化工原理 第七章 液体精馏.doc

第七章 液体精馏一、基本知识1精馏操作的作用是分离。 气体混合物 液体均相混合物 固体混合物 互不溶液体混合物2精馏分离的依据为。 利用混合液中各组分挥发度不同 利用混合气中各组分在某种溶剂中溶解度的差异 利用混合液在第三种组分中互溶度的不同 无法说明3某二元理想溶液，其组成x=0.6(摩尔分数，下同)，相应的泡点为tl，与之相平衡的气相组成y=0.7，相应的露点为t2，则 tl=t2 tlt2 tl1 ab1)造成了有利的相平衡条件(yx) 精馏区别于蒸馏就在于“回流”，包括塔顶的液相回流与塔釜造成的气相回流 精馏过程的基础仍然是组分挥发度的差异14.精馏理论中，“理论板”概念提出的充分而必要的前提是。 塔板无泄漏 板效率为100 离开塔板的气液相达到平衡 板上传质推动力最大15.下面有关理论板概念中正确的是。 理论板就是实际塔板 理论板是理想化的塔板，即不论进入该板的气、液相组成如何，而离开该板的气、液相在传质、传热两方面都达到平衡，或者说离开该板的气、液两相组成平衡，温度相同 在精馏计算中，一般首先求得理论板数，再用塔效率予以修正，即可得实际板数 理论板是一个气、液两相都充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板16.有关恒摩尔流的假定说法中正确的是。 在精馏塔内，各板上下降液体的摩尔量相等 在精馏塔内，各板上上升蒸气的摩尔量相等 精馏塔内，在没有进料和出料的塔段中，各板上上升蒸气的摩尔量相等(恒摩尔气流)，各板上下降液体的摩尔量相等(恒摩尔液流) 精馏塔内精馏段和提馏段下降液体摩尔流量(或上升蒸气摩尔流量)相等17.q称为加热的热状态参数，下面有关q值论断中正确的是。 q值大小为lkmol原料变成饱和蒸气所需的热与原料的摩尔汽化热的比值 q值大小等于每加入l kmol的原料使提馏段液体所增加的物质的量 q=0为饱和蒸气加料 0q1为冷料加料 q0为过热蒸气加料18.二元连续精馏计算中，进料热状态q的变化将引起xy图上变化的线有。 平衡线和对角线 平衡线和q线 操作线和q线 操作线和平衡线19.推导精馏塔操作线方程的前提是。 A：恒摩尔流； B：平衡精馏； C：板式塔；D：过程稳定(定常) A、B B、C A、B、C D20.有关回流比的讲法中正确的是。 回流比通常用塔顶回流量L与塔顶产品量D之比表示 增大回流比的措施是增大塔底的加热速率和塔顶的冷凝量，其代价是能耗的增大 回流比可以在零(无回流)至无穷大(全回流)之间变化 全回流时为达到指定的分离程度所需的理论板最少 最小回流比对应于无穷多塔板数，设备费用无疑过大而不经济 一般而言，操作过程所选的适宜回流比为最小回流比的1.22倍21.下列论断中正确的是。 精馏操作中最优加料板位置是该板的液相组成x等于或略低于xq(即精馏段操作线和提馏段操作线交点的横坐标) 最适宜回流比对应于总费用(设备费和操作费)的最低点 一般而言，在热耗不变的情况下，热量应尽可能在塔底输入，使所产生的气相回流能在全塔中发挥作用；而冷却量应尽可能施加于塔顶，使所产生的液体回流能经过全塔而发挥最大的效能 当塔釜温度过高、物料易产生聚合或结焦时，工业上采用热态或气态进料22.下列关于精馏中“最小回流比”的说明中正确的是。 A：它是经济效果最好的回流比。 B：它是保证精馏操作所需塔板数最少的回流比。 C：它是保证精馏分离效率最高的回流比。 都不对 A对 B对 C对23.对一定分离程度而言，精馏塔所需最少理论板数为。 全回流 50回流 25回流 无法判断24.