1= t1C t1> t1D 不能判断答案:A （1 分）完成某分离任务需理论板数为 Nt=7 （包括再沸器），若Et=50%，则塔内需实际板数（不包 括再沸器）为（ ） A 14 层 B 10 层 C 12 层 D 无法确定 答案:C （1 分）若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高xd，可采用（）A、减小回流比B、增加提馏段理论板数C、增加精馏段理论板数D、塔釜保温良好答案:C （ 1 分）在精馏操作中，若进料位置过高，会造成（ ）A、釜残液中易挥发组分含量增高B、实际板数减少C、馏出液中

7、难挥发组分含量增高D、各组分含量没有变化答案:C （1 分）精馏塔采用全回流时，其两操作线（ ）A 、 与对角线重合B、距平衡线最近C、斜率为零D、在y轴上的截距为1答案: A（1 分）精馏的两操作线都是直线，主要是基于（ ）A、理论板的概念B、理想溶液C、服从拉乌尔定律D 、 恒摩尔流假设答案 :D （ 1 分）当XF、XD、XW和q 定时，若减小回流比R,其他条件不变，则（）A、精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线B、精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线C、精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线D、精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线答案:B (1 分)理想溶液中组分

8、的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸汽压之比 ()答案：(V)(1分)从相平衡 x-y 图中可以看出，平衡曲线距离对角线越近，则表示该溶液越容易分离()答案：(X)(1分)用于精馏计算的恒摩尔液流假定， 就是指从塔内两段每一层塔板下降的液体摩尔流量都相等( )答案：(X)( 1 分)精馏段操作线的斜率随回流比的增大而增大，所以当全回流时精馏段操作线斜率为无穷大()答案：(X) (1 分)用图解法求理论塔板数时，适宜的进料位置应该在跨过两操作线交点的梯级上()答案：(V) (1 分)当进料量、进料组成及分离要求都一定时， 两组分连续精馏塔所需理论塔板数的多少与 (1) 操作回流比有关( )

9、(2)原料液的温度有关( )答案：(1) (V)(2) (V) (每空1分，共2分)对于精馏塔的任何一层理论板来说 ，其上升蒸汽的温度必然等于其下降液体的温度()答案：(V)(1 分)当F、XF 定时，只要规定了分离程度XD和XW,则D和W也就被确定了 ()答案：(V)( 1 分)当精馏操作的回流比减少至最小回流比时，所需理论板数为最小( )答案：(X)( 1 分)在精馏操作中，若进料的热状况不同，则提馏段操作线的位置不会发生变化()答案：(X)(1 分)试题：简述在定压下，苯甲苯混和液的 tXy 图中的两条曲线和三个区域的名称。 答：图中有两条曲线：下方曲线为 tX 线，称为饱和液体线或泡点

10、线；上方曲线为 ty 线， 称为饱和蒸气线或露点线。 ( 2 分)两条曲线将 tXy 图分成三个区域：饱和液体线以下区域称为液相区；饱和蒸气线以上区 域称为过热蒸气区；两曲线之间的区域称为气、液共存区。 (3分)(共 5分)简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么？ - 4 -答：精馏原理：精馏是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分气化和多次部分冷凝的过 程。（2分）上升蒸气流和液体回流是造成气、液两相以实现精馏定态操作的必要条件。（2分）（共4分）试题：连续精馏流程中主要由哪些设备所组成？还有哪些辅助设备？答：主要由精馏塔、塔顶冷凝器和塔底再沸器等设备组成。（2分）辅助设备有：原料液

11、预热器、产品冷却器、回流液泵等。（2分）（共4分）简述恒摩尔流假定。在精馏计算中有何意义？答：恒摩尔流假定是指在精馏塔的精馏段和提馏段内，本段内各板上升蒸气摩尔流量相等， 下降液体摩尔流量相等，但两段之间不一定相等。（3分）意义是精馏的计算都是以恒摩尔流为前提的，这样可简化精馏计算。（2分）（共5分）试题：写出实际生产中加入精馏塔的原料的五种热状况及它们的q值。答：原料的五种热状况为：（1）冷液进料，q>1。（ 1分）（2）饱和液体进料，又称泡点进料，q= 1。（1分）（3）气、液混合物进料，q= 01。（1分）（4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q = 0。（1分）（5）过热蒸气进料，q

