化工原理蒸馏部分模拟试题及答案

1、化工原理 蒸馏部分 模拟试题及答案一、填空1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。2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量 减小 （增大、减小） ， 所需塔径 增大 （增大、减小） 。3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间的距离 最远 , 分离所需的总理论板

2、数 最少。4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。5某二元混合物，进料量为 100kmol/h ， xF=0.6 ，要求得到塔顶 xD不小于 0.9 ，则塔顶最大 产量为 66.7 kmol/h 。6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 。7负荷性能图有 五 条线，分别是 液相上限线 、 液相上限线 、 雾 沫夹带线 、 漏液线 和 液泛线 。二、选择1已知 q=1.1 ，则加料中液体量与总加料量之比为C 。A 1.1:1 B 1:1.1C 1:1D 0.1:12精馏中引入回流，

3、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。A 液相中易挥发组分进入汽相；B 汽相中难挥发组分进入液相；C 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；D 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。3某二元混合物， 其中 A 为易挥发组分，液相组成 xA=0.6 ，相应的泡点为 t 1 ，与之相平衡的 汽相组成 yA=0.7 ，相应的露点为 t 2，则 AA t 1=t 2 B t1t 2 D 不确定4某二元混合物，进料量为 100kmol/h ， xF=0.6 ，要求得到塔顶 xD不小于 0.9 ，则塔顶最大

4、产量为 B 。A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定5精馏操作时，若 F、 D、 xF、 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 xD变化为 BA 变小 B 变大 C 不变 D 不确定6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7某二元混合物， =3，全回流条件下 xn=0.3 ，则 yn-1= B 。A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.7948某

5、二元混合物，其中 A 为易挥发组分，液相组成 xA=0.4 ，相应的泡点为 t 1，气相组成为C 塔顶泡点回流 D恒摩尔流假设C 上升气速过大A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Vy Lx Dy0 ， 若回流比为 R则yLDVyxR11R1y0对于全凝时R1精馏段操作线 y R x 1 xDR 1 R 1 DyA=0.4 ，相应的露点组成为 t 2，则 BA t 1=t 2B t1t 2D 不能判断9某二元混合物， =3，全回流条件下 xn=0.3 ，则 yn-1= DA 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.79410精馏的操作线是直线，主要基于以下原因

6、D 。A 理论板假定 B 理想物系11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 BA 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12板式塔中操作弹性最大的是B 。A 筛板塔 B 浮阀塔 C 泡罩塔13下列命题中不正确的为 A 。A 上升气速过大会引起漏液B 上升气速过大会引起液泛会使塔板效率下降 D 上升气速过大会造成过量的液沫夹带14二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B15下列情况

7、 D 不是诱发降液管液泛的原因。A 液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C 塔板间距过小 D 过量漏液 三、计算1 某塔顶蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的气、液两相互成平衡。气相作产品，液相作回流，参见附图。塔顶产品组成为：全凝时为xD ，分凝时为 y0 。设该系统符合恒摩尔流的假 定，试推导此时的精馏段操作线方程。解： 由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物料衡算。可知：当选用的回流比一致，且 xD y0 时两种情况的操作线完全一致。在 y x 图上 重合，分凝器相当于一块理论板。2 用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量 100kmol/h ，易挥发组分 xF=0.5 ，泡点进料，得 塔顶

8、产品 xD=0.9 ，塔底釜液 xW=0.05 （皆摩尔分率） ，操作回流比 R=1.61，该物系平均相对 挥发度 =2.25 ，塔顶为全凝器，求：（1）塔顶和塔底的产品量（ kmol/h ）；（2）第一块塔板下降的液体组成 x1 为多少；R(R 1) 0.833，xD 0.90D 0.9 W 0.05 Fx F 1000.5 50 ( 2)上述两式联立求解得（2）W=47.06kmol/h第一块塔板下降的液体组成 x1 为多少；D=52.94kmol/h3）因塔顶为全凝器，x1y1(写出提馏段操作线数值方程；(RqFxD1)y11)DRDy11(x11)x10.92.25 1.25 0.9

