化工原理习题第三部分蒸馏答案

1、第三部分 蒸馏一、填空题 1、蒸馏是用来分离均相液体混合物的单元操作。2、含乙醇 12%（质量百分数）的水溶液，其乙醇的摩尔分率为5.07%。3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分 的。挥发度的差异而达到分离的目4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段 。5、理想溶液的气液相平衡关系遵循拉乌尔定律 。6、当一定组成的液体混合物在恒这一总压下，加热到某一温度，液体出现第一个气泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点 。7、在一定总压下准却气体混合物，当冷却到某一温度，产生第一个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的 8、理想溶液中各组分的挥发度等于其露点温度，简称露点 。 饱和蒸气压 。

2、9 、 相 对 挥 发 度 的 大 小 反 映 了 溶 液 用 蒸 馏 分 离 的 度 。难 易 程10、在精馏操作中，回流比的操作上限是 11、在精馏操作中，回流比的操作下限是全回流 。 最小回流比 。12 、 表 示 进 料 热 状 况 对 理 论 板 数 的 影 响 的 物 理 量 为 进 料 热 状 况 参 数 。13、q 值越大，达到分离要求所需的理论板数 14、精馏塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为越少 。 逐渐降低 。15、当分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料 的 q 值 最 大 ， 此 时 ， 提 馏 段 操 作 线 与 平 衡 线 之 间 的 距 离最远

3、，分离所需的总理论板数最少 。16、精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗 增加 ，随着回流比的逐渐增大，操 作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。17、精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 减小 （增大、减小），同时蒸 馏釜中所需加热蒸汽消耗量 增大 （增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗fdv =p /xv =p /xa b a ab b a b b an量 减小 （增大、减小），所需塔径 增大 （增大、减小）。 18、分离任务要求一定，当回流比一定时，在 5 种进料状况中,冷液体进料的 q 值最大，提馏段操作线与平衡线之

4、间的距离 总理论板数最少 。最远, 分离所需的19、相对挥发度 =1，表示不能用普通精馏分离分离，但能用 萃取精馏或恒沸精馏分离。20、某二元混合物，进料量为 100kmol/h，x =0.6，要求得到塔顶 x 不小于 0.9，则塔顶最大产量为66.7 kmol/h。21、精馏操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异 ，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底上升蒸气 。22、对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。 蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）。23、溶液中各组分的 挥发度 v 可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的

5、摩尔分率来表示，即a a ab b b24、溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为 其表达式有：=v / v =（p /x ）/（p /x ）=y x /y x相对挥发度 。25、气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。26、精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的，精馏操作的依 据是混合物中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流 和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低； 27、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，原因之一是：塔顶易挥发组分浓度高 于塔底

6、，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点 较高。28、当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板 。29、精馏过程中， 再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证由适宜的液相回流。30、在一定操作条件下，精馏段内自任意第 n 层板下降的液相组成 x 与其相邻n+1dmm+1n n-1minfdfdwnn-1的下一层板（第 n+1 层板）上升蒸汽相组成 y 之间的关系。在 x y 坐标上为 直线，斜率为 r/r+1，截距为 x /r+1。31、在一定操作条件下，提馏段内自任意第 m 层板下降的液相组成 x 与其相邻 的下一层

7、板（第 m+1 层板）上升蒸汽相组成 y 之间的关系。l除与 l 有关外，还受 进料量和进料热状况的影响。32、 实际操作中，加入精馏塔的原料液可能有五种热状况：（1）温度低于泡点的 冷液体；（2）泡点下的饱和液体；（3）温度介于泡点和露点的气液混合物；（4） 露点下的饱和蒸汽；（5）温度高于露点的过热蒸汽。33、 r=l/d=，操作线与对角线重合，操作线方程 y =x ，达到给定分离程度 所需理论板层数最少为 n 。34、 精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减少，同时蒸馏釜中所需加热蒸 汽消耗量增加，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增加，操作费用相应增加，所需塔 径增大。35、 精馏操作时，若