12、<0。（1分）（共5分）试题：何谓适宜回流比？在精馏设计计算中怎样确定？其范围如何？答：精馏操作费用和设备投资费用之和为最低时的回流比，称为适宜回流比。（2分）在精馏设计计算中，一般不进行经济衡算，常采用经验值。（1.5分）据生产数据统计，适宜回流比的范围可取为：R=（ 1.12） Rmin。（1.5分）（共5分）什么时全塔效率Et?在精馏设计中Et如何确定？答：全塔效率Et又称总塔板效率，是指一定分离任务下，所需理论塔板数 Nt和实际板数Np 的比值，即ET= 止X100%。（3分）Np在精馏设计中，由于影响Et的因素非常复杂，故一般用经验或半经验公式估算，也可采用生 产实际或经验数据

13、。（2分）（共5分）试题：简述什么叫填料精馏塔的等板高度 HETP ？答：假想在填料塔内，将填料层分为若干个高度单元，每个单元的作用相当于一层理论板，此单元填料高度称为理论板当量高度，又称为等板高度，以HETP表示。（3分）通常对特定的精馏塔和物系，影响精馏操作的因素有哪些？答：影响因素有：（1）塔内操作压强（2）进、出塔的物料流量（3）回流比（4）进料组成和 热状况（5）再沸器和冷凝器的传热性能和条件（6）设备散热情况（每个影响因素给 0.5分， 6个共3分）试题：简述间歇精馏的操作方式和适用场合。答：间歇精馏的操作方式有三种：（1）恒回流比操作。（2）恒馏出液组成操作。（3）以上两 种操作

14、联合的组合式操作（每点1分，合计3分）适用场合：小批量、多品种的生产或实验场合，也适用于多组分的初步分离。（1分）（共4分） 试题：简述什么叫恒沸精馏？答：在混和液（恒沸液）中加入第三组分（称为夹带剂），该组分与原混和液中的一个或两个 组分形成新的恒沸液，且其沸点更低，使组分间相对挥发度增大而得以分离，这种精馏方法 称为恒沸精馏。（3分） 试题：什么叫萃取精馏？答：萃取精馏也是在待分离的混和液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原组分间的相对挥发度而得到分离。不同的是萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点要高，且不与组 分形成恒沸液。（3分）试题：在乙醇和水的混和液中，乙醇的质量为 15kg

15、，水为25kg。求乙醇和水分别在混和液中的质量 分数、摩尔分数和该混和液的平均摩尔质量。解：（1）质量分数已知 m乙醇=15kg， m水 = 25kg小 _ m乙醇 a乙醇_m歸_075（1 分）-6 -# -a水=1 - a乙醇_ 10.375=0.625 （1 分）a乙醇M乙醇x乙醇_a乙醇 + a水M乙醇 M水（2）摩尔分数0.37546_0.19 （2 分）0.375 * 0.6254618x 水=1 x乙醇 _1 0.19=0.81 （1 分）（3）混和液的平均摩尔质量MmMm =M乙醇 x乙醇 M 水 x水_46 0.19 18 0.81 = 23.32 kg/kmol （2分）试

16、题：若苯甲苯混和液在45C时沸腾，外界压力味20.3kpa。已知在45C时，纯苯的饱和蒸气压p0苯=22.7kpa，纯甲苯的饱和蒸气压p0甲苯=7.6kpa。求其气液相的平衡组成-# -解：（1）平衡时苯的液相组成x苯、气相组成y苯0p p甲苯X苯o厂p苯一p甲苯20.3-7.612.722.7 一 7.6 一面= 0.84 （2 分）-7 -# -而y苯二22 7净=203 084 =0.94 （1 分）（2）平衡时，甲苯在液相和气相中的组成分别为x甲苯和y甲苯 x甲苯=1 - x苯=1 - 0.84 = 0.16 （ 1 分）y甲苯=1-y苯=1 -0.94=0.06 （ 1 分） 试题：

