化工原理习题蒸馏答案

1、第三部分蒸储、填空题1、均相液体混合物2、5.07%3、挥发度。4、精储段和提储段5、拉乌尔定律6、泡点温度，简称泡点7、露点温度，简称露点8、饱和蒸气压9、难易程度10、全回流11、最小回流比12、进料热状况参数13、M上14、逐渐降低15.冷液，最远，最少16、部分冷凝和部分汽化增加17.1333.318.沸点，易.19、普通精储分离，萃取精储或恒沸精储分离20.液相，提高21.单效蒸发和多效蒸发22、蒸储，改变状态参数23、挥发度VVA=PA仅AVB=PB/XB24、相对挥发度。:0FVa/Vb=(Pa/Xa)/(Pb/Xb)=YAXB/yBXA25>平衡，大于；相同，大于26、多

2、次部分汽化和多次部分冷凝，混合物中各组分挥发度的差异,塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽，由上至下逐级降低；27、低土,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，塔底沸点较高。28、理论板29、再沸器，冷凝器30、R/R+1,xJR+1。31、进料量和进料热状况32、(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、最少为Nnin。34、减少，增加、增力口,增加，增大。35、xd变大。36、愈大，先减小后增大的过程。37、拉乌尔定律。38、逐渐降低，逐渐升高。

3、39.140.变大，减小，不变，增加41、0.77(塔板从上往下数)，0.35(塔板从下往上数)。42、逐渐升高，减小43、增大，变大。44、8m。45、y=X，T>t。46、减少，增大；上移，增多，减少。47.增加，增加。48.蒸储；泡点。49.饱和液体线。50.66.7kmol/h。二、选择题1、B2、C3、B4、C5、D6、A7、A8.C9、D10、B11、A12、C13、B14、C15、A16、C17、C18、B19、A20、D21、_B_22、B_,A23.C24.C25、A26.B27、B28>A,旦，C,.A29.A30.D31、D_32、D_33、B34、B35、C

4、,A,B36、D37.A38.C39、D40、A41.D42.D43.B44.B、判断题1、X2、X3、V4、X5、V6、X7、V8、，9、X10、，11、，12、X13、X14、义15、X16、X17、V18、X19、义20、V21.V22.V23，24义25V四、简答题1、答：精储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、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。精储塔的操作压强增大，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、答：精微塔气相中轻组分浓度沿塔高逐渐增浓，液相中轻

5、组分浓度沿塔高逐渐增浓，温度沿塔高逐渐降低。4、答：包摩尔流假定的主要内容是：精储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，提储段亦然。即：精储段：L1=L2=L3=Ln=L；V1=V=V3=Vn=V提储段：L1=L2=L3=,-=Ln=L；V1=V2=V3=,-=Vn=V一一一一'且LwL,VwVo包摩尔流假定成立的条件：各组分的摩尔气化始相等；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、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

6、，q=1;气液混合进料，0Vq<1;露点进料，q=0;过热蒸气进料，q<0o6、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、答：在上述条件下，塔釜产品量增加，组成减小，提储段操作线斜率不变，所需的理论板数增加。分析：在Xd、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储段操作线将原间接加热的提储段操作线延长至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n=

7、D上恒定，故W=（1一刃生，当Xw降低时，W必然增FXfFXwF加。8 .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：NTE-100%N9 .答：平衡蒸储是定常态操作，闪蒸室里的温度控制在原料混合物露点、泡点之间的某一温度上。简单蒸储是非定常态操作，蒸储釜的温度为釜内液体的泡点温度，随着釜内液体组成的变化（减小），其泡点温度在相应变化（升高），所产生蒸汽的组成相应也在变化（减小）。10、答：灵敏板温度升高，则塔顶产品组成Xd下降，应采取增大回流比的方法进行调节。11、答：当加料板从适宜位置向上移两层板时，精储段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力

8、下降，xD易挥发组分收率降低，xWT12、答：从泡点回流改为冷液回流时，xDto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、答：主要是为了保持塔内下降的液流，使精储塔保持稳定操作。14、答：它们同属蒸储操作。简单蒸储是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小。精储是复杂的蒸储，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。精储在塔顶、底可以获得两种产品。精储必须有回流。15、答：主体是精储塔，塔底有再沸器，塔顶有冷凝器，产