8、 f、d、x 、q、r、加料板位置都不变，将塔顶泡点回流改 为冷回流，则塔顶产品组成 x 变大。36、 精馏设计中，回流比愈大，操作能耗愈大，随着回流比逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先减小后增大的过程 。37、理想溶液是指各组分在全浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。39、 简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度_逐渐降低_，其沸点则_ 逐渐升高 。39、 已知 q=1.3，则加料中液体量与总加料量的比是_1_。某精馏塔设计时，若将塔釜由原来简介蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持 x ，d/f,q,r，x 不变，则 w/f 将变大 ，x 将 减小 ，提馏段操作线斜率将不变 ，理论板数将增加 。4

9、1、某二元物系，相对挥发度 a=2.5，对 n,n-1 两层理论塔板，在全回流条件下， 已知 x =0.35，则 y = 0.77（塔板从上往下数），0.35（塔板从下往上数） 。42、在进行连续精馏操作过程中，随着进料过程中轻组分组成减小，塔顶温度逐渐升高 ，塔底釜液残液中轻组分组成减小 。43、操作中的精馏塔，若增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比增大 ，塔顶馏出液组成变大 。dd1 21 244、若某精馏过程需要 16 块理论塔板（包括再沸器）其填料的等板高度为 0.5m，则填料层有效高度为8m。45、 某精馏塔塔顶上升蒸汽组成为 y，温度为 t，经全凝器冷凝到泡点温度 t，

10、部分回流液入塔，其组成为 x ，则 y = x, t t。46、 现设计一连续精馏塔，保持塔顶组成 x 和轻组分回收率不变，若采用较大的回流比，则理论塔板数将减少 ，而加热蒸汽的消耗量将增大 ；若进料中组成变轻，则进料位置应上移使 x 和轻组分回收率不变，若将进料物流焓增大，则理论塔板数将二、选择题增多 ，塔底再沸器热负荷将减少 。1、理想溶液的特点是：相同分子间的作用力（b）不同分子间作用力。a：大于b：等于c：小于d：不能确定2、实验表明，当由两个完全互溶的挥发性组分所组成的理想溶液，其气液平衡关系服从（c）。a：亨利定律b：费克定律 c：拉乌尔定律d：牛顿粘性定律3、双组分理想溶液的 t

11、-x-y 图中，下方曲线称为（b）。a：饱和蒸气线b：饱和液体线c：饱和蒸气压线d：露点线4、关于理论板理列说法错误的是（c）a：理论板可作为衡量实际塔板分离效率的依据和标准。 b：离开理论板的气、液两相互成平衡。c：实际塔板即为理论板，二者之间无区别。d:理论板为假想板 ，实际并不存在 。5、关于恒摩尔流假定，下列说法中正确的是（d）a ：恒摩尔流假定在任何条件下均可成立。b ：恒摩尔气化是指精馏段上升蒸气摩尔流量与提馏段上升摩尔流量相等。 c ：恒摩尔流假定是指精馏段上升蒸气摩尔流量与下降液体摩尔流量相等。 d ：由恒摩尔流假定可知，精馏段上升蒸气和下降液体有如下关系l：=l =l， v

12、=v =v6、下列关于相对挥发度的说法中正确的是（a）a：相对挥发度的大小，反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。d wd wd wd wb ： =1 的溶液称为恒沸物。c ： 越大，溶液越容易分离。 d ： 越 小 ， 溶 液 越 容 易 分 离 。 7、关于精馏原理的叙述错误的是（a）a ：精馏过程是简单蒸馏的重复过程。b ：要维持精馏操作的高纯度分离，塔顶必须得设全凝器。c ：要维持精馏操作的高纯度分离，塔底必须得设再沸器。d ：有液相回流和气相回流，是精馏过程的主要特点。8、二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线（ a：提馏段操作线与 q 线b ：平衡线c ：平衡线与精馏段操作

