化工原理蒸馏部分模拟试题及答案

1、化工原理蒸储部分模拟试题及答案一、填空1精储过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精储设计中，回流比越大,所需理论板越仄一操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大,操作费和设备费的总而呈现先降后升的变化M2精储设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸储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，提福段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数M。4相对挥发度a=1,表示不能用普通精微分离分离，但能用萃取精储或恒沸精微分离

2、。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66.7kmol/h。6精储操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精储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、i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。A1.1:1B1:1.1C1:1D0.1:12精微中引入回流，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。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组相中易挥发组分和难挥发组分同时

3、进入汽相，但其中易挥发组分较多；D组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t1,与之相平衡的汽相组成yA=0.7,相应的露点为t2,则_A_At1=t2Bt1<t2Ct1>t2D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,则塔顶最大产量为_B_。A60kmol/hB66.7kmol/hC90kmol/hD不能定5精储操作时，若F、0xf、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_B_A变小B变大C不变D不

4、确定6在一二元连续精微塔的操作中，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，0=3,全回流条件下Xn=0.3,则yn-1=B。A0.9B0.3C0.854D0.7948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,相应的露点组成为t2,则B。At产t2Bt1<t2Ct1>t2D不能判断9某二元混合物，a=3,全回流条件下xn=0.3,则yn-i=DA0.9B0.3C0.854D0.79410精微的操作线是直线，主

5、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11某筛板精微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ffet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。C上升气速过大B。D平衡线与q线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14二元溶液连续精微计算中，进料热状态的变

6、化将引起以下线的变化A平衡线B操作线与q线C平衡线与操作线15下列情况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，试推导此时的精微段操作线方程。解：由精微段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物料衡算。Vy=Lx+Dy0,若回流比为RntLDR1y=xy=xy0VVR1R1对于全凝时R1精微段操作线y=xXdR1R1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yx图

7、上重合，分凝器相当于一块理论板。2用一精微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a=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xi为多少；(3)写出提储段操作线数值方程；(4)最小回流比。解：(1)塔顶和塔底的产品量(kmol/h );F=D+W=100(1)D M 0.9+WM 0.05 = FxF =100x0.5 =50(2)上述两式联立求解得W=47.06kmol/hD=52.94

8、kmol/h(2)第一块塔板下降的液体组成因塔顶为全凝器，X1为多少;Xd 二 Vi：X11 （二一1）X10.91）V12.25-1.25 0.9= 0.80(3)写出提福段操作线数值方程;VV =(R= 2.61 52.94 =138.17L'LqFuRDF=1.6152.94100185.23L.Wxw185.23.47.060.05ym1=.xmxm一VV138.17138.17=1.34xm-0.017（4）最小回流比。泡点进料，q=1,xq=xF=0.5q二 1 （： -1）xq2.25 0.51 1.25 0.5u 0.69212Rmin_ xd - VqVq 一汽0.9

9、-0.6921.0830.692-0.53精储塔，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。已知精储段操作线程为y=0.833x+0.15,塔釜用间接蒸气加热，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) 蒸播釜中每小时产生蒸气量(4) 若全塔平均a=3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率Emi=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；因RR+1)=0.833，R=5又“/巧广。.,xd=0.90由物料衡算FXf=DXdWXw得xW=(1000.

10、5-500.9)/50=0.1（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；V=（R+1）D=300kmol/h（3）蒸播釜中每小时产生蒸气量；_，./_q=0,V=V-F=300-100=200kmol/h（4）求离开塔顶第二块塔板的气相组成。Em%XD - X1= 0.6,XD = y1*:x 11 G -i)x iyi:-(:-1)y10.93-2 0.9-0.75故0.9一”=0.6X1=0.81y2=0.8330.810.15=0.8250.9-0.754在一常压精储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

11、组成为0.4（摩尔分率），回流比为4,塔顶储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）塔顶储出液及塔釜采出液组成；（2）精微段操作线方程；（3）提储段操作线方程；（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）塔顶储出液及塔釜采出液组成；(a)0.97Fxf=Dxd0.95F(1 -Xf) -W(1 - Xw)(b)(c)F=D+W+150Dxd+WXw=Fxf=150父0.4=60(d)联立（a）、（b）、（c）和（d）求解得:W=87.3km

12、ol/h,D=62.7kmol/hxw=0.0206,xd=0.928(2)精微段操作线方程；XD-=0.8xn0.1856R1n（3）提储段操作线方程;ym1 = j.XmWXwV饱和蒸气进料，故 q=0 V'=（R+1）F,L 二L =DR(5)RD(R 1) -F回流比与最小回流比的比值;XD - yqyq 一汽Xqy =1 (： FXqRmin0.928 -0.4xm -WxW=1.534xm -0.011(R 1)D - Fq=0yqxq= 2.8160.4 -0.2125求由塔顶第二块板上升的气相组成OEm%y -Vz片片y1 一 y2= 0.6,=Xf = 0.4= 0.

