化工原理习题蒸馏答案

第三部分蒸播

一、填空题

1、蒸僧是用来分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、蒸僧操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异而达到分离的目

的。

4、进料板将精僧塔分为精僧段和提僧段。

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

八占、、O

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，则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映了溶液用蒸微分离的难易程度。

10、在精微操作中，回流比的操作上限是全回流。

11、在精微操作中，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，达到分离要求所需的理论板数越少。

14、精微塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为逐渐降低。

15、当分离要求一定，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

理论板数最少。

16、精僧过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精t留设计

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。

17、精微设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），

同时蒸播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、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，提僧段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总

理论板数最少。

19、相对挥发度。=,1表示不能用普通精僧分离分离，但能用萃取精微

或恒沸精

微分离

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,则塔顶最大产量为66.7kmol/ho

21、精僧操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精僧操作的

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分离。蒸

僧操作采用改变状态参数的办法（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/XB

24、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。其表达式有：a=VA/vB=（PA/XA）/（PB/XB）=yAXB/yBXA

25、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；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。

26、精僧过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的，精储

操作的依据是混合物中各组分挥发度的差异，实现精僧操作的必要条件

包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精溜塔中各级易挥发组分浓度

由上至下逐级降低；

27、精储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，塔底沸点较高。

28、当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。

29、精僧过程中，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，精僧段内自任意第n层板下降的液相组成即与

其相邻的下一层板（第n+1层板）上升蒸汽相组成ye之间的关系。在

x—y坐标上为直线，斜率为R/R+1,截距为XD/R+IO

31、在一定操作条件下，提微段内自任意第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+「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，加入精t留塔的原料液可能有五种热状况：（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、R=L/D=oo,操作线与对角线重合，操作线方程yn=Xn-1,达到给定分

离程度所需理论板层数最少为Nmino

34、精溷设计中，当回流比增大时所需理论板数减少，同时蒸僧釜中所

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、精僧操作时，若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，则塔顶产品组成XD变大。

36、精僧设计中，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、简单蒸播过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐降低_,

其沸点则____________________________

逐渐升高。

40、已知q=1.3,则加料中液体量与总加料量的比是1o

某精僧塔设计时，若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，则W/F将变大，xw将减小，提僧段操作线

斜率将不变，理论板数将增加。

41、某二元物系，相对挥发度a=2.5,对n,n.l两层理论塔板，在全回流

条件下，已知Xn=0.35,则yn-『=0.77（塔板从上往下数）,0.35（塔板

从下往上数）。

42、在进行连续精储操作过程中，随着进料过程中轻组分组成减小，塔

D:由恒摩尔流假定可知，精僧段上升蒸气和下降液体有如下关系:

Li=l_2=…=L,Vi=V2="=V

6、下列关于相对挥发度的说法中正确的是（A）A:相对挥发度的大

小，反映了溶液用蒸播分离的难易程度。

B：a=l的溶液称为恒沸物。

C:。越大，溶液越容易分离。

D:。越小，溶液越容易分离。7、关于精僧原理的叙述错误

的是（A）A:精谯过程是简单蒸播的重复过程。

B:要维持精僧操作的高纯度分离，塔顶必须得设全凝器

C:要维持精播操作的高纯度分离，塔底必须得设再沸器。D:有液相回

流和气相回流，是精微过程的主要特点。

8、二元溶液连续精镭计算中，进料热状况的变化将引起以下线（A）

A:提福段操作线与q线

B:平衡线

C:平衡线与精储段操作线

D:平衡线与q线

9、连续精微塔的操作中若采用的回流比小于原回流比，则（D）A:XD

增大，xw增大B:XD减小，xw成小

C：XD增大，XW减小D：XD减小，XW增大

10、提僧段温控是指将灵敏板取在提福段的某层塔板处，若灵敏板温度降

低，则要使塔釜产品合格，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、在精储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、关于恒沸精僧和萃取精福下列说法错误的是（C）A:这两种方法都

是在被分离的混合液中加入第三组分。B:这两种方法都是分离相对挥发

度的恒沸物或相对挥发度过低的混合液。C:这两种方法在被分离

的混合液中加入第三组分后，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，使混合液中各组分达到一定

程度的分离的操作叫（B）.