13、线d ：平衡线与 q 线a）9、连续精馏塔的操作中若采用的回流比小于原回流比，则（ a：x 增大，x 增大b ：x 减小，x 减小c ：x 增大，x 减小d ：x 减小，x 增大d）10、提馏段温控是指将灵敏板取在提馏段的某层塔板处，若灵敏板温度降低，则要使塔釜产品合格，应采取的调节手段为（b）a：适当增大回流比c：适当增大再沸器的加热量b：适当减小回流比d：适当减小再沸器的加热量11、在精馏操作中当进料量大于出料量时，会引起（a）a：淹塔b：塔釜蒸干c：漏液d：返混12、关于恒沸精馏和萃取精馏下列说法错误的是 （c）a ：这两种方法都是在被分离的混合液中加入第三组分。b ：这两种方法都是分离

14、相对挥发度 =1 的恒沸物或相对挥发度过低的混合液。c ：这两种方法在被分离的混合液中加入第三组分后，都能形成有明显界面的两相。d ：所选取的第三组分的热稳定性较好。13、依据液体混合物中各组分挥发度的差异，使混合液中各组分达到一定程度的分离的操作叫（ b）.minffa：吸收b：精馏c：液-液萃取d：干燥14、关于理想溶液，下列说法中错误的是（c）a ：理想溶液中相同分子与相异分子间的作用力相等。b ：理想溶液在混合过程中无容积效应。c ：理想溶液在混合过程中有热效应。d ：理想溶液符合拉乌尔定律。15、精馏操作中，若进料组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精馏段操作线方程的斜率（ a ：

15、 增 加）aa ： 减 小c ： 不 变d ： 不 能 确 定16、全回流时，理论塔板数为（c）a：0 b： c ：n17、间歇蒸馏和平衡蒸馏的主要区别在于（cd：不能确定 ）a ：前者是一次部分气化，后者是多次部分气化b ：前者是稳态过程，后者是不稳态过程c ：前者是不稳态过程，后者是稳态过程d ：不能确定18、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度（b）。a：增大b：减小c：不变d：不能确定19、精馏塔的塔底温度总是（a ）塔顶温度。a：高于b：低于c：等于d：小于等于20、关于 x-y 图，下列说法中错误的是（d ）a ：平衡曲线偏离参考线愈远，表示该溶液愈容易分离。b ：平衡曲线

16、总是位于参考线上方c ：当总压变化不大时，外压对平衡曲线的影响可以忽略。d ：平衡曲线离参考线愈近，表示该溶液愈容易分离。21、操作中的精馏塔，保持进料量 f、进料组成 x 、进料热状况参数 q、塔釜加热量 q 不变，减少塔顶馏出量 d，则塔顶易挥发组分回收率_b_。（a）变大 （b）变小 （c）不变 （d）不确定 22、操作中的精馏塔，保持 f、x 、q、d 不变，若采用的回流比 rrmin，则dwa1a21 21 21 2fdfdnn-1a1a21 21 21 2nn-1x _b_，x _a_。（a） 变大 （b）变小 （c）不变 （d）不确定23、已知 q=1.1，则加料中液体量与总加料

17、量之比为c。a 1.1:1 b 1:1.1 c 1:1 d 0.1:1/24、精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是d。abcd液相中易挥发组分进入汽相；汽相中难挥发组分进入液相；液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多； 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。25、某二元混合物，其中 a 为易挥发组分，液相组成 x =0.6，相应的泡点为 t ， 与之相平衡的汽相组成 y =0.7，相应的露点为 t ，则_a_a t =tb t td不确定26、某二元混合物，进料量为 100kmol/h，x

18、 =0.6，要求得到塔顶 x 不小于 0.9， 则塔顶最大产量为_b_。a 60kmol/h b 66.7kmol/h c 90kmol/h d不能定27、精馏操作时，若f、d、x 、q、r、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为 冷回流，则塔顶产品组成x 变化为_b_a变小b变大c不变d不确定28、在一二元连续精馏塔的操作中，进料量及组成不变，再沸器热负荷恒定，若回流比减少，则塔顶温度a，塔顶低沸点组分浓度 b，塔底温度c，塔底低沸点组分浓度a。a升高b下降c不变d不确定29、某二元混合物，a=3，全回流条件下x =0.3，则 y =_b_。a 0.9 b 0.3 c 0.854 d 0.7

