化工原理习题第三部分蒸馏答案

1、蒸八、一、填空题1、 蒸馏是用来别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挥发度的差异而到达别离的目 的。4、 进料板将精馏塔分为精馏段 和。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，那么此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。8理想溶液中各组分的挥发度等于其 饱和蒸气压。9、相对挥发度的大小反

2、映了溶液用蒸馏别离的难易程度。10在精馏操作中，回流比的操作上限是全回流。11、 在精馏操作中，回流比的操作下限是最小回流比。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，到达别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逐渐降低。15当别离要求一定，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，别离所需的总理论板数 。16精馏过程是利用 局部冷凝 和 局部汽化 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

3、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 量 减小 增大、减小，所需塔径 增大增大、减小。18别离任务要求一定，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 ,别离所需的总理论板数最少。19相对挥发度a =1表示不能用 普通精馏别离 别离，但能用 萃取精馏或 恒沸精馏别离。20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,那么塔顶最大产量为66.7 kmol/h 。21、 精馏操作的依据是混合液中各

4、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别离。蒸馏 操作采用改变状态参数的方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摩尔分率来表示，即Va=Pa/XaVb=Pb/Xb24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相对挥发度 c其表达式有：o=Va/Vb= Pa/Xa / Pb/Xb =yAXB/y bXa25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:假设气液两相组成相同，那么气相露点温度大于液相

5、泡点温度。26精馏过程是利用屡次局部汽化和屡次局部冷凝的原理进行的,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，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 较咼。28当塔板中离开的气相与液相之间到达相平衡时，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

6、组成xn与其相邻的下一层板第n+1层板上升蒸汽相组成yn+i之间的关系。在xy坐标上为直 线，斜率为R/R+1，截距为Xd/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Xm'与其相邻的下一层板第m+1层板上升蒸汽相组成ym+i'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，参加精馏塔的原料液可能有五种热状况： 1温度低于洵点的 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= s，操作线与对角线重合，操作线方程 yn=x，到

7、达给定别离程度 所需理论板层数最少为N min。34精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减少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，假设F、D、Xf、q、R、加料板位置都不变，将塔顶泡点回流改为冷回流，那么塔顶产品组成Xd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_，其沸点贝U _逐渐升高。40 q=1.3，那么加料中液体量与总

8、加料量的比是 1。某精馏塔设计时，假设将塔釜由原来简介蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持Xf，D/F,q,R，Xd不变，那么W/F将 变大，Xw将 减小，提馏段操作线斜率将 变，理论板数将 增加 。41、 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，禺=0.35,那么=。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，假设增大回流比，其他操作条件不变，那么精馏段的液气比_增 大，塔顶馏出液组成 变大。44假设某精馏过程需要16块理论塔板包括再沸器其填料的等板高度为0.5m, 那

9、么填料层有效高度为 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,部 分回流液入塔，其组成为x,那么y = x, T > t。46现设计一连续精馏塔，保持塔顶组成Xd和轻组分回收率不变，假设采用较大的回流比，那么理论塔板数将减少，而加热蒸汽的消耗量将增大；假设进料中组成变轻，那么进料位置应上移使Xd和轻组分回收率不变，假设将进料物流焓增大，那么理论塔板数将增多，塔底再沸器热负荷将减少。、选择题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、实验说明，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

10、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-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选项是C A :理论板可作为衡量实际塔板别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，以下说法中正确的选项是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

11、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：Li=L2=L ,Vi=V2=V6、 以下关于相对挥发度的说法中正确的选项是A A :相对挥发度的大小，反映了溶液用蒸馏别离的难易程度。B : a =1勺溶液称为恒沸物。C : a越大，溶液越容易别离D： a越小，溶液越容易别离。7、关于精馏原理的表达错误的选项是AA: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别离，塔顶必须得设全凝器。C:要维持精馏操作的高纯度别离，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

12、状况的变化将引起以下线A A :提馏段操作线与q线B:平衡线C:平衡线与精馏段操作线D:平衡线与q线9、连续精馏塔的操作中假设采用的回流比小于原回流比，贝UD A: XD增大，Xw增大B: Xd减小，Xw减小C: Xd增大，Xw减小D : Xd减小，Xw增大10、提馏段温控是指将灵敏板取在提馏段的某层塔板处，假设灵敏板温度降低，那么要使塔釜产品合格，应采取的调节手段为B A :适当增大回流比B:适当减小回流比C:适当增大再沸器的加热量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以下说法错误