A:吸收B:精播C:液-液萃取D:干燥

14、关于理想溶液，下列说法中错误的是（C）A: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、精僧操作中，若进料组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精僧

段操作线方程的斜率（A）16、全回流时，理论塔板数为（C）

A:增加B:减小C:不变D:不能确定

A:0B:8C:NminD:不能确定

17、间歇蒸僧和平衡蒸播的主要区别在于（C）A:前者是一次部分气

化，后者是多次部分气化

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，精微过程中物系的相对挥发度（B）。A:增大

B:减小C:不变D:不能确定19、精微塔的塔底温度总

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，下列说法中错误的是（D）A:平衡曲线偏离参考线愈

远，表示该溶液愈容易分离。B: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，表示该溶液愈容易分离。

21、操作中的精微塔，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，减少塔顶播出量D,则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、操作中的精僧塔，保持F、XF、q、D不变，若采用的回流比

RvRmin,贝I]xDB,xWA。

（A）变大（B）变小（C）不变（D）不确定

23、已知q=l.l,则加料中液体量与总加料量之比为C。

A1.1:1B1:1.1C1:1D0.1:1/24x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

Do

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ti,与之相平衡的汽相组成YA=0.7,相应的露点为t2,则A

Atl=t2Btl<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,则塔顶最大产量为Bo

A60kmol/hB66.7kmol/hC90kmol/hD不能定

27、精僧操作时，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B

A变小B变大C不变D不确定

28、在一二元连续精镭塔的操作中，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Ao

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,则yn-i=B。

A0.9B0.3C0.854D0.794

30、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ti,气相组成为yA=0.4,相应的露点组成为t2,则Bo

Atl=t2Btl<t2Ctl>t2D不能判断

31、某二元混合物，=3,全回流条件下Xn=0.3,则yn-l=D

A0.9B0.3C0.854D0.794

32、精僧的操作线是直线，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、某筛板精溷塔在操作一段时间后，分离效率降低，目全塔压降增加，

其原因及应采取的措施是Bo

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，需更换降液管

34、二元溶液连续精储计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化

Bo

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、精僧塔设计时，若F,Xf,XD,xw,V，（塔釜上升蒸汽量）均为定值，将

进料状况从q=1改为q>1,则理论板数（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、精储中引入回流，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Do

A.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、精微过程的操作线为直线，主要基于B。

A.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、二元连续精微计算中。进料热状态的变化将引起以下线的变化

Bo

A.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℃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。

A.0.5B.lC.2D.2.5

40、相对挥发度为8AB=2的双组分混合物，当气相与液相达到平衡时,

两相间组成的关系是A。

A.yA>XAB..yA<XAC.YA=XA

41、在精僧塔内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、精储用板式塔，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、若以过热蒸气进料时，q线方程斜率>0。（J）

4、若某溶液气液相平衡关系符合亨利定律，则说明该溶液是理想溶液。

（X）

5、组分A和B的相对挥发度的混合溶液不能用普通精僧的方法分

离。（J）

6、当分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，与下列参数有关：F、XF、q、R、。、D、

°、D、XDo（J）

8、精僧操作时，操作流比为最小回流比时所需理论板数为无穷多。

（J）

9、间歇蒸播为稳态生产过程。（X）

10、在精僧操作中，减压对组分的分离有利。（，）

11、某连续精微塔中，若精僧段操作线方程的截距等于零，则精微段操作

线斜率等于1。（V）

12、全回流时，塔顶产品量D=8。（X）

13、精微塔的塔底温度总是低于塔顶温度。（X）

14、在精福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，精僧塔内气、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，分离效果越好。（X）

17、恒沸精僧和萃取精僧均采取加入第三组分的办法得以改变原物系的相

对挥发度。（J）

18、板式精僧塔自下而上液体中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、精微的原理是什么？答：精微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、压强对相平衡关系有何影响？精微塔的操作压强增大，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。

精僧塔的操作压强增大，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、精僧塔中气相组成、液相组成以及温度沿塔高如何变化？答：精t留

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：精微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，提溜段亦然。

即：精微段：1_1=1_2=1_3=…=Ln=L；V1=V2=V3=…=Vn=V

提微段：L1=L2=L3="1=Ln=L；V1=V2=V3="=Vn=V_0_L声L',

V学V。

恒摩尔流假定成立的条件：⑴各组分的摩尔气化焰相等；⑵气液接

触时因温度不同而交换的热量可以忽略；⑶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：①冷液进料②泡点进料③气液混合进料