19、9430、某二元混合物，其中 a 为易挥发组分，液相组成 x =0.4，相应的泡点为 t ，气相组成为 y =0.4，相应的露点组成为 t ，则b。a t =tb t td 不能判断31、某二元混合物，a=3，全回流条件下 x =0.3，则 y = d a 0.9 b 0.3 c 0.854 d 0.794f d wabab32、精馏的操作线是直线，主要基于以下原因d。a 理论板假定b理想物系c塔顶泡点回流d恒摩尔流假设33、某筛板精馏塔在操作一段时间后，分离效率降低，且全塔压降增加，其原因及应采取的措施是b。a 塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷b 筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增

20、加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作c塔板脱落，理论板数减少，应停工检修d 降液管折断，气体短路，需更换降液管34、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化。ba 平衡线b 操作线与 q 线c 平衡线与操作线d 平衡线与 q 线35、精馏塔设计时，若 f, x , x , x , v（塔釜上升蒸汽量）均为定值，将进料状况从 q改为 q，则理论板数（ 塔釜再沸器热负荷（b ）c），塔顶冷凝器热负荷（a ），减少 不变 增加 不确定36、精馏中引入回流，下降的液相与上升的气相发生传质，使上升中的易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是由于d。a.液相中易挥发的组分进入气相b.气相中难挥发的

21、组分进入液相c. 液相中易挥发的组分和难挥发组分同时进入气相，但其中易挥发组分较多 d. 液相中易挥发组分进入气相和气相中难挥发的组分进入液相的现象同时发生37、精馏过程的操作线为直线，主要基于b。a.塔顶泡点回流b.恒摩尔流假定c.理想物系d.理论版假定38、二元连续精馏计算中。进料热状态的变化将引起以下线的变化b。a.平衡线b.操作线和 q 线c.平衡线和操作线d.平衡线与 q 线39、由 a、b 两组分组成的理想溶液。在 120下两组分的饱和蒸汽压分别是p =120kpa，p =48kpa ，其相对挥发度为 a.0.5 b.1 c.2 d.2.5d。40、相对挥发度为 a =2 的双组分

22、混合物，当气相与液相达到平衡时，两相间组a a a aa afd成的关系是a。a.y x b. .y xc. y = x41、在精馏塔内任意一块理论塔板上，其液相的泡点温度 等于 。 （高 于、低于、等于）气相的露点温度，其原因是 气、液相呈平衡 。三、判断题1、精馏用板式塔，吸收用填料塔。 （ ）2、恒摩尔流假定在任何条件下都成立。 （ 3、若以过热蒸气进料时，q 线方程斜率0。（ ）4、若某溶液气液相平衡关系符合亨利定律，则说明该溶液是理想溶液。 （ ）5、组分 a 和 b 的相对挥发度 =1 的混合溶液不能用普通精馏的方法分离。（ ）6、当分离要求和回流比一定时，进料的 q 值越大，所需

23、总理论板数越多。（ ）7、用图解法求理论板数时，与下列参数有关： f、 、q 、r 、d、d、 。）（ 8、精馏操作时，操作流比为最小回流比时所需理论板数为无穷多。（）9、间歇蒸馏为稳态生产过程。（）10、在精馏操作中，减压对组分的分离有利。 （ ）11、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则精馏段操作线斜率等于 1。（）12、全回流时，塔顶产品量 d。（）13、精馏塔的塔底温度总是低于塔顶温度。（ ）14、在精馏塔内任意一块理论板，其气相露点温度大于液相的泡点温度。（ ）15、根据恒摩尔流假定，精馏塔内气、液两相的摩尔流量一这相等。 （）16、回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高

