化工原理精馏.doc

1. 已知精馏塔塔顶第一层理论板上的液相泡点温度为t1，与之平衡的气相露点温度为t2，而该塔塔底某理论板上的液相泡点温度为t3，与之平衡的气相露点温度为t4，则这四个温的大小顺序是_ t1 t2 t3t t1 t2 t3t3=t t1 =t2 1，但回流比取值相同，则所需理论塔板数将_，塔顶冷凝器热负荷_ ，塔釜再沸器热负荷_。变大，变小， 不变， 不一定3连续精馏塔操作时，若减少塔釜加热蒸汽量，而保持馏出量和进料状况（F, xf, q）不变时，则L/V_ ，L/V_，xD_ ，xW_ 。变大， 变小， 不变， 不一定4精馏塔操作时，若、xf、q，加料板位置、和不变，而使操作压力减小，则xD_，xw_。变大， 变小， 不变， 不一定5操作中的精馏塔，保持F，xf，q，D不变，若采用的回流比R1则表示组分和_ ，=1则表示组分和_ 。8当某塔板上 _时，该塔板称为理论塔板。9精馏过程的回流比是指 _ ，最小回流比是指 _。10在设计连续操作的精馏塔时，如保持xF，D/F，xD，R一定，进料热状态和选用的操作气速也一定，则增大进料量将使塔径_ ，而所需的理论板数 _。11塔设计中求取精馏理论板时，以过两操作线交点的那块板作为最佳加料板位置时，所需理论数量最少，其原因是 _ 。12精馏塔操作时，若加料板由最佳位置上移两板，则xD _，xW _ 。（1）变小 (2 )变大 (3)不变 (4)不确定13某操作中的精馏塔，维持 F、q 、XD、V不变，但xf增大，则D_ ，R _ 。（1）变小 (2 )变大 (3)不变 (4)不确定14.精馏塔内，气液两相的流动，液体靠_自上而下地流动，气体靠_自下而上地与液体成逆流流动。重力、压力差15. 全回流时，操作线与_重合，操作线方程为_,理论塔板数为_.当回流比减少到_称为最小回流比，所需的理论塔板数_.适宜的回流比应通过_确定。对角线y=x、最小、两操作线的交到相平衡线时、无限多、经济核算。16. y-x相平衡曲线上各点的温度是_。不等的17. 当增大操作压强时，精馏过程中物糸的相对挥发度_,塔顶温度_,塔釜温度_。减少、增加、增加。18. 精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应_,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应_,所需塔径应_操作费和设备费的总设资将是_增大、增大、增大、急速下降至一最低点后又上升19混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸馏方法分离该混合液愈_ 20.塔设计中求取精馏理论板时，以过两操作线交点的那块板作为最佳加料板位置时，所需理论数量最少，其原因是 _ 。21精馏塔操作时，若加料板由最佳位置上移两板，则xD _，xW _ 。（1）变小 (2 )变大 (3)不变 (4)不确定22某连续精馏塔，进料状态q=1,D/F=0.5,xf=0.4，回流比R=2，且知，提馏段操作线方程的截距为零。则提馏段操作线斜率L/V= _ ；馏出液组成xD= _。23在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成xD和易挥发组分的回收率不变，试定性判断分别改变如下操作参数（其它参数不变）时所需的理论板数将如何变化：（）加大回流比R，_；（）提高操作压强P，_；（）提高加料温度tF，_；（）增加生产能力30%（仍能正常操作），_。24精馏塔操作时，保持F，xF，q，R不变，增加塔底排液量W，则xD_ ，L/V_ ，L/V_ ，xw _ 。（1）变小（2）变大（3）不变（4）不确定25在精馏塔的一层理论板上，离开塔板的气相的露点温度与液相的泡点温度的关系为_ 。26从塔板水力学性能的角度来看，引起塔板效率不变的原因，可能是_ ，_ 和 _ 等现象。27塔板结构设计时，溢流堰长度Lw应当适当，过长则会 _ ，过短则会 _ 。1用板式精馏塔在常压下分离苯甲苯混合液，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.45，进料为100kmol/h、组成为0.4（摩尔分率）的饱和液体(泡点进料)，回流比为1.5，塔顶馏出液中苯的回收率为0.95，塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95，求：塔顶馏出液及塔釜采出液的组成；精馏段及提馏段操作线方程；回流比与最小回流比的比值。2在连续操作的精馏塔中分离苯甲苯溶液。塔釜间接蒸汽加热。