13、的选项是 C A :这两种方法都是在被别离的混合液中参加第三组分B:这两种方法都是别离相对挥发度 a =伯勺恒沸物或相对挥发度过低的混合液。C:这两种方法在被别离的混合液中参加第三组分后， 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，使混合液中各组分到达一定程度的别离的操作叫 B .A :吸收B:精馏C:液-液萃取D:枯燥14、关于理想溶液，以下说法中错误的选项是CA :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，假设进

14、料组成、流量和气化率不变，增大回流比，那么精馏段操作线方程的斜率 A A :增加B :减小C :不变D :不能确定16、全回流时，理论塔板数为C A: 0B : XC: NminD:不能确定17、间歇蒸馏和平衡蒸馏的主要区别在于C A :前者是一次局部气化，后者是屡次局部气化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，以下说法中错误的选项是D A :平衡曲线偏离参考线愈远，表示该溶液愈容易别离。B

15、:平衡曲线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，表示该溶液愈容易别离。21、 操作中的精馏塔，保持进料量 F、进料组成Xf、进料热状况参数q、塔釜加热 量Q不变，减少塔顶馏出量D，那么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、Xf、q、D不变，假设采用的回流比 RvRmin，那么Xd _ _B_，XwA_ 。A变大B变小C不变D不确定23q=1.1，贝U加料中液体量与总加料量之比为C 。A 1.1:1B 1:1.1C 1:1D 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

16、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。25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t1,与之相平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2,那么 AAtl=t2B tl<t2Ctl>t2D 不确定26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, 那么塔顶最大产量为B 。A 60kmol/h B 66.7kmol/h

17、C 90kmol/h D 不能定27、精馏操作时，假设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，那么塔顶产品组成Xd变化为BA 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，假设回 流比减少，那么塔顶温度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，=3，全回流条件下Xn=0.3，那么yn-1=B 。A 0.9B 0.3C 0.854 D 0.79430某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成Xa=0.4，相应的泡点为t1, 气相组成为yA=0.4

18、，相应的露点组成为t2，那么 B 。A t1=t2B t1<t2C t1>t2D 不能判断31、 某二元混合物，=3，全回流条件下Xn=0.3，那么yn-1= DA 0.9B 0.3C 0.854D 0.79432、 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，别离效率降低，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

19、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 B。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35精馏塔设计时，假设F, Xf, Xd, xw, V 塔釜上升蒸汽量均为定值，将进料状 况从q=l改为q> 1,那么理论板数 C ，塔顶冷凝器热负荷 A ， 塔釜再沸器热负荷B A减少 B 不变C 增加D 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 oA.液相中易挥发的组分进入气相B.气相中难挥发的组分进入液相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

20、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 oA.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BA.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 C下两组分的饱和蒸汽压分别是PA=120kPa PB=48kPa,其相对挥发度为D 。40相对挥发度为8ab=2的双组分混合物，当气相与液相到达平衡时，两相间组 成的关系是A。A.yA > xa B. .yA < xa C. yA = xa41、在精馏塔内

21、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。X 2、 恒摩尔流假定在任何条件下都成立。X 3、假设以过热蒸气进料时，q线方程斜率0o V 4、 假设某溶液气液相平衡关系符合亨利定律，那么说明该溶液是理想溶液。X 5、 组分A和B的相对挥发度a =1的混合溶液不能用普通精馏的方法别离。V 6、 当别离要求和回流比一定时，进料的q值越大，所需总理论板数越多。X 7、 用图解法求理论板数时，与以下参数有关：F、X、q、R、a D、a D、x。 V &精馏操作时，操作流比为最小回流比时所需理论板

22、数为无穷多。V 9、间歇蒸馏为稳态生产过程。X 10、 在精馏操作中，减压对组分的别离有利。V 11、某连续精馏塔中，假设精馏段操作线方程的截距等于零，那么精馏段操作线斜率等于1o ( V )12、全回流时，塔顶产品量 D = o X 13、 精馏塔的塔底温度总是低于塔顶温度。X 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。X 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。X 16、 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，别离效果越好。X 17、恒沸精馏和萃取精馏均采取参加第三组分的方法得以改变原物系的相对挥发 度。V 18、 板式精馏塔自下而上液体中

23、轻组分浓度分布特点为逐板降低。 X 19、 在压强一定时，均相液体混合物具有恒定的沸点。 X 20、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。 V 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屡次地局部气化和局部冷凝，最后别离成近乎纯 态的液体的别离过程。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

24、，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：Li= L2= L3= =Ln= L ；Vi= V=、3=Vn = V, , , , , , , , , ,提馏段：L 1= L 2= L =L n= L ； V 1 = V 2= V=V n = V且 LL , VV 。恒摩尔流假定成立的条件：