24、，分离效果越好。 （ ）17、恒沸精馏和萃取精馏均采取加入第三组分的办法得以改变原物系的相对挥发）度。（ 18、板式精馏塔自下而上液体中轻组分浓度分布特点为逐板降低。（）19、在压强一定时，均相液体混合物具有恒定的沸点。（）1 2 3n1 2 3n1 2 3n1 2 3n20、由 a.b 两组分组成的理想溶液中，其相对挥发度可以用同温下的两纯组分的饱和蒸气压的比值来表示。（ 四、简答题1、精馏的原理是什么？）答： 精馏是指液体混合物经同时多次地部分气化和部分冷凝，最后分离成近乎纯 态的液体的分离过程。2、压强对相平衡关系有何影响？精馏塔的操作压强增大，其他条件不变，塔顶、 塔底的温度和组成如何

25、变化？答： 一定温度下，总压增大，物系中各组分的饱和蒸气压随之升高，各组分挥发 度差异变小。精馏塔的操作压强增大，其他条件不变，塔顶、塔底的温度将增大，塔顶组成 将减小，塔底组成将增大。3、精馏塔中气相组成、液相组成以及温度沿塔高如何变化？答： 精馏塔气相中轻组分浓度沿塔高逐渐增浓，液相中轻组分浓度沿塔高逐渐增 浓，温度沿塔高逐渐降低。4、恒摩尔流假定的主要内容是什么？简要说明其成立的条件。答：恒摩尔流假定的主要内容是：精馏段每块塔板上升的蒸气摩尔流量彼此相等， 下降的液体流量也各自相等；同理，提馏段亦然。即：精馏段：l l l l l；v v v v v提馏段：l l l l l ； v v

26、 v v v且 ll，vv。恒摩尔流假定成立的条件：各组分的摩尔气化焓相等；气液接触时因温度 不同而交换的热量可以忽略；塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。5、进料热状态有哪些？对应的 q 值分别是多少？答：进料的热状况有以下五种： 冷液进料 泡点进料 气液混合进料 露点进料 过热蒸气进料。对应的 q 值范围分别为：冷液进料，q0； 泡点进料，q1； 气液混合进料 ，0q1；露点进料 ，q0；过热蒸气进料，q0。6、q 值的物理意义是什么？dwnd答：q 值的物理意义：将 1kmol 原料变成饱和蒸汽所需的热量与原料的摩尔汽化热 之间的比值关系，其在数值上等于进料中液相所占的分率。7、在进行精

27、馏塔的设计时，若将塔釜间接蒸气加热改为直接蒸气加热，而保持 进料组成及热状况、塔顶采出率、回流比及塔顶馏出液组成不变，则塔釜产 品量和组成，提馏段操作线的斜率及所需的理论板数如何变化？答： 在上述条件下，塔釜产品量增加，组成减小，提馏段操作线斜率不变，所需 的理论板数增加。分析：在 、d/f、 x 、 r 已定时，两种蒸气加热时的操作线位置相同，区别只f是直接蒸气加热的提馏段操作线将原间接加热的提馏段操作线延长至 y =0的 x 轴上，其交点为直接蒸气加热时的塔底组成，故梯级线也应同时跨越新的 x 而略有增加，这是因为直接蒸气的稀释作用，需稍增加塔板层数回收 w轻组分。由于 h =dxfxdf

28、w x 恒定，故 =(1 -h) ff xww，当 x 降低时， 必然增f加。8、什么是理论板？说明理论板与实际塔板的关系。答 ：理论板是指离开该板的蒸气和液相组在达到平衡的塔板。理论板和实际塔板 间存在如下关系：h =tn9、什么叫理论板？说明理论板与实际塔板间的关系。答：理论板是指离开该板的蒸气和液体组成达到平衡的塔板。理论板与实际塔板 间存在如下关系：ne = t 100%n10、在精馏生产中，将灵敏板取在精馏段某层塔板处，发现灵敏板温度升高，请 说明此时会对塔顶产品什么影响？应采取什么手段进行调节？答：灵敏板温度升高，则塔顶产品组成 x 下降，应采取增大回流比的方法进行 调节。11、精