9、品贮槽以及加料装置。16、答：进料的热状况不同，q值及q线的斜率也不同，故q线与精储段操作线的交点亦因进料热状不同而变动，从而提储段操作线的位置也就随之而变动。17、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xd,xf,xw,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、答：当精储塔的塔板数已固定，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RT则D；,即降低塔的生产能力。19、答：用一般的精微方法，不能得到无水酒精，因为乙

10、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、答：精储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。提储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、解：F=D+WFxf=Dxd+WxwW=56.2kmol.hD=43.8kmol/h.q=1v'=vL=V-D=132-43

11、.8=88.2R=L/D=88.2/43.6=2.022、解:q=0V'=V-F=(R+1)D-FYq=xfxq=yq/a-(a-1)yq=0.5/(3-2X0.5)=0.25Rmin=(xd-yq)/(yq-xq)=(0.9-0.5)/(0.5-0.25)=1.6R=2.0Rmin=2X16=3.2VD=TFxf/xD=0.9x10X0.5/0.9=5kmol/hV'=(3.2+1)5-10=11kmol/h3、解：q线方程：y=x=0.54(1)精线方程：y=0.7826x+0.217xd(2)提段方程：y=1.25x-0.0187=0.54(3)式(1)与(3)联立得两操

12、作线交点坐标x=0.447将yq=0.54,xq=0.447代入得x户0.87644、解：(1).y=aX/1+(a-1)x=3x/(1+2x)泡点进料q=1,xq=xF=0.5,yq=3X0.5/(1+2X0.5)=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=(2x0.8+1)X50=130kmol.h(3) .y=R/(R+1)x+xd/(R+1)=0.615x+0.3655、解：y1=xd=0.9,x1=0.9/(4-3X0.9)=0.692,(2) y2=1

13、X0.692/(1+1)+0.9/2=0.796,(3) xd=xf=0.5,yd=0.5/2+0.9/2=0.76、解：Rmin=(x»yq)/(yq-xq)(1)yq=0.8xq+0.2(2)yq=qXxq/(q-1)-xf/(q-1)(3)(1) q=0,由(3)yq=xf=0.5,由(2)xq=(0.5-0.2)/0.8=0.375,Rmin=(0.95-0.5)/(0.5-0.375)=3.6q=1,由(3)xq=xf=0.5,由(2)yq=0.8X0.5+0.2=0.6Rmin=(0.95-0.6)/(0.6-0.5)=3.57、解：(1)y1=xd=0.84,0.84=

14、0.45x1+0.55,x1=0.64,yw=3X0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45Xxw+0.55,x后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)8、解：yq=2.44X0.4/(1+1.44X0.4)=0.62Rmin=(xdyq)/(yqXq)=(0.950.62)/(0.620.4)=1.5(2) R=1.2X1.5=1.8y=(1.8/2.8)x+0.95/2.8=0.64x+0.34令F=1kmol/hFxf=Dx)+Ww0.4=0.95

15、D+(1-D)X0.05解得D=0.39kmol.hW=0.61kmol./h,.q=1L'=L+qF=RD+F=1.8X0.39+1=1.7kmol./hV'=V=(r+1)D=2.8x0.39=1.09kmol./h.y'=L'x7V'-WxWV'=1.7x'/1.09-0.61X0.05/1.09=1.56x'-0.028y=1.56x0.0289、解：已知：Xf=0.4,xD=0.9,q=0,a=2.5,R=1.5Rminxq=yq/(a-(a-1)yq)=0.4/(2.5-1.5X0.4)=0.21,Rmin=(xD-y

16、q)/(yq-Xq)=(0.9-0.4)/(0.4-0.21)=2.63,R=1.5X2.63=3.945,x1=y1/(a-(a-1)y1=0.9/(2.5-1.5X0.9)=0.783,y2=RXx"(R+1)+xd/(R+1)=3.945义0.783/(3.945+1)+0.9/(3.945+1)=0.80710、解：1)F,Wxd=(92/46)/(92/46+8/18)=0.818塔顶酒精平均分子量M平=汇Mx=46<0.818+18X0.182=40.9(kg/kmol).D=500/40.9=12.2kmol./h代入：F=12.2+WF=35.7kmol./hF

