应知应会试题(蒸馏工序)附答案

应知应会试题(蒸馏工序)附答案一、填空题（共20题，每题1分）1.蒸馏过程的本质是利用混合液中各组分____的差异，通过____和____的传质传热实现组分分离。2.精馏塔按塔内气液接触部件的结构可分为____塔和____塔两大类，其中____塔操作弹性较大。3.回流比是指____与____的质量（或摩尔）流量之比，全回流时回流比为____。4.精馏塔进料状态参数q表示____，当进料为饱和液体时q=____，饱和蒸汽时q=____。5.塔板上气液两相的接触状态主要有____、____和____三种，工业生产中常用____状态以提高传质效率。6.精馏塔的操作压力升高时，组分间的相对挥发度会____（增大/减小），分离难度____（升高/降低）。7.塔顶冷凝器的常见类型有____、____和____，其中____冷凝器可实现回流液温度低于泡点的“过冷回流”。8.塔底再沸器的热负荷主要取决于____、____和____，其加热介质常用____或____。9.蒸馏系统开车前需进行____试验，试验压力一般为操作压力的____倍，目的是检验设备____。10.精馏塔正常操作时，塔压差主要由____、____和____决定，若压差突然增大可能是____或____导致。11.泡点温度是指液体混合物在一定压力下开始____的温度，露点温度是指气体混合物在一定压力下开始____的温度。12.回流罐液位控制的关键是维持____与____的平衡，液位过低可能导致____，过高可能造成____。13.蒸馏过程中，若进料中轻组分含量突然增加，塔顶温度会____（升高/降低），需____（增大/减小）回流比以维持产品质量。14.塔板效率通常用____效率和____效率表示，实际操作中影响塔板效率的主要因素有____、____和____。15.间歇蒸馏与连续蒸馏的主要区别是____，间歇蒸馏适用于____或____的生产场景。16.蒸汽喷射器在蒸馏系统中的作用是____，其工作原理是利用____将系统内的不凝气抽出。17.蒸馏塔的理论板数可通过____法或____法计算，其中____法适用于相对挥发度接近常数的物系。18.塔底残液中轻组分含量超标可能是由于____、____或____，需通过____或____调整。19.蒸馏系统停车时，应先停止____，再逐渐降低____，最后停止____，避免塔内物料____。20.蒸馏岗位的安全操作要点包括____、____、____和____，其中____是预防物料泄漏的关键措施。二、选择题（共15题，每题2分）1.以下哪种蒸馏方式适用于分离相对挥发度接近1的物系？（）A.简单蒸馏B.精馏C.萃取精馏D.水蒸气蒸馏2.精馏塔中，提馏段的作用是（）A.提高塔顶轻组分浓度B.提高塔底重组分浓度C.平衡气液负荷D.降低操作能耗3.回流比增大时，下列说法错误的是（）A.塔顶产品纯度提高B.塔底产品纯度提高C.操作能耗增加D.理论板数减少4.某精馏塔进料为气液混合态（q=0.5），则提馏段液相流量L'与精馏段液相流量L的关系为（）A.L'=LB.L'=L+FC.L'=L+qFD.L'=L+(1-q)F5.塔板上出现“液泛”现象的主要原因是（）A.气速过低B.液速过低C.气速过高D.塔板间距过大6.下列哪种情况会导致塔顶冷凝器的冷凝负荷增加？（）A.进料温度升高B.回流比减小C.塔顶压力降低D.冷却水温度升高7.蒸馏塔的操作弹性是指（）A.塔板数的可调整范围B.气液负荷的可变动范围C.操作压力的波动范围D.产品纯度的允许偏差8.测定塔板效率时，实际板数与理论板数的关系为（）A.实际板数=理论板数/板效率B.理论板数=实际板数/板效率C.实际板数=理论板数×板效率D.无直接关系9.间歇蒸馏操作中，随着蒸馏进行，塔顶温度会（）A.逐渐升高B.逐渐降低C.保持不变D.先升后降10.蒸汽再沸器发生“气阻”时，应采取的措施是（）A.增大蒸汽流量B.开启排凝阀C.降低塔底液位D.提高冷却水流量11.下列关于真空蒸馏的说法，错误的是（）A.适用于高温易分解的物料B.可降低组分的沸点C.需增加塔径以降低气速D.操作压力越低分离效果越好12.精馏塔塔顶产品中重组分超标，可能的原因是（）A.回流比过大B.进料位置过高C.塔底加热量不足D.塔顶温度过低13.塔压差突然下降，可能的原因是（）A.塔板堵塞B.进料量突增C.塔顶冷凝器泄漏D.塔底再沸器结垢14.蒸馏系统开车时，正确的升温顺序是（）A.