若仅仅加大精馏塔的回流量，会引起。 塔顶产品易挥发组分浓度提高 塔底产品难挥发组分浓度提高 塔顶产品的产量提高 塔顶易挥发组分的回收率提高25.若某精馏塔正在正常、稳定地生产，现想增加进料量，且要求产品质量维持不变，宜采取的措施为。加大塔顶回流液量 加大塔釜加热蒸气量加大塔釜加热蒸气量以及冷凝器冷却水量 加大冷凝器冷却水量26.下列设备中能起到一块精馏板的分离作用的是。 A：再沸器； B：冷凝器； C：分凝器； D：汽化器。 A、B A、C B、D C、D 27.若仅仅加大精馏塔再沸器的加热蒸气量，会引起。 塔顶产品易挥发组分浓度提高 塔底产品难挥发组分浓度提高 塔底产品的产量提高 塔底难挥发组分的回收率提高28.某连续操作的常规精馏塔，在保持进料的流量、组成和热状态一定，以及塔釜加热蒸气量和塔顶冷凝器冷却水量一定的条件下，若加大回流比，将会引起下列哪项发生变化。 (1)塔顶产品浓度xD将提高 (2)xD将降低 (3)塔顶产品产量D将提高 (4)D将下降 (5)塔底产品产量W将提高 (6)W将下降 (1)、(1)、(5)对 (1)、(3)、(5)对 (2)、(3)、(6)对 (2)、(4)、(6)对29.用精馏方法分离某二元理想溶液，产品组成为xD、xW，当进料组成为xF1 时，相应的最小回流比为Rm1。；当进料组成为xF2时，相应的最小回流比为Rm2，。若xF1xF2，且进料热状态相同，则。 Rm1 Rm2 无法确定 30.在精馏设计中，对一定的物系，其xF、q、xD和xW不变，若回流比R增加，则所需理论板数NT将。减小 增加 不变 无法确定31.进出精馏塔第n(n1)块板的气液相的组成(以易挥发组分表示)如图72所示。下列判式中未必成立的是。 ynxn-1 ynxn yn+lxn yn+1xn-1图7232.某二元理想体系进行连续精馏，相邻二理论板气液浓度分别为yn、xn、yn+1、xn+1、(见图7-3)，在x-y图(图7-4)上将4个浓度表示出来的高低顺序为： 。 图7-3 图7-433.在连续精馏中，其他条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品浓度xD= 。若此时加热蒸气量V不变，产品量D将 。若在改变R的同时，保持塔顶采出量不变，必然需增加蒸气用量，那么冷却水量将 。34.精馏塔操作时，其温度和压力从塔顶到塔底的变化趋势为。 温度逐渐增大，压力逐渐减小 温度逐渐减小，压力逐渐增大 温度逐渐减小，压力逐渐减小 温度逐渐增大，压力逐渐增大35.下面论断中正确的是。 精馏塔内存在一定的温度分布精馏塔内从塔顶到塔底，温度是升高的在高纯度分离时，在塔顶(或塔底)相当高的一个塔段内温度变化极小，但在精馏段或提馏段的某些塔板上，温度变化最为显著。或者说，存在灵敏板，这些塔板上的温度对外界干扰参数的反应最灵敏由于灵敏板比较靠近进料口，故常将感温元件安装在灵敏板上，以便及时采取相应调节手段，稳定塔顶馏出液的组成36.精馏塔设计时，若F、xF、xD、xW、V为定值时，将进料热状态参数q=1改为q1，则 所需要理论板数。 增加 减少 不变 无穷大37.甲说：若增加精馏塔的进料量就必须增加塔径。乙说：若增大精馏塔的塔径就可以减少精馏塔板。丙说：若想提高塔底产品的纯度应增加塔板。甲、乙、丙三种说法中正确的是。 甲、乙对 乙、丙对 丙、甲对 丙对38.某精馏装置，由分凝器、全凝器、精馏塔(有两块塔板)、再沸器组成，料液自塔顶第一块板加入，对该装置的说法中正确的是。 甲：该塔是提馏塔。 乙：该分离操作只有提馏过程。 