29、馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和 塔底产品组成将有何变化？为什么？答：当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少， 在其它条 件不变时，分离能力下降，xd ，易挥发组分收率降低，xw 12、精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品 组成有何变化？为什么？答：从泡点回流改为冷液回流时， xd 。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝 一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难 挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下， 增加了塔内的内回流，这也有利于分离。13、为什么精馏操作

30、需要塔顶回流？答：主要是为了保持塔内下降的液流，使精馏塔保持稳定操作。14、简单蒸馏与精馏有什么相同和不同？、答：它们同属蒸馏操作。简单蒸馏是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需 回流，产量小。精馏是复杂的蒸馏，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。 精馏在塔顶、底可以获得两种产品。精馏必须有回流。15、一套完整的精馏装置，由由哪几个部分构成？答：主体是精馏塔，塔底有再沸器，塔顶有冷凝器，产品贮槽以及加料装置。 16、精馏塔进料的热状况对提馏段操作线有何影响？答：进料的热状况不同，q 值及 q 线的斜率也不同，故 q 线与精馏段操作线的交 点亦因进料热状 不同而变动,从而提馏段操作线的位置也

31、就随之而变动。 17、精馏塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？答：无影响。因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是 x，x，x，r和 q。而进料量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。18、精馏操作中，加大回流比时，对塔顶产品有何影响？为什么？答：当精馏塔的塔板数已固定，若原料的组成及其受热状况也一定时，则加大回 流比 r 可以提高产品的浓度（因操作线改变），但由于再沸的负荷一定（即上升 蒸汽 v 一定），此时 r 加大会使塔顶产量下降因 v=（r+1）d，而 r则 d，即 降低塔的生产能力。19、用一般的精馏方法，能否得到无水酒精？为什么？f d w答：用一般的精馏方法，不

32、能得到无水酒精，因为乙醇一水溶液是具有最大正偏 差的溶液，这种溶液在 t-x-y 图上温度出现最低共沸点，而在 y-x 图上出现拐点， 在该点上，气液相组成相同，即 y=x=0.894，直到蒸干为止，浓度仍无改变。 20、精馏塔中精馏段与提馏段的作用？答：精馏段是利用回流液把上升蒸汽中难挥发组分（又叫重组分）逐步冷凝下来， 同时回流液中挥发组分（又叫轻组分）汽化出来，从而在塔顶得到较纯的易挥发 组分。提馏段是利用上升蒸汽把液相中易挥发的组分汽化出来，同时上升蒸汽中 的难挥发组分逐板冷凝下来，从而在塔釜获得较纯的难挥发组分。四、计算题1、用连续精馏塔每小时处理 100 kmol 含苯 40%和甲

33、苯 60%的混合物，要求馏出 液中含苯 90%，残液中含苯 1%（组成均以 kmol%计）。试求：(1)馏出液和残液 各多少 kmol/h。(2)饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为 132kmol，问 回流比为多少？答：f=d+w fx dx wxw=56.2kmol/h d=43.8kmol/hq=1 v=vl=v-d=132-43.8=88.2 r=l/d=88.2/43.6=2.022、用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度=3 ，加料量f=10kmol/.h，饱和蒸汽进料，进料中易挥发组分浓度为 0.5(摩尔分率，下同) ， 塔顶产品浓度为 0.9,塔顶蒸汽全凝液

34、于泡点下回流，回流比 r=2rmin，易挥发组 分的回收率为 90%，塔釜为间接蒸汽加热，试计算提馏段上升蒸汽量。答：3，f=10kmol.h r=2.0rmin v=?, q=0, x=0.5, x 0.9, =0.9,解:q=0 v=v-f=(r+1)d-f y xxy /-(-1)y =0.5/(3-20.5)=0.25rmin=(xy ）/ （y x）(0.9-0.5)/(0.5-0.25)=1.6r=2.0rmin=216=3.2d= fx/x0.9100.5/0.9=5kmol/hv=(3.2+1)5-10=11kmol/hq3、在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽

35、,其中易挥发组分 的含量为 0.54（摩尔分率），回流比 r=3.6，提馏段操作线的斜率为 1.25，截距 为-0.0187，求馏出液组成 x答：q 线方程: y=x=0.54 (1)精线方程: y=0.7826x+0.217x (2)提段方程: y=1.25x-0.0187=0.54 (3)式(1)与(3)联立得两操作线交点坐标 x=0.447将 y =0.54， x =0.447 代入(2)得x =0.87644、用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量 100kmol./h ， 加料组成为 50%,塔顶产品组成 x95，产量 d50kmol/h，回流比 r=2rmin，设全塔均

36、为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度 3。求：（1）.rmin(最小回流比)（2）.精馏段和提馏段上升蒸汽量。 （3）.列出该情况下的精馏段操作线方程。答：（1）.y=x/1+(-1)x=3x/(1+2x)泡点进料 q=1, x =x =0.5,y =30.5/(1+20.5)=1.5/2=0.75rm/(rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9rm=4/5=0.8（2）. v=v=(r+1)d=(20.8+1)50=130kmol.h（3）. y=r/(r+1)x+x /(r+1)=0.615x+0.3655、某二元系统精馏塔在泡点下进料，全

37、塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成 x=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度 4，进料组成为 x0.5（摩尔分率），回流比 r1 时，求：(1) 离开第一块板的液相组成 x1 为多少？(2) 进入第一块板的气相组成 y2 为多少？(3) 两操作线交点 d 的气液组成？1 d12ddd q q qq qqq fqq fqd答：23y =x =0.9, x =0.9/(4-30.9)=0.692, y =10.692/(1+1)+0.9/2=0.796,x =xf=0.5,y =0.5/2+0.9/2=0.76、已知某精馏塔进料组成 xf0.5，

38、塔顶馏出液组成 xd 0.95，平衡关系 y0.8x 0.2，试求下列二种情况下的最小回流比 rmin。(1)饱和蒸汽加料；(2)饱和溶液 加料。答：rmin=(x -y )/(y -x ) -(1)y =0.8x +0.2 -(2)y =qxq/(q-1)-xf/(q-1) -(3)12q=0, 由(3) y =x =0.5,由(2) x =(0.5-0.2)/0.8=0.375, rmin=(0.95-0.5)/(0.5-0.375)=3.6q=1, 由(3) x =x =0.5,由(2) y =0.80.5+0.2=0.6rmin=(0.95-0.6)/(0.6-0.5)=3.57、 由

39、一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇 40(摩 尔分率)的甲醇水溶液 100kmol，要求塔顶馏出液组成 x =0.84，塔顶采用全 凝器，回流比 r3，在操作条件下的平衡关系为 y0.45x 0.55，求：(1)塔釜组成 x；(2)每小时能获得的馏出液量 d 和塔釜液 w。1 d11wwwqqq答案y =x =0.84,0.84=0.45x +0.55,x =0.64,y =30.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45x +0.55, x =0.311,d=100(0.4-0.311)/(0.84-0.311)=16.8(kmol/h)，w=

40、100-16.8=83.2(kmol/h)8、分离苯和甲苯混合液，进料组成为 0.4，馏出液组成为 0.95，残液组成为 0.05 （以上组成均为苯的摩尔分率）。苯对甲苯的平均相对挥发度为 2.44。泡点进料， 塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。试求：(1)最小回流比；(2) 若回流比 取最小回流比的 1.2 倍，列出精馏段操作线方程，(3)列出提馏段操作线方程。答：y 2.440.4/ （11.440.4）0.62rmin（xy ）/（y x ）（0.950.62）/（0.620.4） 1.5ry （1.8/2.8）x 0.95/2.8 0.64x 0.34令f=1k

