(整理)化工原理习题第三部分蒸馏答案

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------------- 第三部分蒸馏

一、填空题

1、蒸馏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、蒸馏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、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。

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，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馏分离的难易程度。

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，达到分离要求所需的理论板数越少。

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，提馏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、精馏过程是利用部分冷凝和部分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、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，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远, 分离所需的

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总理论板数最少。

19、相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏分离分离，但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。

20、某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶x D不小于0.9，则塔顶最大产量为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分离。蒸馏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v A=p A/x A v B=p B/x B

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：α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A

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、精馏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层板下降的液相组成x n与其相邻的下一层板（第n+1层板）上升蒸汽相组成y n+1之间的关系。在x—y坐标上为直线，斜率为R/R+1，截距为x D/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x m`与其相邻-------------

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的下一层板（第m+1层板）上升蒸汽相组成y m+1`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，加入精馏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=∞，操作线与对角线重合，操作线方程y n=x n-1，达到给定分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，同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，若F、D、x F、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x D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_______1_____。

某精馏塔设计时，若将塔釜由原来简介蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持x F，D/F,q,R，x D不变，则W/F将变大，x W将减小，提馏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-1两层理论塔板，在全回流条件下，已知x n=0.35，则y n-1= 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，若增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比增大，塔顶馏出液组成变大。

44、若某精馏过程需要16块理论塔板（包括再沸器）其填料的等板高度为0.5m，则填料层有效高度为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，-------------

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部分回流液入塔，其组成为x，则y = x, T > t。

46、现设计一连续精馏塔，保持塔顶组成x D和轻组分回收率不变，若采用较大的回流比，则理论塔板数将减少，而加热蒸汽的消耗量将增大；若进料中组成变轻，则进料位置应上移使x D和轻组分回收率不变，若将进料物流焓增大，则理论塔板数将增多，塔底再沸器热负荷将减少。

二、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、实验表明，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是（C）

A：理论板可作为衡量实际塔板分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，下列说法中正确的是（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：L1=L2=…=L，V1=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，反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。

B ：α =1的溶液称为恒沸物。

C ：α越大，溶液越容易分离。

D：α越小，溶液越容易分离。

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------------- 7、关于精馏原理的叙述错误的是（ A ）

A ：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分离，塔顶必须得设全凝器。

C ：要维持精馏操作的高纯度分离，塔底必须得设再沸器。

D ：有液相回流和气相回流，是精馏过程的主要特点。

8、二元溶液连续精馏计算中，进料热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若采用的回流比小于原回流比，则（ D ） A ：x D 增大，x W 增大 B ：x D 减小，x W 减小

C ：x

D 增大，x W 减小 D ：x D 减小，x W 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，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α=1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 ：精馏

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。

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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，若进料组成、流量和气化率不变，增大回流比，则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：0 B：∞ C：N min D：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，精馏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，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、操作中的精馏塔，保持进料量F、进料组成x F、进料热状况参数q、塔釜加热量Q不变，减少塔顶馏出量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、操作中的精馏塔，保持F、x F、q、D不变，若采用的回流比R

（A）变大（B）变小（C）不变（D）不确定23、已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为 C 。

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A 1.1:1

B 1:1.1

C 1:1

D 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x A=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成y A=0.7，相应的露点为t2，则???A???

A t1=t2

B t1

C t1>t2

D 不确定

26、某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶x D不小于0.9，则塔顶最大产量为???B???。

A 60kmol/h

B 66.7kmol/h

C 90kmol/h

D 不能定

27、精馏操作时，若F、D、x F、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x D变化为??B????

A 变小

B 变大

C 不变

D 不确定

28、在一二元连续精馏塔的操作中，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

29、某二元混合物，α=3，全回流条件下x n=0.3，则y n-1=???B???。

A 0.9

B 0.3

C 0.854

D 0.794

30、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.4，相应的泡点为t1，气相组成为y A=0.4，相应的露点组成为t2，则 B 。

A t1=t2

B t1

C t1>t2

D 不能判断

31、某二元混合物，α=3，全回流条件下x n=0.3，则y n-1= D

A 0.9

B 0.3

C 0.854

D 0.794

32、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

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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，分离效率降低，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，若F, x f, x D, x W, 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 。

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、精馏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P A=120kPa，P B=48kPa，其相对挥发度为 D 。