甲对 乙对 甲、乙都对 甲、乙都不对39.A、B二元系统精馏操作如图75设计进行，下列议论中正确的是。甲：该精馏是按液态泡点进料设计。乙：该精馏是按蒸气露点进料设计。丙：该精馏采用A蒸气直接加热。丁：该精馏采用B蒸气直接加热。甲、丙对 乙、丙对 甲、乙对 乙、丁对图7540.如果某精馏塔的加料口原在第七块板(自塔顶向下计数)，现操作工人将料液改自第四块板加入，可能是下列原因中的 使他这样做。 生产任务加大，料液增加了 生产任务减小，料液减少了 料液由冷液态改为饱和液态了 料液由饱和液态改为冷液态了41.有两股组成不同的料液，若使加入精馏塔进行精馏分离更经济，应。 分别从不同的塔板加入 将它们混合后从某一合适的塔板加入 分别从不同的塔板入塔与混合后从某一恰当的塔板入塔经济效果一样 是分别入塔还是混合后入塔要据两股料液的热状态而定42.某精馏过程的操作线如图76所示，据该图，下列论述正确的是。 该精馏过程是将两股料液从不同塔板加入，加入口在-及-操作段交接处 该精馏过程有中间产品抽提，提出口在-操作段交接处 该精馏操作有两股中间产品被抽提，抽提口在一及一操作段交接处 该精馏过程有三股料液，它们分别从不同塔段入塔43.据图77，该分离操作具有的特征为。 (1)该过程包括精馏和提馏过程 (2)该过程仅有提馏过程 (3)该过程同时处理两股组分不同的料液 (1)、(3) (2)、(3) (1) (2)44.据图77，可断定该分离操作具有的特征为。 (1)塔顶有回流； (2)塔顶无回流； (3)直接蒸气加热； (4)间接蒸气加热。 (1)、(3) (2)、(3) (3) (2)、(4) 图7745.减压操作精馏塔内自上而下真空度及气相露点的变化为。 真空度及露点均提高 真空度及露点均降低 真空度提高，露点降低 真空度降低，露点提高46.在讨论回流比恒定的间歇精馏时，有两种论述。正确的是。 A：馏出液的浓度是恒定的。 B：塔顶蒸气的温度是恒定的。 A、B都对 A、B都不对 A对 B对47.以td、tb分别表示气相露点与液相泡点。进出某理论塔板的气液流如图78所示，下列判断中不能成立的是。(td)n(td)n-1(td)n(td)n+1(td)n+l(td)n(td) n+l (td)n-l图7848.在讨论塔设备的负荷性能图时，下列论述中正确的是。 A：塔的负荷性能图只决定于塔设备的结构与物质的性质，而与生产的气液相负荷无关。 B：塔的负荷性能图，除与塔设备的结构有关外，还与物质的性质以及气液相流量有关。 A对 B对 A、B都不对49.塔设备的操作弹性，与下列的 因素有关。 (1)塔的结构； (2)物料性质； (3)负荷的液气比。 (1)、(2) (1)、(3) (2)、(3) (1)、(2)、(3)二、填空1.精馏分离的依据是 各组分挥发度 的差异。要使混合物中的组分得到完全的分离，必须进行多次的 部分冷凝，部分汽化 。2.相对挥发度的表示式= (yA/xA)/(yB/xB) 。平衡常数的定义KA= yA/xA 。对于二组分精馏，=1能否分离 不能用普通精馏分离，能用萃取精馏或恒沸精馏分离 。3.写出用相对挥发度表示的相平衡关系式 。4.双组分理想溶液在同一温度下两纯组分的饱和蒸气压分别为pA0和pB0，则相对挥发度AB的表示式为 。5.q线方程的表达式为 ；该表达式在x一y图上的几何意义是 。6.当进料热状态q=1时，xF与xq之间关系为 。7.当进料热状态q1时，xF与xq之间关系为 。8.对于两组分连续精馏，气液平衡能用相对挥发度当做常数来表示时， (1)求全回流精馏的理论塔板数与馏出液组成xD、残液组成xW的关系式为 。 (2)导出由原料液为沸点时液体组成为xF，精馏后得到馏液组成为xD的最小回流比Rmin与、xF和xD的关系式为 。 (3)如果原料为沸点时的蒸气供给时，最小回流比Rmin与、xF和xD的关系式为 。9.若已知某精馏过程的回流比R和塔顶产品的质量xD，则精馏段操作线方程为: 。10.精馏实验中，通常在塔顶安装一个温度计，以测量塔顶的气相温度，其目的是为了判断 塔内操作是否稳定 和 塔内产品是否合格 。11.某精馏操作时，原料液流量F、组成xF、进料热状态参数q及精馏段上升蒸气量V均保持不变，若回流比增加，则此时馏出液组成xD增加、釜液组成xW减小、馏出液流量D 减少 、精馏段液气比L/V 增多 。12.某精馏塔操作时，F、xF、q、D保持不变，增加回流比R，则此时xD 增加 ， xW 减少 ，V 增加 ，L/V 增加 (增加，不变，减少)。13.直接水蒸气加热的精馏塔适用于 待分离的混合液为水溶液且水是难挥发组分 的情况。直接水蒸气加热与间接水蒸气加热相比较，当xD、xF、q、回收率相同时，其所需理论板数要 多 (多，少，一样)。三、计算1.20时，甲醇、乙醇的蒸气压分别为94mmHg和44mmHg，两者的性质非常相似，在很宽的组成范围内可看成服从拉乌尔定律。则20g甲醇和100g乙醇所成的混合液的蒸气压为 55.15 mmHg，甲醇气相的摩尔分数为 0.38 ，乙醇气相的摩尔分数为 0.62 。 已知甲醇、乙醇的相对分子质量分别为32和46。2.总压为760mmHg的N2和C3H60(丙酮)体系，已知丙酮的露点为15，相对湿度为0.4，则体系温度为 35.4 (写出计算式)。 丙酮的阿托因常数A=7.11212，B=1204.67，C=223.5，阿托因公式lgp=A-B/(t+C)，式中p的单位为mmHg，t的单位为，相对原子质量N为14，C为12，0为16，H为1。3.正戊烷和正己烷的饱和蒸气压数据如表71所示：表71温度/K饱和蒸气压/kPa温度/K饱和蒸气压/kPa正戊烷C5H12正己烷C5H12正戊烷C5H12正己烷C5H12260.613.32.85280.032.58.90265.016.53.60285.040.011.00270.021.05.00289.047.013.30275.026.06.70假设溶液服从拉乌尔定律，气相服从道尔顿定律，则在总压力为l3.3kN/m2，T=265.OK时，戊烷对己烷的相对挥发度为。5.6 8.32 4.58 5.384.总压力latm，温度为95时，苯、甲苯的饱和蒸气压分别为1168mmHg与475mmHg，则平衡时苯的气相组成为 ，苯的液相组成为 ，苯与甲苯的相对挥发度为 。5.有A、B两组分组成理想气液平衡体系，已知A在液相中摩尔分数x=09，相对挥发度=3，据此可判定气相中低沸点组分的摩尔分数为。 0.95 0.65 0.45 0.256.在连续精馏塔中分离苯一甲苯混合液，处理量为l500kg/h，原料中苯的含量为O.4(摩尔分数，以下同)，要求塔顶苯的组成不低于0.95，釜液苯的组成不大于5，则塔底产品量为 Kmol/h。 6.76 10.6 10.76 6.67某填料精馏塔的填料层高度为8m，完成分离任务需要16块理论板(包括塔釜)，则等板高度为 。8.第n，n+1相邻两实际板气相浓度分别为0.62、0.52，从第n板下降的液相浓度为0.5，该气体为理想体系，=2，则气相单板效率Emv为 。9.在图7-9所示的精馏过程中，第4块塔板的默弗里板效率等于 。 80 90 95 l00。10.如图7-9所示的精馏过程中，进入第