④露点进料⑤过热蒸气进料。

对应的q值范围分别为；①冷液进料，q>0;②泡点进料，q=l;③气

液混合进料，0<q<l;④露点进料，q=0;⑤过热蒸气进料，

q<0o

6、q值的物理意义是什么？

答：q值的物理意义：将lkmol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、在进行精僧塔的设计时，若将塔釜间接蒸气加热改为直接蒸气加热，

而保持进料组成及热状况、塔顶采出率、回流比及塔顶锚出液组成

不变，则塔釜产品量和组成，提僧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，提微段操作线斜率不

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僧段操作线将原间接加热的提储段操作线延长

至y。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DXD恒定，故w（］）xF,当xw降低

时，w必然增加。FXFFF

8、什么是理论板？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达到平衡的塔板。理论板和实际塔板间存在如

下关系：

Nr

N

9、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达到平衡的塔板。理论板与实际塔板间存在

如下关系：

NT

ET100%

N

10、在精僧生产中，将灵敏板取在精僧段某层塔板处，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，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、精微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：当加料板从适宜位

置向上移两层板时，精福段理论板层数减少，在其它条件不变时，分

离能力下降，XD1,易挥发组分收率降低，xwT

12、精僧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，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、为什么精僧操作需要塔顶回流？答：主要是为了保持塔内下降的液

流，使精僧塔保持稳定操作。

14、简单蒸僧与精微有什么相同和不同？、答：它们同属蒸僧操作。简

单蒸播是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小。精

僧是复杂的蒸僧，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。精微在塔

顶、底可以获得两种产品。精僧必须有回流。

15、一套完整的精微装置，由由哪几个部分构成？答：主体是精僧塔，

塔底有再沸器，塔顶有冷凝器，产品贮槽以及加料装置。

16、精僧塔进料的热状况对提微段操作线有何影响？答:进料的热状况

不同，q值及q线的斜率也不同，故q线与精镭段操作线的交点亦因进

料热状不同而变动，从而提福段操作线的位置也就随之而变动。

17、精微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

和qo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、精微操作中，加大回流比时，对塔顶产品有何影响？为什么？答：

当精僧塔的塔板数已固定，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+l）D,而RT则Di,即降低塔的生产能力。

19、用一般的精储方法，能否得到无水酒精？为什么？答：用一般的精

播方法，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=0.894,直到蒸干为止，浓度

仍无改变。

20、精福塔中精僧段与提福段的作用？答：精福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

镭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、用连续精微塔每小时处理lOOkmol含苯40%和甲苯60%的混合物，

要求播出液中含苯90%,残液中含苯1%（组成均以kmol%计）。试求：

（1）播出液和残液各多少kmol/ho（2）饱和液体进料时，已估算出塔釜每

小时汽化量为132kmol,问回流比为多少？

答：①r=D+WFXF=DXD+WXW

W=56.2kmol/hD=43.8kmol/h

②:q=lv'=v

.'.L=V-D=132-43.8=88.2R=L/D=88.2/43.6=2.02

2、用常压连续精僧塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度。=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，试计算提僧段上升

烝汽量。答：a=3,F=10kmol.h,q=0zx==0.5,x=0.9,r|=0.9,

R=2.0RminV=?

角星:q=0Vz=V-F=(R+1)D-F

y=x

x=y/[a-(a-l)y]=0.5/(3-20.x5)=0.25

Rmin=(x—y)/(y—x)=(0.9-0.5)/(0.5-0.25)=1.6

R=2.0Rmin=2X16=3.2

■.'D=qFx/x=0.9xl0x0.5/0.9=5kmol/h

V'=(3.2+l)-510=llkmol/h

3、在常压连续精福塔中分离理想二元混合物，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,提微段操作线的斜率

为1.25,截距为00187,求福出液组成x答：q线方程：y=x=0.54⑴

精线方程：y=0.7826x+0.217x⑵提段方程:y=1.25x-0.0187=0.54(3)

式(1)与⑶联立得两操作线交点坐标x=0.447

将y=0.54,x=0.447代入(2)得X=0.8764

4、用常压精微塔分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。

=3o求：(l).Rmin(最小回流比)(2).精僧段和提僧段上升蒸汽量。

(3).列出该情况下的精微段操作线方程。

答：(1).y=ax/[l+(-la)x]=3x/(l+2x)