25、 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，q>0;泡点进料，q= 1; 气液混合进料 ,0v qv 1;露点进料,q = 0;过热蒸气进料，qv 0。6、q 值的物理意义是什么？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、在进行精馏塔的设计时，假设将塔釜间接蒸气加热改为

26、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，那么塔釜产 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X、D/F、Xf、R已定时，两种蒸气加热时的操作线位置相同，区别只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 XW 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轻组分。由于XD恒定，故(1 )生，当Xw降低时，必然增FxfFxF加。8什么是理论

27、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到达平衡的塔板。理论板和实际塔板间存在如下关系：Nt9、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到达平衡的塔板。理论板与实际塔板间存在如下关系：E 出 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，那么塔顶产品组成 XD下降，应采取增大回流比的方法进行 调节。11、精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

28、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，别离能力下降，xD ；，易挥发组分收率降低，xw T12、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 T。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一局部蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝局部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，这也有利于别离。13为什么精馏操作需要塔顶回流？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

29、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 套完整的精馏装置，由由哪几个局部构成？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

30、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，假设原料的组成及其受热状况也一定时，那么加大回 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 定，此时R加大会使塔顶产量下降因V= R+1 D，而RT那么DJ， 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？答：用一般的精馏方法，不能得到无水酒精，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=0.8

31、94，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,

32、问回流比为多少？答： F=D+W Fx = Dx + WxW=56.2kmol.h D=43.8kmol/h/ q=1 v'=v L=V-D=132-43.8=88.2R=L/D=88.2/43.6=2.022、用常压连续精馏塔别离某二元理想混合物，相对挥发度a =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： a3， F=10kmol.h , q=0, x = =0.5, x = 0.9, n

33、 =0.9,R=2.0Rmin V=?解:q=0 V =V -F=(R+1)D-Fy = xx a y / a -1)y =0.5/(3-2 X 0.5)=0.25Rmin=(x y ) / (y x )= (0.9-0.5)/(0.5-0.25)=1.6R=2.0Rmin=2 X 16=3.2/ D=n Fx /x = 0.9 x 10 x 0.5/0.9=5kmch/V =(3.2+1)5-10=11kmol/h3、 在常压连续精馏塔中别离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽 ，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

34、馏出液组成x答：q线方程：y=x=0.54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 代入得x =0.87644、用常压精馏塔别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 x = 95%，产量 D = 50kmol/h，回流比R=2Rmin, 设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度 a 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

35、精馏段操作线方程。答：(1) .y= a x/1+(-ax=3x/(1+2x)泡点进料q=1, x =x =0.5,yq=3 x 0.5/(1+2x 0.5)=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=(2X 0.8+1) x 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

36、率， 二元系统相对挥发度a= 4，进料组成为x = 0.5摩尔分率，回流比R= 1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？ y2=1 X 0.692/(1+1)+0.9/2=0.796, Xd=xf=0.5,yd=0.5/2+0.9/2=0.76、某精馏塔进料组成xf = 0.5,塔顶馏出液组成xd= 0.95,平衡关系y= 0.8x + 0.2,试求以下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=Xd-yq/yq-Xq 1yq=0.8xq+0.2 yq=q X xq/(q-1)

37、-xf/(q-1)q=0,由(3) yq=Xf=0.5,由 =(0.5-0.2)/0.8=0.375,Rmi n=(0.95-0.5)/(0.5-0.375)=3.6(2) q=1,由 Xq=Xf=0.5,由(2) yq=0.8X 0.5+0.2=0.6Rmi n=(0.95-0.6)/(0.6-0.5)=3.57、由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜参加含甲醇40% (摩尔 分率)的甲醇水溶液100kmol,要求塔顶馏出液组成xd=0.84,塔顶采用全凝器， 回流比R= 3,在操作条件下的平衡关系为 y= 0.45灶0.55,求：(1)塔釜组成X ; (2)每小时能获得的馏出液量

38、D和塔釜液W。答案 y-!=XD=0.84,0.84=0.45x+0.55,X1=0.64,yw=3 X 0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45 W+0.55, Xw=0.311,(2)D=100(0.4-0.311)/(0.84-0.311)=16.8(kmol/h)W=100-16.8=83.2(kmol/h)&别离苯和甲苯混合液，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)假设回流比 取最