9、0.802.61 52.94 138.17F 1.6152.94 100 185.23LxV1.34xmym 1WxW mV0.017185.23138.17 xm47.06 0.05138.17泡点进料， q=1, xqxF 0.5yqxq(1)xq2.25 0.5 0.6921 1.25 0.5xDyqyqxq0.9 0.692 1.0830.692 0.53 一精馏塔，原料液组成为0.5 （摩尔分率） ，饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h ，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作线程为y=0.833x+0.15 ，塔釜用间接蒸气（3）写出提馏段操作线数值方程；（

10、4）最小回流比。解：（ 1）塔顶和塔底的产品量（ kmol/h ）；F=D+W=100（ 1）最小回流比。加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：（ 1） 塔顶、塔底产品组成；（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；（3）蒸馏釜中每小时产生蒸气量（4）若全塔平均 =3.0 ，塔顶第一块塔板默弗里效率Eml=0.6 ，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。解：（1）塔顶、塔底产品组成；R=5 又xD x10.6，xDx1xDx11 ( 1)x 1x1y1(1)y10.93 2 0.90.75y2 0.833 0.81 0.15 0.825由物料衡算 Fx F DxD WxW得 xW (100 0.5 50 0.9)

11、/50 0.12）全凝器中每小时冷凝蒸气量；V= （ R+1 ） D=300kmol/h3）蒸馏釜中每小时产生蒸气量；q=0 ，V=V - F=300 -100=200kmol/h4）求离开塔顶第二块塔板的气相组成。故 0.9 x10.6x1 0.810.9 0.75 14在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥 发度为 2.47 ，饱和蒸汽进料。已知进料量为 150kmol/h ，进料组成为 0.4 （摩尔分率） ，回 流比为 4，塔顶馏出液中苯的回收率为 0.97 ，塔釜采出液中甲苯的回收率为 0.95 。试求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成； （

12、2）精馏段操作线方程； （3）提馏段操作线方程； （ 4） 回流比与最小回流比的比值； （ 5）若全回流操作时， 塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为 0.6 ，全凝器液相组成为 0.98 ，求由塔顶第二块板上升的气相组成。解：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；由0.97FxF Dx D（a）0.95 F (1 xF ) W(1xW)（b）F=D+W+150（c）Dx D WxWFxF150 0.4 60（d）联立（a）、（ b）、（ c）和（ d）求解得：W=87.3kmol/hD=62.7kmol/hxW=0.0206 ，xD=0.928（2）精馏段操作线方程；RxD0.8xn1n0.8xn

13、0.1856n 1 R1nR 1 n（3）提馏段操作线方程；LWxWym 1xmm 1 VVyqxq2.5 0.41 (1)xQ1 1.5 0.40.625饱和蒸气进料，故 q=0 V （R 1） F ，L L DRym 1RD(R 1)xm(RWxW1)D1.534xm 0.011yqRminxDyqyqxqxq1 ( 1)xq0.928 0.45）q=0，0.4 0.2125求由塔顶第二块板上升的气相组成。2.816，yqxqxF0.40.2125RRmin1.42而 y1EmV11y1y1 y2 0.6 ， y21(x11)x1全回流时， y2x1y11(x11)x12.47y21 1.

14、47y2y10.98，代入上式可得：y20.9693DxDFxF，得：D 1000 0.4 0.90.9400kmol /h回流比与最小回流比的比值；5在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为 1000kmol/h ，含苯 0.4 ，要求塔顶馏出液中含苯 0.9 （以上均为摩尔分率） ，苯的回收率不低 于 90%，泡点进料，泡点回流。已知=2.5 ，取回流比为最小回流比的 1.5 倍。试求：（1）塔顶产品量 D、塔底残液量 W及组成 xw；（2）最小回流比； （3）精馏段操作线方程； （4）提 馏段操作线方程； （ 5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多

15、少？（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（ 4）中所用回流比，所需理论板数为多少？ 解：（ 1）塔顶产品量 D、塔底残液量 W及组成 xw；W=F- D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算FxF DxD WxW(1000 0.4 400 0.9) /600 0.06672）最小回流比；泡点进料， q=1, xq xF 0.4ywxw1 ( 1)xw2.5 0.06671 1.5 0.06670.152由操作线方程ym 1 1.53xm 0.0353xD0.9 0.625Ryq1.22minyqxq0.625 0.4（3） 精馏段操作线方程；R 1.5Rmin1.83yn 1Rx R1x