13、2125/Rmin =1.42-X1而y1 =全回流时，y2=X11 (: -1)X1曲y1二 X11 (- -1)X12.47y21 1.47y2y1=0.98,代入上式可得：y2=0.96935在一常压精储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,要求塔顶储出液中含苯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a=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。试求：（1）塔顶产品量H塔底残液量W及组成Xw；（2）最小回流比；（3）精微段操作线方程；（4）提储段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成

14、为多少？（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；FX：得:1000 0.4 0.90.9=400 kmol / hW=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算Fxf=DxdWXWxW=(10000.4-4000.9)/600=0.0667（2）最小回流比;泡点进料，q=1,xq=xF=0.4Xq1 (- -1)Xq2.5 0.41 1.5 0.4=0.625iinXd -yq0.9-0.625yq -xq0.625-0.4= 1.22(3)精微段操作线方程；R-1.5Rmin=1.83RXdyn1xn=

15、0.646xn0.318R1R1(4)提储段操作线方程；V=V=(R1)D=2.83400=1132L=LqF=RDF=1.834001000=1732_LWxW1732.6000.0667ym-1=.xmxm_VV11321132=1.53xm-0.0353(5)从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成yw:Xw1 G -1)Xw2.5 0.06671 1.5 0.0667= 0.152由操作线方程ym1=1.53Xm-0.0353得yw=1.53x1-0.0353x；=0.0763(6)若改用饱和蒸汽进料，仍用(4)中所用回流比，所需理论板数又为多少。饱和蒸气进料，q=0,yq=xF=0.4mi

16、n二 Xq1 (: -1)Xq得Xq = 0.21_ Xd - yqYq 一汽0.9 -0.40.4-0.21= 2.63NtRRm6用一连续精储塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40,塔顶储出液中含苯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；（2）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=0.421则一xF+-yF=0.4(1)332.5xF11

17、.5xF(2)联立（1）式和（2）式，可得：xF=0.326yF=0.548(2)R_xD_yqRmin一yq-xq因q=2/3,2.5xy=11.5x联立(3)和(4)可得：xq=0.326(3)(4)yq=0.548所以c0.95-0.5480.402Rmin=1.80.548-0.3260.222（3）精微段操作线方程为R=2X1.8=3.6yn1xnx2_=36x.095=0.783xn0.207R14.64.6y=xd=0.952.5x111.5x1x1=0.884由y2=0.783x1+0.207得y2=0.8990.899二年x2=0.7817有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其

18、中易挥发组分的组成为同），于泡点下送入精储塔中，要求储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：60%（摩尔百分率，以下90%,残液中易挥发组(1)(2)(3)每获得1kmol储出液时原料液用量；若回流比R为1.5,它相当于最小回流比的若干倍;回流比R为1.5时，精储段需若干层理论板；(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储出液量D=1kmol,在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：F=DW=1WFxF=DxDWxW或0.6F=0.9(1)0.02W(b)由上二式解得，收集1kmol

19、的储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：y=二3(c)1(1-1)x12x当Xf0.6时，与之平衡的气相组成为：yq=3(0.6)=0.81812(0.6)0.9-0.818由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：= 0.2730.9-0.6RminXD-yqRmin1XD-Xq因此解得Rmin=0.3761 5故操作回流比为最小回流比的5把4倍0.376(3) 精储段理论板数当回流比R=1.5,相对挥发度a为3时，精储段的平衡关系为式C所示，操作线为:yn 1RXdXnR1R11.51.5 1xn -°- =

20、0.6xn 0.361.5 1(d)由于采用全凝器，故y1=Xd=0.9,将此值代入式c解得Xi=0.75。然后再利用式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提福段操作线方程为：10.90.75L qF/WXn -XA/20.810.587<0.6/ y =ZX2 -L qF -W L qF -W由于泡点进料，故q=1。又L=RD=1.5kmol及W=F-D=1.52-1=0.52kmol将以上数据代入提储段操作线方程：=1.5+1.52-x2-(0.52)(0.02)=1.208x/0.00416由题意知，料液加到