17、苯甲苯理想溶液在总压为 101.3kpa下，饱和蒸气压和温度的关系如下：在85C时，p0苯=116.9kpa , p°甲苯=46kpa ;在 105°C 时，p0苯=204.2kpa , p0甲苯=86kpa。求：（1）在85C和105C时该溶液的相对挥发度及平均相对挥发度；（2）在此总压下，若 85C时，x苯=0.78，用平均相对挥发度值求y苯。解：（1） 在 85 C 时：P0苯譽2.54 （1分）p0甲苯在 105C 时：:2=204 22042 =2.37 （1 分）86平均相对挥发度二'1' 22.54 2.37 =2.46 （1 分）（2）用:m

18、求y苯（85C时）2.46 0.78y苯 =1： -1 x苯1 1.46 0.78-0.897 （2 分）试题：在连续精馏塔中分离含苯50%（质量百分数，下同）的苯一甲苯混和液。要求馏出液组成为 98%，釜残液组成为1%（均为苯的组成）。求：甲苯的回收率。解：（1）把已知的质量分数换算成摩尔分数M苯=78， M甲苯=92进料组成：xF0.541 （1 分）50/7850/92馏出液组成:= 0.983 （1 分）98/7898/78 2/92釜残液组成：xw（2）求 D、W1/781/78 99/92= 0/012 （1 分）取F= 100kmol/h为计算基准，（1分）由全塔物料衡算可得:F

19、=D+W，及F Xf =D xD W xw （2分）联立两式可得：F （Xf Xw ） 100（0.5410.012） D 二-Xd -Xw0.983-0.012=54.48kmOl/h（1 分）w =F -D =100 -54.48 =45.52 kmol/h（ 1 分）（3）求甲苯回收率 w，即是求釜残液中难恢复组分的回收率（釜残液中难挥发组分的量与其在原料液中的量之比）：W1 - Xw 二 F 1 -Xf100%45.52 1 -0.012 100%100（1 0.541）= 97.98%（ 2 分）试题：在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板 n的气相组成yn+1为0.75，从

20、该板流出 的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度:-为2.5, 求:（1）从该板上升的蒸气组成yn； （2）流入该板的液相组成Xn 1； （ 3）回流比R。解：（1）求yn可用气液平衡方程由:-> Xn求出ynyn1： -1 Xn瞥6ir。823 （2 分）-8 -# -由精馏段操作线方程RxnR 1XdR 1/口1得 0.75= 0.65+2Xd（3）求 R由 L R 1 （1 分）可解出：2R = R+ 1，R= 1 （1 分）V R 12-9 -# -解出 xd = 0.85 （2 分）因ynR xn4 XdR 1R 1代入已知量得-# -

21、10 850.823 Sxn丁，解出小"796 （ 求 Xn-1 分） 试题：在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为 100kmol/h，组成为0.5 （易挥发组 分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为 0.98,回流比R为2.6，若要求易挥发组 分回收率为96%，求：（1）馏出液的摩尔流量D; （2）提馏段操作线方程。解：（1）求D据易挥发组分回收率可求出 DD =0.96，可得 0.98D =0.96 100 0.5，解出 D = 48.98kmol/h （2 分） F Xf（2）提馏段操作线方程先求L, W, xw ；已知饱和蒸气进料q = 0 L = RD

22、 =2.6 48.98 =127.35kmol/h（ 1 分） W 二 F D =100 一48.98 =51.02 kmol/h（ 1 分） 由F Xf二D Xd W xw（ 1.5分）可得XwF xF -D xD- W100 0.5 -48.98 0.9851.02=0.039 （ 1.5 分）-10 -# - 提馏段操作线方程为：q = 0ym 1L qFL qF -WXmW127.35Xw =xmL qF -W 127.35 -51.0251.02127.35-51.020.039-# -# -即 ym十=1.668xm' -0.026 （4 分）某连续操作精馏塔，分离苯甲苯混

23、和液，原料中含苯45%,馏出液中含苯95%，残液中含甲苯95%（以上均为摩尔分数）。塔顶全凝器每小时全凝28000kg蒸汽，液体在泡点下回流。提馏段回流液量为470kmol/h，原料液于泡点进料。求：（1）釜残液和馏出液的流量（W和D）;（2）回流比R解：（1）求釜残液流量W，馏出液流量DV = V ' V即等于全凝器冷凝蒸汽量，故 M苯=78， M甲苯= 92。泡点进料q= 1，此时28000M m顶（2 分）式中 皿皿顶=78 X 0.95+ 92 X（ 1 0.95）= 78.7kg/kmol （ 1 分）28000八V355.8 kmol/h （1 分）78.7 由提馏段物料衡