17、X0.282=12.2X0.818+W0.004,W=23.5kmol/.h2)V:V=(R+1)D=(3.5+1)X12.2=54.9kmol./h3)提储段操作线：L'=L+qFvq=0.L'=L而L=DR=12.2X3.5=42.7kmol.h代入方程：23.5)x(23.5/42.7y'=L-x'-WxW=(42.7/42.7L'-WL'-W23.5) X0.004=2.22x'0.0049或：Ym+1=2.22Xm-0.00494)q线y=(q/q1)x(xF/q-1)=q=0.y=xF=0.28211、解：1)F,WXd=(4

18、6X0.82)/(46X0.82+18X0.18)=0.92(质量分率)代入方程：F=700+WF=1289kg/.hFX0.5=700X0.92+WX0.001,W=589kg/.h2)V,L:V=(R+1)D=4.5X700=3150kg./hL=DR=7003.5=2450kg./h3)提储段提作线方程：L'=L+qF而q=1 L'=2450+1289=3739kg/.h又：xw=(0.001/46)/(0.001/46+0.999/18)=0.0004 .y'=Lx'-WW=(3739/3739-589)x'(589/3739-589)X0.00

19、04L'-WL'-W5=1.19x7.5X10或：y=1.19x'7.5X10-512、解：1)Xd,Xw由方程y=0.8x+0.18可得:R/(R+1)=0.8,R=4Xd/(R+1)=0.18,xd=0.9或90%又由Fxf=Dx+Ww可得：Xw=(100X0.5-50X0.9)/50=0.1或10%2)V;V=(R+1)D=(4+1)X50=250kmol/.h3)V':V'=V-F=250-100=150kmol/.h4)提储段操作线方程：L'=L+qFvq=0L'=L而L=DR=504=200kmol.h(即为L')代入

20、方程：y'=L，x，/V'Wx/V'得:y'=(200/150)x'-(50/150)X0.1=1.33x'-0.0333或y=1.33x-0.033313、答：1)D:将塔顶浓度转换为质量浓度：Xd=(46X0.689)/(46乂0.689+18X0.311)=0.85代入：1000=D+W1000X0.08=DX0.85+wX0.001-D=93.1kg/h2)L':L'=L+qF=RDkqF=RDkF(=q=1)产品的平均分子量：Mm=46X0.689+18X0.311=37.3kg/kmol.D=93.1/37.3=2.4

21、96kmol/h进料Xf=(8/46)/(8/46+92/18)=0.0329Mrr=46X0.0329+18X0.9671=18.92kg/kmolF=1000/18.92=52.85kmol/h代入上式：L*=3X2.496+52.85=60.34kmol/h3)V:V=(R+1)D=(3+1)X93.1=372.4kg/h14、解：(1)由精储段操作线方程y=-0.5x+1.5xf得=0.75(2)由(1)得到R=3xd=0.83(3)由q线方程y=-0.5x+1.5xf行解得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代入并联立两式得解得xq

22、=0.36215、解：(1)由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得:；F=DW'FxF=DxDWxw即解得：D=55Kmol/h,Xd=0.959(2)泡点进料，故q=1,而且Xq=XF=0.55因为a=2.0,所以相平衡方程为2.0Xq2.00.55可得：y=0.7097q1Xi10.55一过上0.959一0.7097=1.561yq-Xq0.7097-0.55贝R=1.6Rmin=1.61.561=2.4976Q=1,贝UL'=L+qF=RD+F=2.497655+100=237.368kmol/h,V'=V+(q-1)F=(R+1)D=(2.4976+1)X55=192