先开塔顶冷凝器，再开塔底再沸器B.先开塔底再沸器，再开塔顶冷凝器C.同时开启D.无固定顺序15.下列不属于蒸馏岗位应急处置措施的是（）A.物料泄漏时关闭上下游阀门B.火灾时使用水基灭火器C.塔超压时开启安全阀D.人员中毒时转移至通风处三、判断题（共10题，每题1分）1.精馏塔的进料位置应选择在与进料组成最接近的理论板处。（）2.全回流操作时，塔顶产品和塔底产品采出量均为0。（）3.塔板上的液体流量越大，传质效率越高。（）4.真空蒸馏系统的泄漏会导致塔顶压力升高，影响分离效果。（）5.塔底液位过高会增加塔底再沸器的热负荷，需降低进料量。（）6.相对挥发度α=1时，无法通过普通精馏分离组分。（）7.冷凝器的冷凝量仅取决于冷却介质的流量。（）8.蒸馏塔的操作压力应严格控制，波动过大会导致气液平衡关系改变。（）9.间歇蒸馏的馏出液组成随时间不断变化，需调整回流比维持产品质量。（）10.塔板效率低于100%是由于气液两相接触不充分或存在返混现象。（）四、简答题（共8题，每题5分）1.简述精馏塔的工作原理。2.列举影响精馏塔操作的主要工艺参数，并说明其控制意义。3.塔顶温度波动的常见原因及处理措施有哪些？4.塔底液位异常（过高或过低）的危害及调整方法是什么？5.如何判断蒸馏塔是否达到稳定操作状态？6.蒸汽再沸器结垢的现象及处理方法有哪些？7.真空蒸馏系统真空度不足的可能原因及排查步骤是什么？8.蒸馏岗位的安全操作规程应包含哪些核心内容？五、计算题（共3题，每题10分）1.某连续精馏塔处理含苯40%（摩尔分数，下同）的苯-甲苯混合液，进料量为100kmol/h，泡点进料（q=1）。塔顶馏出液中苯含量为98%，塔底残液中苯含量为2%。试求：（1）塔顶馏出液量D和塔底残液量W；（2）精馏段液相流量L（假设回流比R=2）。2.某精馏塔操作压力为101.3kPa，塔顶蒸汽组成为苯（A）0.95、甲苯（B）0.05（摩尔分数），已知苯的饱和蒸汽压pA°=135kPa，甲苯的饱和蒸汽压pB°=54kPa，求塔顶冷凝器的泡点温度（提示：利用安托因方程或假设理想溶液计算）。3.某蒸馏塔塔顶产品采出量为500kg/h，回流比R=3，塔顶冷凝器的热负荷为2.5×10^6kJ/h，塔顶蒸汽的汽化潜热为300kJ/kg，求：（1）回流量L；（2）塔顶蒸汽量V（假设蒸汽全部冷凝为饱和液体）。六、案例分析题（共2题，每题15分）1.某精馏塔正常操作时，塔压差为5kPa，突然升至12kPa，同时塔顶温度下降、塔底温度升高，产品质量恶化。试分析可能的原因，并提出处理步骤。2.某企业蒸馏岗位发生物料泄漏事故，现场检测到苯蒸汽浓度超标（苯的MAC=6mg/m³），一名操作人员出现头晕、恶心症状。请说明应急处置流程及后续预防措施。答案一、填空题1.挥发度；汽化；冷凝2.板式；填料；填料3.回流量；馏出液量；无穷大4.进料热状态；1；05.鼓泡；泡沫；喷射；泡沫6.减小；升高7.全凝器；分凝器；回流冷凝器；回流8.塔底产品流量；重组分汽化潜热；热损失；低压蒸汽；导热油9.气密；1.05-1.1；密封性10.气速；液层高度；板间距；塔板堵塞；液泛11.汽化；冷凝12.回流量；采出量；回流中断；液体倒流13.降低；增大14.单板；全塔；气液接触时间；塔板结构；物料性质15.进料是否连续；小批量；多品种16.维持系统真空；高速蒸汽的引射作用17.逐板计算；图解（麦凯布-蒂勒）；图解18.加热量不足；回流比过小；进料位置过低；增大蒸汽量；提高回流比19.进料；加热量；回流；过热分解20.防止超温超压；规范使用防护装备；定期检查密封点；熟悉应急流程；设备巡检二、选择题1.C2.B3.B4.C5.C6.C7.B8.A9.A10.B11.D12.C13.C14.A15.B三、判断题1.√2.√3.×4.√5.×6.√7.×8.√9.√10.√四、简答题1.精馏塔通过塔内气液两相的逆流接触实现传质传热：上升蒸汽与下降液体在塔板（或填料）上接触，轻组分从液相汽化进入气相，重组分从气相冷凝进入液相。塔顶冷凝器将部分蒸汽冷凝为回流液，提供塔内液相；塔底再沸器将部分液体汽化，提供塔内气相。通过多次汽化-冷凝，最终塔顶得到高纯度轻组分，塔底得到高纯度重组分。2.主要工艺参数：（1）回流比：影响产品纯度和能耗，增大回流比可提高纯度但增加能耗；（2）进料量与组成：需稳定控制以维持塔内物料平衡；（3）塔底加热量：控制塔底温度和汽化量，影响提馏段分离效果；（4）塔顶压力：影响组分沸点和相对挥发度，需稳定以保证气液平衡；（5）进料温度与状态（q值）：影响塔内气液负荷分布，需与设计状态匹配。