24、算可求出 WW 二 L'卡'二 L'*47355.8 =114.2 kmol/h （1 分） 由全塔物料衡算求DF= D+WF xF 二 D xD W xW （2 分）式中，xf= 0.45，Xd=0.95 xw =1 0.95=0.05, W = 114.2kmol/h联立求解：F=D+114.20.45F=0.95D+114.2X 0.05可解出 D = 91.4kmol/h 及 F = 205.6kmol/h （2 分）（2）求 RV -D355.8 -91.491.4= 2.89（2 分）试题：在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为 788kmol/h，泡点进

25、料；馏出液组成为0.95 （易 挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03;回流比R为3,塔顶回流液量为540kmol/h。 求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量 L'答案与评分标准 解：（1）精馏段操作线方程将已知量R = 3，xd = 0.95代入精馏段操作线方程可得:yn 1R 1XnXdR 13 1 Xn0.95+3 1-12 -# -yn 1 =0.75xn 0.238 （3 分）（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量I 540 已知 R = 3，L = 540kmol/h，可得 D 二上 540 = 180 kmol/h （1 分）R 3

26、由全塔物料衡算：F=D+W，可得 W=F D=788 180= 608kmol/h （1分） 泡点进料q= 1，提馏段回流液量L' = L qF二L - F = 540 788 = 1328 （1分） 提馏段操作线方程为:L'L'WXmWL'W Xw（2分）代入已知量得:13281328 -608Xm6081328 6080.03 即ym1'=1.844Xm'-0.02533 （2 分） 试题：某双组分连续精馏塔，原料液流量为20kmol/h，塔顶产品量为7.78kmol/h，泡点进料，回流比为1.92,求：（1）精馏段及提馏段的回流液量；（2）

27、精馏段及提馏段的上升蒸汽量。解：（1）精馏段及提馏段的回流液量（L及L'） 精馏段回流液量LL=RD=1.92 X 7.78= 14.94kmol/h （1 分） 提馏段回流液量L'泡点进料 q= 1，L'=L+qF=14.94+20=34.94kmol/h （2 分）（2）精馏段及提馏段的上升蒸汽量（V及V'） 精馏段上升蒸汽量VV = L+D = 14.94+7.78=22.72kmol/h （2 分） 提馏段上升蒸汽量Vq= 1V '=V+（q 1）F = V = 22.72kmol/h （1 分）在泡点进料下，某两组分连续精馏塔的操作线方程为:1

28、、精馏段:y =0.723x 0.2632、提馏段:y =1.25x -0.0187求：（1）回流比；（2）馏出液；（3）釜残液的组成；（4）原料液的组成 答案与评分标准解：（1）求回流比R由精馏段操作线方程y = 0.723X 0.263可知：R0.723（ 1 分）即 0.723 R 1 二 R，R 一 0.723R = 0.723R 1解出R= 2.61 （1分）（2）馏出液组成XDXdR 1-0.263 （1 分）代入 R = 2.61, 得 xD 二 R 10.263 = 3.61 0.263,-13 -# -Xd =0.95 （1 分）（3）求Xw，因Xw为提馏段操作线与对角线交点

29、的横坐标，故联立两线方程:y = x = xwy =1.25x -0.0 1 8 （2 分）解出 Xw =1.25x-0.0187，xw = 0.075 （1 分）（4）求原料液组成Xf，泡点进料q= 1，此时两操作线交点的横坐标即Xfy=0.723xF 0.263y=1.25xF 0.0187 （2 分）即 0.723xF 0.263 =1.25xF -0.0187，解出Xf0.263 0.01871.25 -0.723= 0.535 （1 分）试题：有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液，在泡点温度下进入连续精馏塔。进料组成为0.6 （摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9;回流比为1.5

30、,全塔效率为0.5。求（1）用逐板 计算法求精馏段所需要的理论板数 Nt精；（2）计算精馏段所需的实际板数 Np精。（假设塔顶为 全凝器） 答案与评分标准 解：（1）用逐板计算法求 Nt精。已知xf= 0.6， xd = 0.9， R = 1.5，= 3 求精馏段操作线方程：Xd1.50.9y"RTn芦。代入已知量得：yn“mxn L6xn 0.36（A）（2分）气液平衡方程:由 yX 可得 xyy （B） （2 分）1+（a1 Xy+（i_y施y+3（i_y） 因假设塔顶为全凝器，故有Xd二yi =0.9 （1分）代入（B）式可求出XI,xr齐£=0FF"75（

