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第六章第六章 精馏习题精馏习题 一、填空一、填空 1、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。 2、 当气液两相组成相同时，则气相露点温度 液相泡点温度。 3、 双组分溶液的相对挥发度 是溶液中 的挥发度对 的挥发度之比，若 =1 表示 。 物系的 值愈大，在 x-y 图中的平衡曲线愈 对角线。 4、 工业生产中在精馏塔内将 过程和 过程有机结合起来而实现操作的。 5、精馏塔的作用是 。 6、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 。 7： 离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相 相 等， 互成平衡。 8： 精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1） 和（2） 。 9：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。 10： 精馏塔有 进料热状况，其中以 进料 q 值最大，进料 温度 泡点温度。 11：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 。 12： 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；则它们的大小顺序为 最大， 第二， 第三，而 最小。 13： 对于不同的进料热状况，xq、yq与 xF的关系为 （1）冷液进料：xq xF ，yq xF ； （2）饱和液体进料：xq xF ，yq xF ； （3）气液混合物进料：xq xF ，yq xF f ； （4）饱和蒸汽进料：xq xF ，yq xF ； （5）过热蒸汽进料：xq xF ，yq xF ； 13.塔板上的异常操作现象包括 、 、 。 14.随着气速的提高，塔板上可能出现四种不同的气液接触状态，其中 和 均是优良的塔板工作状态，从减少液膜夹 带考虑，大多数塔都控制在 下工作。 二、选择 1：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 L （ ） ，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 2：精馏塔的设计中，若进料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 3：对于饱和蒸汽进料，则有 L （ ）L ， V （ ）V。 A 等于 B 小于 C 大于 D 不确定 4 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（ ） A yn+1ynyn-1 B yn+1=yn=yn-1 C yn+1 t1 D 不能判断 6：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 7： 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 8：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 馏出液中难挥发组分含量增高 D 各组分含量没有变化 9：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 10： 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 11：当 xF、xD、xW和 q 一定时，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 12：两组分的相对挥发度越接近于 1 ，则表示分离该物系越（ ） 。 A 不完全； B 完全； C 困难； D 容易。 13操作中连续精馏塔，如采用回流比增大，则 （ ） 。 A）xD，xW均增加（B）xD，xW均减小（C）不能操作（D）xD增加，xW减小。 14.精馏塔的设计中， 若进料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（ ） 。 A 减小 B 不变 C 增加 D 不确定 三、判断题 11 理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸汽压之 比 （ ） 26：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（ ） 27：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（ ） 28：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（ ） 29：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（ ） 30：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（ ） （2）原料液的温度有关（ ） 31：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 （ ） 32： 当F、 xF一定时， 只要规定了分离程度xD和xW， 则D和W也就被确定了 （ ） 33： 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 （ ） 34 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 （ ） 习题习题 35：简述在定压下，苯甲苯混和液的：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图中的两条曲线和三个区域 的名称。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） 习题习题 36：简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么？：简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么？ 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） 习题习题 37：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？：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：原料液预热器、产品冷却器、回流液泵等。 （2 分） （共 4 分） 习题习题 38：简述恒摩尔流假定。在精馏计算中有何意义？：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） 习题习题 39：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：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。值。 答：原料的五种热状况为： （1）冷液进料，q1。 （1 分） （2）饱和液体进料，又称泡点进料，q1。 （1 分） （3）气、液混合物进料，q01。 （1 分） （4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q0。 （1 分） （5）过热蒸气进料，q0。 （1 分） （共 5 分） 习题习题 40：何谓适宜回流比？在精馏设计计算中怎样确定？其范围如何？：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） 习题习题 41：什么时全塔效率：什么时全塔效率 ET？在精馏设计中？在精馏设计中 ET如何确定？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 P T N N 100。 （3 分） 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。 （2 分） （共 5 分） 习题习题 42：简述什么叫填料精馏塔的等板高度：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） 习题习题 43：通常对特定的精馏塔和物系，影响精馏操作的因素有哪些？：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） 习题习题 45：简述什么叫恒沸精馏？：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） 习题习题 46：什么叫萃取精馏？：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） 习题习题 47：在乙醇和水的混和液中，乙醇的质量为：在乙醇和水的混和液中，乙醇的质量为 15kg，水为，水为 25kg。求乙醇和水。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。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。 习题习题 48：若苯甲苯混和液在：若苯甲苯混和液在 45时沸腾，外界压力味时沸腾，外界压力味 20.3kpa。已知在。已知在 45时，纯苯的饱和蒸气压时，纯苯的饱和蒸气压kpap7 .22 0 苯，纯甲苯的饱和蒸气压，纯甲苯的饱和蒸气压 kpap6 . 7 0 甲苯。求其气液相的平衡组成。求其气液相的平衡组成。 习题习题 49：苯甲苯理想溶液在总压为：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，饱和蒸气压和温度的关系如 下： 在下： 在 85时，时，kpap9 .116 0 苯，kpap46 0 甲苯； 在； 在 105时，时，kpap2 .204 0 苯， kpap86 0 甲苯。求： （。求： （1）在）在 85和和 105时该溶液的相对挥发度及平均相对挥时该溶液的相对挥发度及平均相对挥 发度； （发度； （2）在此总压下，若）在此总压下，若 85时，时，78. 0 苯 x，用平均相对挥发度值求，用平均相对挥发度值求 y苯苯。 习题习题 50：在连续精馏塔中分离含苯：在连续精馏塔中分离含苯 50（质量百分数，下同）的苯甲苯混和（质量百分数，下同）的苯甲苯混和 液。要求馏出液组成为液。要求馏出液组成为 98，釜残液组成为，釜残液组成为 1（均为苯的组成） 。求：甲苯的（均为苯的组成） 。求：甲苯的 回收率。回收率。 习题习题 51： 在一两组分连续精馏塔中， 进入精馏段中某层理论板： 在一两组分连续精馏塔中， 进入精馏段中某层理论板 n 的气相组的气相组 成成 yn 1为为 0.75，从该板流出的液相组成，从该板流出的液相组成 xn为为 0.65（均为摩尔分数） ，塔内（均为摩尔分数） ，塔内 气液比气液比 V/L=2，物系的相对挥发度，物系的相对挥发度为为 2.5，求： （，求： （1）从该板上升的蒸气）从该板上升的蒸气 组成组成 yn； （； （2）流入该板的液相组成）流入该板的液相组成 xn 1； （； （3）回流比）回流比 R。 习题习题 52：在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为：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（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， 回流比回流比 R 为为 2.6，若要求易挥发组分回收率为，若要求易挥发组分回收率为 96，求： （，求： （1）馏出液的摩尔流量）馏出液的摩尔流量 D； （； （2）提馏段操作线方程。）提馏段操作线方程。 习题习题 53：某连续操作精馏塔，分离苯甲苯混和液，原料中含苯：某连续操作精馏塔，分离苯甲苯混和液，原料中含苯 45，馏出液，馏出液 中含苯中含苯 95，残液中含甲苯，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（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，原料液于泡 点进料。求： （点进料。求： （1）釜残液和馏出液的流量（）釜残液和馏出液的流量（W 和和 D） ； （） ； （2）回流比）回流比 R 习题习题 54：在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为：在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为 788kmol/h，泡点进料；，泡点进料； 馏出液组成为馏出液组成为 0.95（易挥发组分摩尔分数，下同） ，釜残液组成为（易挥发组分摩尔分数，下同） ，釜残液组成为 0.03；回流比；回流比 R 为为 3，塔顶回流液量为，塔顶回流液量为 540kmol/h。 求： （求： （1）精馏段操作线方程； （）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）提馏段操作线方程及提馏段回流液量 L 习题习题 55：某双组分连续精馏塔，原料液流量为：某双组分连续精馏塔，原料液流量为 20kmol/h，塔顶产品量为，塔顶产品量为 7.78kmol/h，泡点进料，回流比为，泡点进料，回流比为 1.92，求： （，求： （1）精馏段及提馏段的回流液量；）精馏段及提馏段的回流液量； （2）精馏段及提馏段的上升蒸汽量。）精馏段及提馏段的上升蒸汽量。 习题习题 56：在泡点进料下，某两组分连续精馏塔的操作线方程为：在泡点进料下，某两组分连续精馏塔的操作线方程为： 1、 精馏段：精馏段：263. 0723. 0xy 2、 提馏段：提馏段：1.250.0187yx 求： （求： （1）回流比； （）回流比； （2）馏出液； （）馏出液； （3）釜残液的组成； （）釜残液的组成； （4）原料液的组成。）原料液的组成。 习题习题 57：有一相对挥发度平均值为：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。进料组成为续精馏塔。进料组成为 0.6（摩尔分数，下同） ，馏出液组成为（摩尔分数，下同） ，馏出液组成为 0.9；回流比为；回流比为 1.5， 全塔效率为全塔效率为 0.5。求（。求（1）用逐板计算法求精馏段所需要的理论板数）用逐板计算法求精馏段所需要的理论板数 NT精精； （； （2）计）计 算精馏段所需的实际板数算精馏段所需的实际板数 NP精精。 （假设塔顶为全凝器）。 （假设塔顶为全凝器） 习 题习 题 58 ： 在 一 双 组 分 连 续 精 馏 塔 中 ， 已 知 精 馏 段 操 作 线 方 程 为： 在 一 双 组 分 连 续 精 馏 塔 中 ， 已 知 精 馏 段 操 作 线 方 程 为 271. 0715. 0xy；q 线方程为线方程为91. 081. 2xy，求： （，求： （1）回流比及进料热状）回流比及进料热状 况参数； （况参数； （2）馏出液及原料液组成； （）馏出液及原料液组成； （3）若回流比为）若回流比为 3，测得从精馏段第二层塔，测得从精馏段第二层塔 板下降液体的组成为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（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？，则此时的馏出液组成又为多少？ 习题习题 60：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：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，其组成为，其组成为 0.5（摩尔分数） 。塔顶易挥发组分的回收率为（摩尔分数） 。塔顶易挥发组分的回收率为 90，精馏，精馏 段操作线方程为段操作线方程为19. 08 . 0xy。求： （。求： （1）馏出液的组成）馏出液的组成 xD和流量和流量 D； （； （2）釜残）釜残 液的组成液的组成 W x和流量和流量 W。 习题习题 61：在一常压连续精馏塔中，