39、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：2.44 X 0.4/1 (1.44 X 0.4 )0£2Rmin=( x yq) / (yq x )=(0.95- 0.62) / (0.62- 0.4)=1.5 R= 1.2 X 1.51 龙y =( 1.8/2.8) x + 0.95/2.8=0.64x + 0.34令 F=1kmol/h Fx =Dx +Wx0.4=0.95D+(1-D) X 0.05解得 D=0.39kmol.hW=0.61kmol./h/ q=1L'=L+qF=RD+F=1.8 X 0.39+仁 1.7kmol./hV

40、9;=V=(R+1)D=2.8 X 0.39=1.09kmol./h y'=L'x'/V'-Wx N'=1.7x71.09-0.61 X 0.05/1.09=1.560'028y= 1.56x 0.0289、用常压连续精馏塔别离苯-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a=2.5,操作回流比为最小回流比的1.5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。Xf=0.4,Xd=0.9,q=0,a =2.5,R=1.5Rmi n.Xq=yq/( a -1)yq)=0.

41、4/(2.5-1.5 X 0.4)=0.21,Rmi n=(XD-yq)/(y q-Xq)=(0.9-0.4)/(0.4-0.21)=2.63,R=1.5 X 2.63=3.945,Xi=yi/( -( -1)y仁09(2.5-1.5 X 0.9)=0.783,y?=RXx 1/(R+1)+x d/(R+1)=3.945 X 0.783/(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0.282(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

42、用间接蒸汽加热，操作回流比选用3.5o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 =EMx =46 X 0.818+18 X 0.182=4Q.kg/kmol) D=500/40.9=12.2 kmol./h代入：F=12.2+WF=35.7 kmol./hFX 0.282=12.2 X 0.818+W X 0.004, W=23o5iol/.h2) V

43、:V=(R+1)D=(3.5+1) X 12.2=54.9kmol./h3) 提馏段操作线：L'=L+qFq=0 L' =L代入方程：y' -x'=(42.7/42.7 23.5)x - (23.5/42.7- 23.5) X 0.004=2.22x-L' W L' W0.0049或：4) q 线 y= (q/q 1)x (x /q-1)/ q=0 y=x =0.28211、某厂用一连续精馏塔在常压下连续精馏浓度为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

44、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 = (46 X 0.82 /(46 X 0.82+18 X 0.18)=0(98量分率)代入方程：F=700+WF=1289kg/.hFX 0.5=700 X 0.92+W X 0.001, W=589kg/.h2) V, L:V= (R+1) D=4.5 X 700=3150kg./hL=DR=700 X 3.5=2450kg./h3) 提馏段提作线方程：L' =L+

45、qF而 q=1 L' =2450+1289=3739kg/.h又：x = (0.001/46) /(0.001/46+0.999/18)=0.0004二 y' x' -WX =(3739/3739- 589)x - (589/3739- 589) X 0.0004 L' W L' W=1.19x 7.5 X 10或：y=1.19x ' 7.5 X 1012、某精馏塔别离 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.

46、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)全凝器中每小时蒸汽冷凝量；(3)塔釜每小时产生的蒸汽 量,(4提馏段操作线方程答：1)xd ，Xw由方程y=0.8x+0.18可得：R/( R+1)=0.8,R=4Xd/(R+1)=0.18,x=0.9 或 90%又由FXf =Dx d +WXw可得：Xw = (100 X 0.-50 X 0.9 /50=0.1 或 10%2) V;V=(R+1)D=(4+1) X 50=250kmol/.h3) V ' : V =V-F=250-100=150kmol/.h4) 提馏段操作线方程：L'=L+qF t

47、 q=0/ L'=L而 L=DR=5X 4=200kmol.h(即为 L')代入方程:y'=L ' x' N' Wx N' 得：y'=(200/150)x (50/150) X 0.1=1.33x ' 0.0333或 y=1.33x 0.033313某酒厂用一常压精馏塔将每小时1000kg的含乙醇8%的乙醇水溶液进行别离。 要求塔釜中乙醇的含量不得超过 0.1%(以上均为质量%)，塔顶产品含乙醇为 0.689(摩尔分率)。进料为饱和液，回流比为3。试求：(1)塔顶产品量为kg./h ？(2)塔底回流至塔釜的回流液量为kmo

48、l/h ？ (3)进入塔顶全凝器的蒸汽量kg/h ？(塔釜采用间接蒸汽加热；乙醇分子量为46)答：1)D:将塔顶浓度转换为质量浓度：Xd =(46 X 0.689)/(46X-0.68X 0.311)=0.85代入：1000=D + W1000 X 0.08=D X 0+5vX 0.001 D=93.1kg./h2)L ' : L' =L + qF=RD + qF=RD + F (v q=1)产品的平均分子量：Mm =46 X 0.68+ 18 X 0.311=37.3kg/.kmol D=93.1/37.3=2.496kmol/.h进料 Xf = (8/46) / (8/46