31、 1分）将Xi"75代入（A ）式可求出屮，y2 =0.6xi 0.36 = 0.6 0.75 0.36 = 0.81 （ 1 分）再将 y? = 0.81 代入（B）式求出 X2 ,x2 =:=0.587 V xF （xf = 0.6） （1分），故可知第二块理论板为加料板，精馏段所0.813 0.19需理论板数Nt精=21 = 1块（层）（1分）（2）求精馏段所需的实际板数 Np精，已知Et = 50%，Np精_ Nt精= 1T0.5-2（1 分）试题：在一双组分连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程为y二0.715X 0.271 ； q线方程为y=2.81x-0.91，求：（1）回

32、流比及进料热状况参数；（2）馏出液及原料液组成；（3）若回流比为3,测得从精馏段第二层塔板下降液体的组成为0.82 （摩尔分数，下同），从第三层塔板上升的蒸气组成为0.86,则此时的馏出液组成又为多少？答案与评分标准解：（1）求回流比R和进料热状况参数q 由精馏段操作线方程：ym二R xXd知：（1.5分）， r+1 r+1R0.715，可得 R-0.715R =0.715 ,得 R= 2.51 （1.5 分）R 1 由q线方程；y=Jx-出知：（1.5分）q T q T2.81，得:2.81q -q =2.81，得 q= 1.55 （1.5 分） q -1（2）求馏出液组成xd,原料液组成x

33、f,由精馏段操作线方程得：旨0.271 , xD =0.271 3.51 =0.951 （1.5 分）R 1由q线方程得：Xf0.91 , xF =0.91 1.551=0.501 （1.5 分）q -1由精馏段操作线方程得:y3 R'XdR' 1代入已知量:（3）若 R' = 3,精馏段 X2 = 0.82, y3 = 0.86，求 Xd'-16 -# -0.86 -3 0.82 =旦，得 xd'=0.98 （2 分）44在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为 0.6 （摩尔分数，下同），馏出液组 成为0.9,釜残液组成为0.02。泡点进料

34、。（1）求每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F;（2）若回流比为1.5,它相当于最小回流比的多少倍？ （ 3）假设原料液加到加料板上后，该 板的液相组成仍为0.6，求上升到加料板上的气相组成。（物系的平均相对挥发度为3） 答案与评分标准解：（1）求当 D = 1kmol/h 时 F 为多少？已知 xf=0.6, xd= 0.9，xw = 0.02，D = 1kmol/h，由 全塔物料衡算可得：F二D W =1 WF x D Xd W Xw（ 2 分）代入已知量可得：0.61 W =1 0.9 0.02W可求出 0.6-0.02W =0.9 - 0.6 =0.3 , 解出 W = 0.52

35、kmol/h, F= 1.52kmol/h。（2 分）（2）求 R/Rmin，已知：m =3 泡点进料q= 1,则Xq = XF= 0.6 （1分），由气液平衡方程:、匚 mXq1: m -1 Xq3 0.61 2 0.6= 0.818 （2 分）-# -# -XD - yq 0.9 - 0.818 求 Rmin , Rmin0.376 （ 2 分）yq -Xq0.818-0.61 5 求 R/Rmin, R/Rmin3.99 （倍）（1 分）0.376（3）求上升到加料板上的气相组成。因加料板是提馏段第一层板，故所求量为y2 L 二 R D =1.5 1 =1.5kmol/h （1 分）泡点

36、进料 q= 1,已知 F= 1.52kmol/h , W = 0.52kmol/h , xw = 0.02, x= 0.6提馏段操作线方程为：ym 1L qFL qF -WXmWL qF -W代入已知量:ym 1'1.5 1.521.5 1.52 -0.52Xm0.52 0.021.5 1.52-0.52即 ym1 = 1.208Xm'-0.00416 （3 分）所求 丫2'=1.208灯 £.00416 = 1.208 0.6-0.00416 = 0.721 （1 分） 试题:在连续精馏塔内分离两组分理想溶液， 塔顶为全凝器。进料量为100kmol/h,其组