塔顶全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（mol%，下同），进料量为100kmol/h，以饱和蒸汽状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40kmol/h。系统的相对挥发度为2.5，且知精馏操作线方程为y=0.8x+0.16。试求：（1）提馏段操作线方程，（2）若塔顶第一块板下降的液相中含苯70%，求该板以气相组成表示的板效率Emv。（3）若塔釜停止供应蒸汽，保持回流比不变，当塔板数无限多时，塔底残液的浓度为多少？3某精馏塔在常压下分离某双组分混合液，该塔的精馏段和提馏段方程分别为y=0.723x+0.263和y=0.723x-0.0188，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为q=1.2的冷液，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少kmol/h？进料组成xf为多少？4.某连续精馏塔将组成x f=0.42的双组分混合液分离为xD=0.8, xw=0.02(均为mol分率),泡点加料,F=0.001kmol/s,组分汽化热均为2000kJ/k mol,系统的=2.5,求以下两种不同加料方式下的回流比及塔釜耗热量: (该塔的板数很多,可设N e=)。1.塔中部适当位置加料 2.塔顶第一块板加料 解：X f=0.42，x D=0.8，x W=0.02，q=1，F=0.001kmol/s，=2000KJ/K mol,=2.51)N e= 回流比R=R minX f=0.42Y f=2.5*0.42/(1+1.5*0.42)=0.6442 R=R min =(XD-Y f)/(Y f-X f) =(0.8-0.6442)/(0.6442-0.42)=0.6952V=V=L+D=(1+R)D=(1.6952)DF x f=D x D+(F-D)XWD=F(Xf-XW)/(XD-XW) =0.001X(0.42-0.02)/)(0.8-0.02)=5.128*10-4Qb=V=1.6592*5.128*10-4*2000=1.739KJ/SxD=0.8 yD=0.8 X1=y/(-(-1)y) =0.8/(2.5-1.5x0.8)=0.6154操作线斜率k=(0.8-0.02)/(0.6154-0.02)=1.31 V=D+L L=F+L操作线斜率 L/V =(F+L)/(D+L)=1.31R=L/D(F+RD)/(1+R)D)=1.31F/D-R/(1+R)=1.95+R/(1+R)=1.31 R=2.0645Q=Vr=（1+R）D*r =3.06455.12810-42000=3.143KJ/S5.每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。解：苯的分子量为78；甲苯的分子量为92。进料组成：釜残液组成：原料液的平均分子量：原料液流量：依题意知：所以： （a）全塔物料衡算 （b）或 （c）联立式a、b、c，解得：6. 氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离。要求馏出液中氯仿的组成为0.95（摩尔分率），馏出液流量50Kg/h。塔顶为全凝器。平均相对挥发度。回流比R=2，求：（1）第一块塔板下降的液体组成；（2）精馏段各板上升蒸汽V及下降液体L。 解 氯仿和四氯化碳混合液可认为是理想溶液。（1） 塔顶为全凝器，根据理论板的概念， （2）根据恒摩尔流的假定，各板上升的蒸汽摩尔流量相等，并非质量流量相等，因此，需将此值转化为摩尔值。氯仿的摩尔质量 M=119.35kg/kmol 四氯化碳的摩尔质量 M=153.8kg/kmol塔顶蒸汽的平均摩尔质量 7.分离例6-1中的溶液时，若进料为饱和液体，选用的回流比，试求提馏段操作线方程式，并说明操作线的斜率和截距的数值。解：由例6-4知：，而因泡点进料，故：将以上数值代入下式，即可求得提馏段操作线方程式：或该操作线的斜率为1.4，在y轴上的截距为-0.0093。由计算结果可看出，本题提馏段操作线的截距值是很小的，而一般情况下也是如此的。8.在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知操作回流比R为3，馏出液的组成为0.95（易挥发组分的摩尔分率），塔顶采用全凝器。该物系在本题所涉及的浓度范围内气液平衡方程为。试求精馏段内离开第二层理论板（从塔顶往下计）的气液相组成。解： 9.在常