49、 + 92/18) =0.0329Mm =46 X 0.032+ 18 X 0.9671=18.92kg./kmolF=1000/18.92=52.85kmol/.h代入上式：L*=3 X 2.496+ 52.85=60.34kmol/.h3)V: V=(R + 1)D=(3 + 1) X 93.1=372.4kg/.h14在精馏塔中，精馏段操作线方程 y=0.75x+0.2075 q线方程为y=-0.5x+1.5xF,试求：(1)回流比R (2)馏出液组成Xd (3进料液的q值 (4)判断进料状态(5)当进料组成Xf=0.44时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处xq值多少？【解】由精馏段操作

50、线方程y=-0.5x+1.5xFrn得/曰凿=0.75需=°如5由(1)得到 R=3 Xd=0.83由q线方程y=-0.5x+1.5xF解得 q=0.33由于0<q<1,所以进料处于气液混合状态。(5)把Xf=0.44代入并联立两式得(y = 0.75x + 0.207SIy = - O.Sx + 0.66解得xq=0.36215在常压旭精馏塔内别离某理想二元混合物，进料量为 100Kmol/h，其组 成为0.55 (摩尔分率)；釜残液流量为45 Kmol/h，其组成为0.05,进料为泡点进 料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的 1.6倍，物系的平 均相

51、对挥发度为2.0。(1) 计算塔顶轻组分的收率；(2) 求出提馏段操作线方程；(3) 假设从塔顶第一块实际板下降的液相中重组分增浓了0.02 (摩尔分率)， 求该板的板效率Emv【解】(1)由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得:F D WFx F Dx D Wx wf100 = D + 45解得：D=55Kmol/h , Xd=0.959X 100%100 X 0 55X 100% = 95.95%55 X 0.959(2)泡点进料，故q=1，而且xq=x f=0.55因为a=2.0,所以相平衡方程为可得:0.7097Xd yq0.959 0.7097备厂;0.7097 0.55161那么R=1.

52、6Rmin 1.6 1.561 2.4976Q=1，贝U L' =L+qF=RD+F=2.4976 X 55+100=237.368kmol,V' =V+(q-1)F=(R+1)D=(2.4976+1)X 55=192.368 kmol/h所以提馏段操作线方程为l'w厂严237.368x192.36845192.3680.051.234x 0.0117(3) Xd-X1=0.02和 Xd=0.959可得 X1=0.939由相平衡方程可得绝心空0.96851 x11 0.939精馏段方程为yRXdXR 1 R 12.49760.959x2.497612.4976 10.7

53、141x 0.2742Xi=0.939代入上式得 y2=0.9447而 yi=xD=0.959yiy2mv*yiy20.959 0.94470.96850.94470.6016在连续精馏塔内别离某二元理想溶液，进料组成为0.5 (易挥发组分摩尔分数)泡点进料，进料量100kmol/h，塔顶采用分凝器和全凝器，塔顶上升蒸 汽分凝器局部冷凝后，液相作为塔顶回流液，其组成为0.9,气相再经全凝器冷凝，作为塔顶产品，其组成为0.95易挥发组分在塔顶的回收率为96%，离开塔 顶第一层理论塔板的液相组成为 0.84.试求：(1精馏段操作线方程；(2) 操作回流比与最小回流比的比值 R/R(3) 塔釜液相组

54、成Xw o【解】(1)精馏段操作线方程分凝器的气液相组成符合平衡关系，即xd与xl =0.9相平衡,相平衡方程为F八卄D凶解得：a =2.11与兀=0.84相平衡的气相组成为a%2.11 0.841 (a 1)x11 1.11 0.840.9172y1与XL为操作关系，即RXdxR 1 R 1y1与Xl及Xd数据代入上式，解得：R=1.907, y=0.656x+0.327(2臊作回流比与最小回流比的比值泡点进料:q=1,xq=xF=0.52l x 0.S1 + LU ： 0.5=0,6785最小回流比为Rm.Xdyq°95 °6578 1.521yq Xq0.6785 0.5那么R 1.9071.254Rmin1.521(3)塔釜液组成由全塔的物料衡算求得由罰Xd=0.95，解得:Xd0.96 100 0.509550.53kmol / hXw Fxf Dxd 100 0.5 5°.53。95 0.040