泡点进料q=l,x=x=0.5,

yq=3X0.5/(l+2OX.5)=1.5/2=0.75

Rm/(Rm+l)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9

Rm=4/5=0.8

(2)N=V'=(R+l)D=(2X0.8+l)X50=130kmol.h

(3),y=[R/(R+l)]x+x/(R+l)=O.615x4-0.365

5、某二元系统精微塔在泡点下进料，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XI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？

答：⑴yi=Xd=0.9,xi=0.9/(4-30^)=0.692,

(2)y2=lX0.692/(1+1)+0.9/2=0.796,

(3)Xd=Xf=0.5,

yu=0.5/2I0.9/2=0.7

6、已知某精微塔进料组成xf=0.5,塔顶微出液组成xd=0.95,平衡关系

y=0.8x+0.2,试求下列二种情况下的最小回流比Rmino(1)饱和蒸汽加

料；(2)饱和溶液

加料。

答：Rmin=(xd-yq)/(yq-xq)-----------(1)

yq=0.8xQ+0.2---------------——(2)

yq=qXxq/(q-l)-xf/(q-l)---------(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)=3.6

(2)q=l,由(3)xq=xf=0.5,

由(2)yq=0.8X0.54-0.2=0.6

Rmin=(0.95-0.6)/(0.6-0.5)=3.5

7、由一层理论板与塔釜组成的连续精锚塔，每小时向塔釜加入含甲醉40%

(摩尔分率)的甲醉水溶液lOOkmol,要求塔顶播出液组成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=0.45x+

0.55,求：(1)塔釜组成x;(2)每小时能获得的播出液量D和塔釜液

Wo

答案⑴yi=XD=0.84z

0.84=0.45X1+0.55,

xi=0.64,

yw=3X0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,

0.69=0.45xX'v+0.55,x『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、分离苯和甲苯混合液，进料组成为0.4,播出液组成为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)若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精僧段操作

线方程，(3)列出提谯段操作线方程。

答：⑴yq=2.44X0.4/(1+1.44X0.4)=0.62

Rmin=(x-yq)/(yq-x)

=(0.95—0.62)/(0.62—0.4)

=1.5

(2)R=1.2X1.5=1.8

y=(1.8/2.8)x+0.95/2.8

=0.64x+0.34

⑶令F=lkmol/hFx=Dx+Wx

0.4=0.95D+(l-D)OX.05

解得D=0.39kmol.hV/=0.61kmol./h

q=lL'=L+qF=RD+F=1.8X0.39+l=1.7kmol./h

V'=V=(R+1)D=2.8X0.39=1.09kmol./h

y'=L'x7V'-Wx/V

=1.7x71.09-0.610.05X/1.09=1.56x,-0.028y=1.56x—0.028

9、用常压连续精微塔分离苯一甲苯混合物，原料中含苯0.40,塔顶播出

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=0.4zXD=0.9Zq=0za=2.5ZR=1.5Rmin,

xQ=yq/(a-(a-l)y^)=0.4/(2.5-1.50.4x)=0.21z

Rmin=(XD-yq)/(yq-Xq)=(0.9-0.4)/(0.4-0.21)=2.63,

R=l.5X2.63=3.945,

xi=yi/(a-(a-l)yl=0.9/(2.5-1.50.9)x=0.783z

y2=RXxi/(R+l)+xD/(R+1)

=3.945X0.783/(3.945+1)+0.9/(3.945+1)=0.807

10、某厂用一连续精t留塔在常压下连续精微从粗微塔来的浓度为

0.282(摩尔分

率)的乙醇饱和蒸汽。要求精微后得浓度为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?⑶列出该塔提福段操作线

方程；(4)列出q线方程。附：乙醇分子量46

答：1)F,W

x=(92/46)/(92/46+8/18)=0.818

塔顶酒精平均分子量M=2Mx=46X0.818+18X0.182=40.9(kg/kmol)

D=500/40.9=12.2kmol./h

代入：F=12.2+WF=35.7kmol./h

FXO.282=12.20X.818+WX0.004,W=23.5kmol/.h

2)V:

V=(R+1)D=(3.5+1)X12.2=54.9kmol./h

3)提福段操作线：

L'=L+qFq=0=L

而L=DR=12.2X3.5=42.7kmol.h

代入方程：

Y.LX.wxw=(42.7/42.7—23.5)x'—(23,5/42.7—23.5)X0.004=2.22—xL'

WL'W

0.0049

或：Ym+l=2.22Xm-0.0049

4)q线y=(q/q—l)x—(x/q-1)q=0

y=x=0.282

11、某厂用一连续精镭塔在常压下连续精播浓度为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%)o采用间接蒸汽加热，操作回流比为3.5o试求：⑴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)沸点进料时提镭段操作线方程。附：

乙醇分子量46

答：1)F,W;

x=(46X0.82)/(46X0.82+18X0.18)=0.92(质量分率)

代入方程：F=700+WF=1289kg/.h

FXO.5=700X0.92+WX0.001,W=589kg/.h

2）V,L:

V=（R+1）D=4.5X700=3150kg./h

L=DR=700X3.5=2450kg./h

3)提微段提作线方程：

L'=L+qF而q=l

.'.L，=2450+1289=3739kg/.h

又：x=(0.001/46)/(0.001/46+0.999/18)=0.0004

y'L'x'WxW=(3739/3739—589)x—z(589/3739—589)X0.0004

L'WL'W

=1.19x—'7.5XW5

或：y=1.19xz—7.5X105

12、某精镭塔分离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lOOkmol,塔顶，塔底产品量每小时各为

50kmolo精播段操作线方程为：y=0.8x+0.18.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)提微段操作线方程答：

1)XD9XW

由方程y=0.8x+0.18可得：

R/(R+1)=0.8,R=4

XD/(R+1)=0.18,X=0.9或90%

又由FXF=DXD+WXW可得：

xw=(100X0.5-50OX.9)/50

=0.1或10%

2)V;V=(R+1)D=(4+1)X50=250kmol/.h

3)V':V'=V-F=250-100=150kmol/.h

4)提微段操作线方程：

L'=L+qFq=0.'.L'=L

而L=DR=50X4=200kmol.h(即为L')

代入方程：

y'=L'x'/V—Wx/V得：

y'=(200/150)xz—(50/150)OX.l

=1.33x'—0.0333

或y=1.33x—0.0333

13、某酒厂用一常压精福塔将每小时1000kg的含乙醇8%的乙醇水溶液

进行分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3o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kmol/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=(46X0.689)/(460X.689+18X0.311)=0.85

代入：IOOO=D+W

1000X0.08=DX0.85+wX0.001D=93.1kg./h

2)L':L，=+LqF=RD+qF=RD+F(q=l)

产品的平均分子量：

Mm=46X0.689+18X0.311=37.3kg/.kmol

-'.D=93.1/37.3=2.496kmol/.h

进料XF=(8/46)/(8/46+92/18)=0.0329

Mm=46X0.0329+18X0.9671=18.92kg./kmol

F=1000/18.92=52.85kmol/.h

代入上式:L*=3X2.496+52.85=60.34kmol/.h

3)V:V=(R+1)D=(3+1)X93.1=372.4kg/.h

14、在精僧塔中，精溜段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程为y=-

0.5X+1.5XF,试求：(1)回流比R(2)播出液组成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，精微段操作线与提僧段

操作线交点处xq值多少？

解】（1）由精福段操作线方程y=-0.5x+1.5xF①

得RR+I=0.75急=0.2075

r\T1

（2）由（1）得到R=3XD=0.83

（3）由q线方程y=-0.5x4-1.5XF（2）

得q-ql=-0.5

q-i

解得q=0.33

（4）由于Ovqvl,所以进料处于气液混合状态。

⑸把XF=0.44代入②并联立①②两式得<y=

0.75X+0.2075

<v=-0.5x+0.66解得Xq=0.36215、在常压旭

精僧塔内分离某理想二元混合物，已知进料量为100Kmol/h,其组成

为0.55（摩尔分率）；釜残液流量为45Kmol/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，物系的平均相对挥发度为2.0o