A.0.5

B.1

C.2

D.2.5

40、相对挥发度为a AB=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.y A > x A

B. .y A < x A

C. y A = x A

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41、在精馏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、精馏用板式塔，吸收用填料塔。（×）

2、恒摩尔流假定在任何条件下都成立。（×）

3、若以过热蒸气进料时，q线方程斜率﹥0。（√）

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。（×）

5、组分A和B的相对挥发度α=1的混合溶液不能用普通精馏的方法分离。（√）

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。（×）

7、用图解法求理论板数时，与下列参数有关：F、χF、q、R、α、D、α、D、χD。（√）

8、精馏操作时，操作流比为最小回流比时所需理论板数为无穷多。（√）

9、间歇蒸馏为稳态生产过程。（×）

10、在精馏操作中，减压对组分的分离有利。（√）

11、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则精馏段操作线斜率等于1。（√）

12、全回流时，塔顶产品量D﹦∞。（×）

13、精馏塔的塔底温度总是低于塔顶温度。（×）

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。（×）

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。（×）

16、回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。（×）

17、恒沸精馏和萃取精馏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。（√）

18、板式精馏塔自下而上液体中轻组分浓度分布特点为逐板降低。（×）

19、在压强一定时，均相液体混合物具有恒定的沸点。（×）

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。（√）

四、简答题

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1、精馏的原理是什么？

答：精馏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，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：L1＝L2＝L3＝…＝L n＝L；V1＝V2＝V3＝…＝V n＝V 提馏段：L’1＝L’2＝L’3＝…＝L’n＝L’；V’1＝V’2＝V’3＝…＝V’n＝V’

且L≠L’，V≠V’。

恒摩尔流假定成立的条件：⑴各组分的摩尔气化焓相等；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＝1；③气液混合进料，0＜q＜1；④露点进料，q＝0；⑤过热蒸气进料，q＜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。

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------------- 7、在进行精馏塔的设计时，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、回流比及塔顶馏出液组成不变，则塔釜产品量和组成，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χD 、D/F 、F x 、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0=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W x 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F D Fx Dx =

η恒定，故W F x x F W )1(η-=，当W x 降低时， F

W 必然增加。

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：

T N N η= 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：

100%T N E N

=? 10、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，则塔顶产品组成x D 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，分离能力下降，xD ↓，易挥发组分收率降低，xW ↑

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12、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 ↑。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、一套完整的精馏装置，由由哪几个部分构成？

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，，，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、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，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R↑则D↓，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，

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------------- 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 ，问回流比为多少？ 答：①＝＋

②∵q=1 v'=v

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

2、用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度α=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：α＝3，＝＝0.9, η=0.9, R=2.0Rmin V=?

解:q=0 V′=V -F=(R+1)D-F ＝ ＝

-(α--2×0.5)=0.25 －）/（－）＝(0.9-0.5)/(0.5-0.25)=1.6 R=2.0Rmin=2×16=3.2

∵＝0.9×10×0.5/0.9=5kmol/h

V′=(3.2+1)5-10=11kmol/h

3、在常压连续精馏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，提馏段操作线的斜率为1.25，截距为-0.0187

，求馏出液组成

答：q 线方程: y=x=0.54 (1)

精线方程

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， 代入(2)得

4、用常压精馏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＝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α＝3。求：（1）.Rmin(最小回流比) （2）.精馏段和提馏段上升蒸汽量。 （3）.列出该情况下的精馏段操作线方程。

答：（1）.y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)

泡点进料

y q =3×0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75

Rm/(Rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9

Rm=4/5=0.8

（2）

（3） 5、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

（摩尔分率），二元系统相对挥发度α＝4，进料组成为＝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？

-------------

答：⑴y1=x d=0.9, x1=0.9/(4-3×0.9)=0.692,

⑵y2=1×0.692/(1+1)+0.9/2=0.796,

⑶x d=xf=0.5,

y d=0.5/2+0.9/2=0.7

6、已知某精馏塔进料组成xf＝0.5，塔顶馏出液组成xd＝0.95，平衡关系y＝0.8x ＋0.2，试求下列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=(x d-y q)/(y q-x q) -----------------(1)

y q=0.8x q+0.2 -------------------------(2)

y q=q×xq/(q-1)-xf/(q-1) ---------------(3)