23、.368kmol/h所以提储段操作线方程为45192.3680.05=1.234x0.0117W237.368'XwxV192.368(3)已知xd-x1=0.02和xd=0.959,可得xi=0.939由相平衡方程可得y*=2些=2。0.9390.96851X10.939精储段方程为y=-R-x-xD-2.4976x.0959=0.7141x0.2742R1R12.497612.49761Xi=0.939，代入上式得y2=0.9447,而y1=xD=0.959_y1-y2mv*y1一y20.959-0.9447=0.600.9685-0.944716、解：(1)精微段操作线方程分凝器

24、的气液相组成符合平衡关系，即xd=0.0.95与xl=0.9相平衡,相平衡方程为解得：a=2.11与xi=0.84相平衡的气相组成为y1=ax12.110.84一=0.91721(a-1)Xi11.110.84y1与xl为操作关系，即y=£x上R1R1Yi与Xl及Xd数据代入上式，解得：R=1.907,y=0.656x+0.327(2)操作回流比与最小回流比的比值泡点进料：q=1,xq=xF=0.5最小回流比为RminXd-Yqyq-xq0.95-0.6578=1.5210.6785-0.51.907=1.2541.521(3)塔釜液组成由全塔的物料衡算求得。由，XD=0.95,解得

25、:c0.96FxF0.961000.50.95D=50.53kmol/hFXf-'DXd“F-DXD1000.5一50.530.950.04036100-50.53DxDx17、解：(1)%苯二一DM100%=-x100%=97%FxF150M0.4DxDxcD苯=-D100%=100%=97%FxF1500.4物料衡算得:150=D+W150X0.4=Dxd+Ww由式解得：D=62.7kmol/h,W=87.3kmol/hd=0.928,xw=0.0206(2)精微段操作线方程:y=，x上R1R140.928x=0.8x0.18564141q=0,贝UL'=L+qF=RD=4

26、62.7=250.8kmol/hV'=V+(q-1)F=(R+1)D-F=(4+1)X62.7-150=163.5kmol/h所以提储段操作线方程为LW250.8y=x-xw=xVV163.587.30.0206=1.534x-0.011163.5(3)q=0,而且yq=xF=0.4因为a=2.47,所以相平衡方程为_ax1(a-1)x2.47x11.47x可得xq=0.213xd-yqyq-xq0.928-0.42.8230.4-0.213Rmin42.823=1.41718、解：(1)由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得:；F二DW；F=DWFxF=Dxd+Wxw即0.2F=0.95D

27、40.11W解得：D=3F/38,W=25F/28因为此塔只有精微段，且不再设再沸器，所以有：V=F,L=WIDxr则操作线万程为y=x=D=0.893x0.102VV(2)操作线方程为y=0.893x+0.102得y2=0.893X0.85+0.102=0.86由a=2.5得相平衡方程axy二1(a-1)x2.5x11.5xy12.50.85:0.93411.50.85又，y1=xD=0.95,Emvy-y20.95-0.86=1.22y1-y20.934-0.8619、解：（1）全塔物料衡算；F-DWFxF=DxDWxw:F=DW即,0.4F=0.97D0.02W解得：D=0.4F,W=0

28、.6F则”苯二Dx2父100%=0.4F-0.97父100%=97%"FxfF0.4(2)最小回流比由已知条件进料中蒸汽与液体量的摩尔比为2:3可得：q=3/(3+2)=0.3贝Uq线方程为：y=-x-±=6-x/=1.5x+1q-1q-10.6-10.6-1由a=2.0得相平衡方程：y=一翌一=上上1 (a-1)x1x联立方程并解得：xq=0.333,yq=0.5Xd-Yqiin二yq一0.97-0.50.5-0.333=2.814(3) R=1.8RU=1.8X2.814=5.056q=0.6,WJL'=L+qF=5.056X0.4F-0.4F=2.026FV&

29、#39;=V+(q-1)F=(R+1)D+(q-1)F=6.056X0.4F-0.4F=2.026F所以提储段操作线方程为(LW2.026F0.6Fy=xxW-x-0.02=1.296x-0.0059VV2.026F2.026F20、解：(1)塔顶和塔底的产品量(kmol/h)；(1)F=D+W=100Dm0.9+Wm0.05=FxF=10095=50(2)上述两式联立求解得W=47.06kmol/hD=52.94kmol/h(2)第一块塔板下降的液体组成X1为多少；因塔顶为全凝器，Xd=0=卫一1(二一1)X1X10.92.25-1.250.9=0.80(3)写出提储段操作线数值方程;V=V