41、mol/h fx=dx +wx0.4=0.95d+(1-d)0.05解得d=0.39kmol.h w=0.61kmol./hq=1 l=l+qf=rd+f=1.80.39+1=1.7kmol./hv=v=(r+1)d=2.80.39=1.09kmol./hy=lx/v-wx /v=1.7x/1.09-0.610.05/1.09=1.56x-0.028y1.56x 0.028fdq qqd q q q1 12 1d9、用常压连续精馏塔分离苯甲苯混合物，原料中含苯 0.40，塔顶馏出液中含苯 0.9（以上为摩尔分率）。进料为饱和蒸汽，苯对甲苯的相对挥发度 2.5，操作回 流比为最小回流比的 1.5

42、 倍，塔顶采用全凝器。试求离开塔顶第二层理论板的蒸汽 组成。x =0.4, x =0.9, q=0, =2.5, r=1.5rmin, x =y /(-(-1)y )=0.4/(2.5-1.50.4)=0.21,rmin=(x -y )/(y -x )=(0.9-0.4)/(0.4-0.21)=2.63,r=1.52.63=3.945,x =y /(-(-1)y1=0.9/(2.5-1.50.9)=0.783,y =rx /(r+1)+x /(r+1)=3.9450.783/(3.945+1)+0.9/(3.945+1)=0.80710、某厂用一连续精馏塔在常压下连续精馏从粗馏塔来的浓度为 0

43、.282（摩尔分 率）的乙醇饱和蒸汽。要求精馏后得浓度为 92%（质量%）的酒精 500kg.h ,而 废液中含酒精不能超过 0.004（摩尔分率）。采用间接蒸汽加热，操作回流比选用 3.5。试求：(1)进料量和残液各为多少 kmol/h? (2)塔顶进入冷凝器的酒精蒸汽量 为多少 kmol/h? (3)列出该塔提馏段操作线方程；(4)列出 q 线方程。附：乙醇分 子量 46答：1）f，wx =（92/46）/（92/46+8/18）=0.818塔顶酒精平均分子量 m=m x =460.818+180.182=40.9（kg/kmol ）d=500/40.9=12.2 kmol./h代入：f=

44、12.2+w f=35.7 kmol./h f0.282=12.20.818+w0.004, w=23.5 kmol/.h2) v:v=(r+1)d=(3.5+1)12.2=54.9kmol./h3）提馏段操作线：l=l+qf q=0 l=l而 l=dr=12.23.5=42.7 kmol.h 代入方程：y =l wxx - w =(42.7/42.7 23.5)x (23.5/42.7 23.5)0.004=2.22x l -w l -w0.0049或：ym+1=2.22xm-0.00494)q 线y=（q/q1)x(x /q-1) q=0y=x =0.28211、某厂用一连续精馏塔在常压下

45、连续精馏浓度为 50%（质量%）的稀酒液。要 求获得浓度为 0.82 摩尔分率的酒精 700kg.h , 残液中含酒精不超过 0.1%（质 量%）。采用间接蒸汽加热，操作回流比为 3.5 。试求：(1)进料和残液各为多少kg.h？ (2) 塔顶进入冷凝器的酒精蒸汽量为多少kg.h？回流液量又为多少kg.h ？(3)沸点进料时提馏段操作线方程。附：乙醇分子量 46 答：1）f，w；x =（460.82）/(460.82+180.18)=0.92（质量分率）代入方程：f=700+w f=1289kg/.h f0.5=7000.92+w0.001, w=589kg/.h2）v，l：v=（r+1）d=

46、4.5700=3150kg./hl=dr=7003.5=2450kg./h3）提馏段提作线方程：l=l+qf而 q=1l=2450+1289=3739kg/.h又：x y =（0.001/46）/(0.001/46+0.999/18)=0.0004l wxx - w =(3739/3739589)x (589/3739589)0.0004 l -w l -w=1.19x7.510-5或：y=1.19x7.510-512、某精馏塔分离 a.b 混合液，以饱和蒸汽加料，加料中含 a 和 b 各为 50% （mol%），处理量每小时 100kmol，塔顶，塔底产品量每小时各为 50kmol。精馏 段操作线方程为：y=0.8x+0.18.间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，试求：(1)塔顶， 塔底产品液相组成； (2)全凝器中