37、成为0.5（摩 尔分数）。塔顶易挥发组分的回收率为 90%，精馏段操作线方程为y=0.8x=0.19。求：（1）馏出液的组成xd和流量D; （2）釜残液的组成xW和流量W 答案与评分标准D x解：由题给：F= 100kmol/h, xf= 0.5,D -0.9F Xf（1） 求Xd和D由精馏段操作线方程：yn-RR!Xn rXD! （ 2分）与题给方程比较可知:0.8，可得 R -0.8R =0.8，得 R = 4 （1 分） R 1 由精馏段操作线方程知 0.19，代入R = 4,得:R+1xD -0.19 4 1=0.95 （1 分） 把 F= 100kmol/h，xf= 0.5, Xd

38、= 0.95代入可得:D XdF Xf= 0.9，0.9F xF0.9 100 0.5Xd0.95=47.37 kmol/h （2 分）-17 -# -（2）求Xw和W可由全塔物料衡算得：100 =47.37 W100 0.5 = 47.37 0.95 W xW'F = D +WF 塚=D 'Xd +W 'Xw （2 分） 解出 W =100 -47.37 =52.63kmol/h5xW “50 45 /W0.095 （2 分）52.63在一常压连续精馏塔中，分离某两组分理想溶液。原料液组成为 0.4 （摩尔分数，下同），馏 出液组成为0.95。操作回流比为最小回流比的

39、1.5倍，进料热状况参数q为1.2。操作条件下物系的平均相对挥发度为2;塔顶采用全凝那，计算精馏段自塔顶向下的第二层理论板上 升蒸汽的组成y2。答案与评分标准解：已知 xf= 0.4， xd = 0.95, R= 1.5Rmin， q= 1.2，m = 2，求 y2（1）求 RminG x2x 求气液平衡方程：ym （A） （1.5分）1+（%-1X 1+x q线方程：八旦x上F一上46x2（ B） （1.5分）q 1 q1 1.211.2-12x 联立解（A ）、（ B）两式，可解出6xq-2= q，即6Xq2+2xq-2 = 0 ,1 +Xq解出Xq二_222 _4 6- 26空 0.43

40、4;12（2 分）-18 -# -yq -6xq -2 =6 0.434 - 2 =0.604 （1 分）求Rminyq -Xq 0.604-0.434（2 分）-# -# -（2）求实际回流比 R 1.5Rmin =1.5 2.04 = 3.06 （1 分）（3）求 y2 精馏段操作线方程：YmJ & 上 連& 迴，即R+1 R+13.06 +13.06 + 1Yn1 = 0.754xn 0.234 （2 分） 求y1、X1塔顶米用全凝器，故y1 = xD =0.95 （1分）2x0 95气液平衡方程：y1得 0.95 0.95x1 = 2x1 得 x1 =0.905 （1

41、分）1 +x11.05 求y2X1与y2符合精馏段操作线方程：y2 二 0.754x10.234 =0.754 0.905 0.234 二 0.916 （1 分）在常压操作的连续精馏塔中分离含苯0.46 （摩尔分数）的苯一甲苯混和液。已知原料液的泡点为925C,苯的汽化热为390KJ/kg，甲苯的汽化热为361KJ/kg。求以下各种情况下的q值:（1）进料温度为20C的冷液体；（2）饱和液体进料；（3）饱和蒸气进料。解：（1） 20C的冷液体进料下的q值 原料液的平均汽化热rmrm 二A Xa rB xB Ma= 78，Mb = 92 （1 分）所以 rm =0.46 78 390 0.54

42、92 361 = 31930KJ/Kmol （1 分） 原料液的平均比热容Cp,m1进料温度为20C，料液泡点为92.5C，平均温度为t 1 20 92.5二56.25 C（ 1 分）2查出在 56.25 C 时，苯的 Cp为 1.81 KJ/（kg C），甲苯的 Cp 为 1.82 KJ/（kg C） （1 分）所以 Cp,m =0.46x78".81+0.54x92>d.82 = 155.4 KJ/（kmol ） （1 分） 求q：对于冷液体进料有：I v -IfI v Il牛严30 鶯；3。9込 2°g（ 3 分）-20 -（2）饱和液体进料据其定义可知：At