30、=(R1)D=2.6152.94=138.17L=LqF=RDF=1.6152.94100=185.23._L_.Wxw185.23.47.060.05贝1ym1-WXmV-138.17Xm一138.17=1.34Xm-0.017(4)最小回流比。泡点进料，q=1,xq=xF=0.5qRminXq1(：-1)Xq2.250.511.250.5=0.692Xd-yq0.9-0.692=1.083yq%0.692-0.521、解：(1)塔顶、塔底产品组成；0.90因R(R+0=0.833,R=5又XD/R+1)=0.15,xd由物料衡算FXf-DXdW<w得xW=(1000.5-500.9)

31、/50-0.1(2)全凝器中每小时冷凝蒸气量；V=(R+1)D=300kmol/h（3）蒸储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-XiXd-X=0.6,Xd=yi="r1(：-1)x1哂Xiy1-(-1)y10.93-20.9=0.75故0.9=0.6%=0.81y2=0.8330.810.15=0.8250.9-0.7522、解：（1）塔顶储出液及塔釜采出液组成;0.97Fxf-DxD(a)0.95F(1-Xf)=W(1-Xw)(b)F=D+W+150(c)Dxd+WXw=Fxf=15

32、00.4=60(d)联立（a）、（b）、（c）和（d）求解得:W=87.3kmol/h,D=62.7kmol/hx片0.0206,xd=0.928(2)精微段操作线方程；yn1(3)提储段操作线方程；RXrXn=0.8xn0.1856R1R1ym1_L-VxmWXw一V饱和蒸气进料，故q=0V'=(R+1)-F,L'=L=DRRDym1-(R1)-FXmWXw(R1)D-F=1.534xm-0.011（4）回流比与最小回流比的比值;iinxD-yqYq-xqq=0,Yq=Xf=0.4Xq1(：-1)Xqxq=0.2125qRmin0.928-0.40.4-0.2125=2.81

33、6,in=1.4223、解：(1)塔顶产品量D塔底残液量W汲组成xw；-10000.40.9D二0.9=400kmol/hW=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算FXf-DXdWXw得xW=(10000.4-4000.9)/600-0.0667(2)最小回流比;泡点进料，q=1,Xq=xF=0.4qRminXq1(:-1)Xq2.50.411.50.4=0.625Xd-Yq_0.9-0.625Yq-Xq-0.625-0.4(3)精微段操作线方程；R=1.5Rmin=1.83yn1XnR1XcD-=0.646xn0.318R1n(4)提储段操作线方程；V=V=(R1)D=2.

34、83400=1132L=LqF=RDF=1.834001000=1732=L_WXw=1732.6000.0667ym1-xmxmVV11321132=1.53xm-0.035324、解：(1)储出液量及釜残液组成;0.90Fxf=DxdF=D+W0.9100.5D二0.9=5kmol/hW=F-D=10-5=5kmol/hDxDWxw=FxFFxf-Dxdxw=W100.5-50.95u0.1Xq“1(：-1)Xq得Xq=0.33,qRmin_Xd-yqyq-xq0.9-0.50.5-0.33=2.35(2)从第一块塔板下降的液体组成X1；塔顶为全凝器，故y1=xD=0.91(：-1)X1X

35、1=0.82：-(:-1)必(3)最小回流比；yq=Xf=05饱和蒸气进料q=0,(4)精微段各板上升的蒸气量为多少kmol/h；V=(R+1)D=(2X2.35+1)X5=28.5kmol/h(5)提储段各板上升的蒸气量为多少kmol/hV'=V(q-1)F=28.5-10=18.5kmol/h25、解：因为普=4=0.90所以D=500kmol/hV=(R1)D=4.2500=2100kmol/h).V=V(q-1)F=2100-1000=1100kmol/hy1二-(：-1)y13-20.9"=0.75R1R1=0.762x0.214精储段操作线方程为3.20.9x4.24.2故y2=0.762%0.214=0