（1）计算塔顶轻组分的收率；

（2）求出提微段操作线方程；（3）若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Emvo

【解】（1）由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得：

FDW

FxFDxDWxw

叫100X0.1505°==DDXD++4545X0.05

解得：D=55Kmol/h,XD=0.959

DXD55X0.959

P|D=X100%=X100%=95.95%

DFXF100X0.55

（2）泡点进料，故q=l,而且Xq=XF=0.55

因为a=2.0,所以相平衡方程为

ax2.Ox

y=1+(aT)x=i+x

20x

可yqq2.00.550.7097

得.q1xi10.55

RminXDyq0.9590.70971.561YQXq0.7097

0.55

511JR-1.6Rmin1.61.5612.4976

Q=l,贝ljL'=L+qF=RD+F=2.4976X55+100=237.368kmo,l/h

V'=V+(q-l)F=(R+l)D=(2.4976+l)55X=192.368kmol/h所以提

僧段操作线方程为

LW237.36845

v.xvxwx0.051.234x0.0117

192.368192.368

3)已知XD-XI=0.02和XD=0.959,可得xi=0.939

y/26l2.00.9390958s

11xi10.939

RXD2.49760.959

精t留段方程为yxDx0.7141X0,2742

R1R12.497612.49761X1=0.939,代入上式得y2=0.9447,

而y1=xD=0.959

yiy2mv0.9590,9447

yiy20.96850.9447

16、在连续精储塔内分离某二元理想溶液，已知进料组成为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部分冷凝后，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0.95o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)精福段操作线方程；

⑵操作回流比与最小回流比的比值R/Rmin

(3)塔釜液相组成x.o

【解】（1）精微段操作线方程

分凝器的气液相组成符合平衡关系，即XD=0O95与XL=0.9相平

衡，

相平篌;方程为1+(a.7)x0.9

解得：》2.11与木=0.84相平衡的气相组成为

_axi_2.110.84

1(al)xi11.110.845小々

yi与XL为操作关系，即yRx，。

R1R1

yi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=l,xq=xF=0.5yqi看蓝詈.5

章.1.177]:玄LU斗，“D丫口0.950.6578

Rmin

取J口/加比为yqXq0.67850.5

milR1.907

则------1.254

Rmin1-521

⑶塔釜液组成由全塔的物料衡算求得

由FDXXDF=0.96,XD=0.95,解得：

0.96FXF0.961000.5

09550.53kmol/h

XD.

则FXFDXD1000.550.530.950.04036

XwFD10050.53

17、常压板式精微塔连续分离苯一甲苯溶液，塔顶全凝器，泡点回

流，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47,进料量为

150kmol/h,组成为0.4(摩尔分率),饱和蒸汽进料q=0,操作回流比

为4,塔顶苯的回收率为97%,塔底甲苯的回收率为95%o

求：(1)塔顶、塔底产品的浓度；

(2)精福段和提福段操作线方程；

(3)操作回流比与最小回流比的比值。

D

解】(1)。苯=D/xF0100%ISDOXO,4100%97%①

DxD>G

D

D*=Fxf100%100%97%(2)

1500.4

物料衡算得：150=D+W③

D

150X0.4=Dx+WXW④

由①②③④式解得：D=62,7kmol/h,W=87,3kmol/h

Dw

x=0.928zx=0.0206

⑵精播段操作线方程：yRXXD4x0.9280.8x0.1856

R1R14141

q=0,贝IjL'=L+qF=RD=4X62.7=250.8kmol/h

V'=V+(q-l)F=(R+l)D-F=(4+l)62X.7-150=163.5kmol/h所

以提t留段操作线方程为

LW250.8x87.3Q.02061.534x0.011

xv'xw163.5163.5

3)q=0，而且yq=XF=0.4

因为a=2.47,所以相平衡方程如染1

JLydXJLX/A

可得Xq=0.213

XDyqyq0.9280.4

2,823

Rmin0.40.213

Xq

R4

P2.8231,417

"Vnin

18、进料组成xF=0.2,以饱和蒸气状态自精僧塔底部进料，塔底

不再设再沸器，XD=0.95,xw=0.11,平均相对挥发度为2.5o

试求：(1)操作线方程；

(2)若离开第一块板的实际液相组成为0.85,则塔顶第一块

板以气相表示的单板效率为多少？

解】（1）由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得:

FDWFDW

FXFDXDWXW即0.2F0.95D0.11W

解得：D=3F/38,W=25F/28

因为此塔只有精僧段，且不再设再沸器，所以有：V=F,L=W

则操作线方程为yLX以D0.893x0.102

VV

（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1Kx卷

mil.2.50