43、= 0, q=r=1 （1分）r（3）饱和蒸气进料 据定义知：q = 0 （1分） 用一连续精馏塔分离由组分 A、B所组成的理想混和液。原料中含易挥发组分 A为0.45 （摩 尔分数，下同），馏出液中含组分A为0.96。在操作条件下，溶液的平均相对挥发度为 2.3, 最小回流比为1.65。求：（1） q值；（2）说明原料液的进料热状况。答案与评分标准解：（1）求q值由Rmin的定义可知：平衡线与精馏段操作线的交点也必然是q线与平衡线的交点 气液平衡方程：yX2.3x（A） （1.5分）1+（a-1X 1 +1.3x 精馏段操作线方程：RXDRmin丄 XD1.650.96yxxxR+1 R+1

44、 Rmin +1Rmin +1 1.65 + 11.65 + 1得 y =0.623x0.362 （ B） （2 分）联立（A） （B ）两式得:0.632xq 0.362 =2.3xq1 1.3xq，整理得:-# -# -Xq1.21 i：匚1.21 2 -4 0.81 0.3622 981二 0.414（3 分）20.623xq 0.362 0.81xq0.471% =2.3xq yq =0.623Xq 0.362 =0.623 0.414 0.362 =0.620 （1 分） 由q线方程：y = ，代入已知量yq， xq， xF，得: q T q 1q0 450.6200.414，整理得

45、：0.62q -0.414q = 0.62 - 0.45q Tq T得 q =0.825 （2.5 分）（3）因q =0.825，在01之间，故进料热状况为气液混合物。（1分）在一连续精馏塔内分离某两组分理想溶液。已知进料组成为0.5 （摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303；精馏段操作线方程为y =0.72x 0.275。求（1）塔顶易挥发组分的回收率d ；（2）进料热状况参数q 答案与评分标准解：（1）求d :求回流比R和馏出液组成XD。精馏操作线方程为:yn 1R 1 XnXd（2 分）-2

46、1 -# -由精馏段操作线方程知：一匸=0.72，整理得R - 0.72R = 0.72R +1得 R =2.571 （ 1 分）求D/F :由全塔物料衡算：F=D+W、F 冷=D 'Xd +W 'Xw （ 2 分）整理得*DWF F'一 Xf = Xd W XwFF将 W =1 一 ¥ 代入下式得： Xf = D x D Xw - Xw，可得:XF _ XW0.5 - 0.050.982 -0.05-0.4828（ 2 分）=D Xd_ F Xf100%0.4828 0.982 100% =94.82%0.5（1 分）-# -# -（2）求 q Rmin =

47、总=篇=1"47（ 1 分） Rminxd - yq0.982 - yqyq -Xqyq - Xq-1.447（1.5 分）-# -# -由气液平衡方程知yq/； '；Xq2f.30/Xq（ 1.5分）-# -n95 （1.5 分）0.95F xFXd0.95 100 0.30.95-30 kmol/h （1.5 分）联立以上两式且整理得：1.447xq 0.982 1 1.303xq = 5.635xq即 1.885xq2 2.91xq 0.982 =0何 2.91J（2.91 2 4x1.885x0.982 2.91 1.03“ 八、得 Xq0.5 （2 分）q2 1.8

48、852 1.885 因Xq二Xf =0.5，所以进料为饱和液体，则q= 1 （1分） 试题：在某连续操作的板式精馏塔中，分离两组分理想溶液。原料液流量为100kmol/h，组成为0.3（易挥发组分的摩尔分数，下同），泡点进料。馏出液组成为0.95，塔顶易挥发组分的回收率为95%。操作回流比为3,图解所需理论板数为20 （不包括再沸塔）。全塔效率为50%,空 塔气速为0.8m/s,板间距为0.4m，全塔平均操作温度为60C，平均压强为101.33kPa求：（1）塔的有效高度Z; （2）塔径D塔。答案与评分标准解：（1）求塔的有效高度Z实际塔板数NP二址二20 =40 （1分）Et0.5塔的有效高度 Z = NP -1 HT 二 40-1 0.4 -15.6 m （1 分）（2）求塔径D塔求D已知塔顶易挥发组分的回