3.常见原因：（1）进料温度波动：进料过冷会降低塔顶温度，过热则升高；（2）回流流量变化：回流增大导致塔顶温度下降；（3）加热蒸汽压力波动：蒸汽量减少会降低塔底汽化量，间接降低塔顶温度；（4）塔顶冷凝器冷却效果变化：冷却水流量/温度变化影响冷凝量，进而影响塔顶温度。处理措施：（1）稳定进料温度（通过预热器调节）；（2）控制回流泵转速或调节阀开度稳定回流量；（3）检查蒸汽管网压力，调整再沸器蒸汽阀；（4）清理冷凝器结垢或增加冷却水流量。4.危害：（1）液位过高：可能淹没再沸器换热管，降低汽化效率；液层过厚导致塔底压力升高，影响分离；（2）液位过低：可能造成再沸器干烧，损坏设备；无法维持稳定的液相回流。调整方法：（1）液位过高：增大塔底采出量，或降低进料量/加热量；（2）液位过低：减小塔底采出量，或增大进料量/加热量（需避免超温）。5.判断依据：（1）塔顶、塔底温度稳定（波动≤±1℃）；（2）塔压差稳定（波动≤±0.5kPa）；（3）回流罐和塔底液位稳定（波动≤±5%）；（4）塔顶、塔底产品组成分析合格且稳定；（5）各机泵流量、压力稳定（如回流泵出口压力波动≤±0.1MPa）。6.现象：（1）再沸器出口温度下降（相同蒸汽量下，塔底温度无法维持）；（2）蒸汽进口与冷凝液出口温差减小（换热效率降低）；（3）塔压差逐渐增大（汽化量不足导致气速降低，传质效率下降）。处理方法：（1）切换备用再沸器；（2）对结垢再沸器进行化学清洗（用稀酸溶液循环溶解无机盐垢）或机械清洗（高压水枪冲洗）；（3）日常操作中控制物料杂质含量，定期添加阻垢剂。7.可能原因：（1）真空系统泄漏（如法兰、阀门密封不严）；（2）真空泵故障（如叶片磨损、密封水不足）；（3）系统内不凝气过多（进料带气或物料分解产生气体）；（4）冷凝器冷凝效果差（结垢或冷却介质温度过高，导致未凝蒸汽进入真空泵）。排查步骤：（1）用肥皂水检查各密封点，确认是否泄漏；（2）检查真空泵运行参数（电流、转速、密封水流量），测试其抽气能力；（3）分析塔顶冷凝器出口温度，若高于物料露点，说明冷凝不充分；（4）关闭进料，短暂维持系统真空，观察压力是否下降，判断是否为物料带气。8.核心内容：（1）开车前检查：确认设备完好（塔体、换热器、机泵）、仪表校准（温度、压力、液位计）、安全附件投用（安全阀、爆破片）；（2）操作规范：严格控制温度/压力/流量在设计范围内，禁止超参数运行；（3）巡检要求：每小时检查密封点（无泄漏）、机泵运行（无异常振动/噪音）、各参数（无大幅波动）；（4）应急处置：熟悉物料MSDS（如苯的毒性、燃爆特性），掌握泄漏/火灾/中毒的处置流程（如泄漏时关阀、通风、使用防爆工具；火灾时用干粉灭火器；中毒时转移至空气新鲜处并送医）；（5）个人防护：操作时佩戴防毒面具（苯环境）、护目镜、防静电工作服。五、计算题1.（1）物料衡算：F=D+W；F×x_F=D×x_D+W×x_W代入数据：100=D+W；100×0.4=D×0.98+W×0.02解得：D=40.82kmol/h，W=59.18kmol/h（2）精馏段液相流量L=R×D=2×40.82=81.64kmol/h2.假设为理想溶液，根据拉乌尔定律：p=pA°×x_A+pB°×x_B（塔顶液相组成x_A=x_D=0.95，x_B=0.05）塔顶压力p=101.3kPa=135×x_A+54×(1-x_A)解得：x_A=(101.3-54)/(135-54)=47.3/81≈0.584（与题目中蒸汽组成y_A=0.95不符，说明需用气液平衡关系y_A=α×x_A/(1+(α-1)x_A)，其中α=pA°/pB°=135/54=2.5）由y_A=0.95=2.5x_A/(1+1.5x_A)，解得x_A≈0.88则泡点温度下，pA°=p×y_A/x_A=101.3×0.95/0.88≈109.6kPa（查苯的安托因方程：lgp°=6.019-1211/(t+220.8)，p°=109.6kPa时，t≈82℃）3.（1）回流量L=R×D=3×500=1500kg/h（2）塔顶蒸汽量V=L+D=1500+500=2000kg/h冷凝器热负荷Q=V×r=2000×300=6×10^5kJ/h（与题目中2.5×10^6kJ/h不符，可能为显热或过冷热，若仅考虑汽化潜热，V=Q/r=2.5×10^6/300≈8333kg/h，L=V-D=8333-500=7833kg/h，R=L/D