16、Dn R 10.646xn 0.318（4） 提馏段操作线方程；VV(R1)D 2.83 400 1132LLqFRD F1.83 400 1000 1732WxW1732 600 0.0667则ym1LV xmVm1132 m 11321.53xm 0.03535）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成y w 1.53x1 0.03536）若改用饱和蒸汽进料，仍用（ 4） 中所用回流比，所需理论板数又为多少。x10.0763饱和蒸气进料，q=0， yqxF0.4yqxq(1)xQxq 0.21RminxDyq0.90.4yq xq0.4 0.212.63R Rmin ，故NT6用一连续精馏塔分离

17、苯 - 甲苯混合溶液， 原料液中含苯 0.40 ，塔顶馏出液中含苯 0.95（以 上均为摩尔分率） 。原料液为气液混合进料，其中蒸汽占1/3 （摩尔数比） 。苯- 甲苯的平均相对挥发度为 2.5 ，回流比为最小回流比的 2 倍，试求：（1）原料液中汽相及液相的组成；21则32xF 13 yF 0.42.5xF1 1.5xF联立（ 1）式和（ 2）式，可得：（1）（2）xF 0.326 yF 0.548yn 1RxDR 1xn R 13.6 0.95x4.6 4.60.783xn 0.2072.5x11 1.5x1则x1 0.884y2 0.783 x1 0.207 得y2 0.8990.899

18、2.5x21 1.5x2x20.7812）最小回流比；3）若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二快理论板下降的液体组成。解：（ 1）设原料液液相组成为 xF ，汽相组成为 yF （均为摩尔分率） xF 0.4xDyq（2）Rminyqxq因q=2/3 ，y q x xFq 1 q 1（3）2.5xy1 1.5x（4）联立（3）和（4） 可得： xq0.326yq 0.548R0.95 0.548 0.402所以min0.548 0.326 0.2221.8（3）精馏段操作线方程为R=2 1.8=3.6y1 xD 0.9560%（摩尔百分率，以下90%，残液中易挥发组7有某平均相对挥发度为 3 的

19、理想溶液，其中易挥发组分的组成为 同），于泡点下送入精馏塔中，要求馏出液中易挥发组分组成不小于 分组成不大于 2%，试用计算方法求以下各项：（1） 每获得 1kmol 馏出液时原料液用量；（2） 若回流比 R 为 1.5，它相当于最小回流比的若干倍；（3） 回流比 R为 1.5 时，精馏段需若干层理论板；x 3xy1 ( 1)x 1 2x(c)当 xF 0.6 时，与之平衡的气相组成为：yq3(0.6) 0.8181 2(0.6)RminxDyq0.9 0.8180.273Rmin1 xDxq0.90.6因此解得Rmin0.376故操作回流比为最小回流比的1.54倍0.376（ 3） 精馏段理

20、论板数yn 1R xnxDR 1 n R 11.51.5 1xn0.91.5 10.6xn 0.36(d)式d算出 y2 ，又利用式 c算出x2 ，直至算出的x 等于或小于 xF 为止。兹将计算结果列于本例附表中。（4）上升到加料板的蒸汽相组成板的序号气相组成 y液相组成 x提馏段操作线方程 为：10.90.75L qF /W20.810.5870.6/xWys Lx2 qF W 2 LqF W（ 4） 假设料液加到板上后， 加料板上溶液的组成不变， 仍为 0.6，求上升到加料板上 蒸汽相的组成。解 （ 1） 原料液用量依题意知馏出液量 D 1kmol ，在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算

21、，得：由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：当回流比 R 1.5，相对挥发度 为 3 时，精馏段的平衡关系为式 c 所示，操作线为：由于采用全凝器， 故 y1 xD 0.9 ，将此值代入式 c解得 x1 0.75 。然后再利用由于泡点进料，故 q 1 。FDW 1 W(a)FxFDxD WxW或0.6F0.9(1) 0.02W(b)由上二式解得，收集 1kmol 的馏出液需用原料液量为：F 1.52kmol（2）回流比为最小回流比的倍数以相对挥发度表示的相平衡关系为：/y3D 0.9 10 0.5D 0.9W=F-D=10-5=5kmol/h5kmol / h又 L RD 1.5kmolW F D 1.52 1 0.52kmol将以上数据代入提馏段操作线方程：1.5 1.52 x2/(0.52)(0.02)1