⑴q=0, 由(3) y q=x f=0.5,

由(2) x q=(0.5-0.2)/0.8=0.375,

Rmin=(0.95-0.5)/(0.5-0.375)=3.6

⑵q=1, 由(3) x q=x f=0.5,

由(2) y q=0.8×0.5+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馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40％(摩尔

分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成x D=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)每小时能获得的馏出液量D和塔釜液W。

-------------

-------------

-------------

答案⑴ y 1=x D =0.84,

0.84=0.45x 1+0.55,

x 1=0.64,

y w =3×0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,

0.69=0.45×x w +0.55, x w =0.311,

⑵ 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，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) 若回流比取最小回流比的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：⑴ y q ＝2.44×0.4/（1＋1.44×0.4）＝0.62

Rmin ＝（－y q ）/（y q －x ）

＝（0.95－0.62）/（0.62－0.4）

＝1.5

⑵ R ＝1.2×1.5＝1.8

＝（1.8/2.8）x ＋0.95/2.8

＝0.64x ＋0.34

⑶令

0.4=0.95D+(1-D)×0.05

解得

∵q=1 L'=L+qF=RD+F=1.8×0.39+1=1.7kmol./h

V'=V=(R+1)D=2.8×0.39=1.09kmol./h

∴y'=L'x'/V'-

=1.7x'/1.09-0.61×0.05/1.09=1.56x'-0.028

y ＝ 1.56x －

0.028

-------------

------------- 9、用常压连续精馏塔分离苯－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α＝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。

x f =0.4, x D =0.9, q=0, α=2.5, R=1.5Rmin, x q =y q /(α-(α-1)y q )=0.4/(2.5-1.5×0.4)=0.21,

Rmin=(x D -y q )/(y q -x q )=(0.9-0.4)/(0.4-0.21)=2.63,

R=1.5×2.63=3.945,

x 1=y 1/(α-(α-1)y1=0.9/(2.5-1.5×0.9)=0.783,

y 2=R×x 1/(R+1)+x D /(R+1)

=3.945×0.783/(3.945+1)+0.9/(3.945+1)=0.807

10、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

3.5。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 ，W

（92/46）/（92/46+8/18）=0.818

塔顶酒精平均分子量

（kg/kmol ）

∴D=500/40.9=12.2 kmol./h

代入：F=12.2+W F=35.7 kmol./h

F×0.282=12.2×0.818+W×0.004, W=23.5 kmol/.h

2) V:

V=(R+1)D=(3.5+1)×12.2=54.9kmol./h

3）提馏段操作线：

L'=L+qF ∵ q=0 ∴ L′=L

而

代入方程：

------------- ------------- '''''W Wx L y x L W L W

=---=(42.7/42.7－23.5)x′－(23.5/42.7－23.5)×0.004=2.22x′－0.0049

或：Ym+1=2.22Xm-0.0049

4)q 线 y=（q/q －1)x －

-1) ∵ q=0

∴ 11、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摩尔分率的酒精残液中含酒精不超过0.1%（质量%）。采用间接蒸汽加热，操作回流比为 3.5。试求：(1)进料和残液各为多少

？(2)塔顶进入冷凝器的酒精蒸汽量为多少

？回流液量又为多少k ？(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 ；

（46×0.82）/(46×0.82+18×0.18)=0.92（质量分率）

代入方程：F=700+W F=1289kg/.h

F×0.5=700×0.92+W×0.001, W=589kg/.h

2）V ，L ：

V=（R+1）D=4.5×700=3150kg./h

L=DR=700×3.5=2450kg./h

3）提馏段提作线方程：

L′=L+qF 而 q=1

∴L′=2450+1289=3739kg/.h 又：

（0.001/46）/(0.001/46+0.999/18)=0.0004 ∴'''''W Wx L y x L W L W

=---=(3739/3739－589)x′－(589/3739－589)×0.0004 =1.19x′－7.5×10-5

或：y=1.19x′－7.5×10-5

12、某精馏塔分离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+0.18.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）x D，x W

由方程y=0.8x+0.18可得：

R/（R+1）=0.8,R=4

x D或90%

又由Fx F D W可得：

x W =（100×0.5-50×0.9）/50

=0.1或10%

2）V；V=(R+1)D=(4+1)×50=250 kmol/.h

3)V′: V′=V-F=250-100=150kmol/.h

4)提馏段操作线方程：

L'=L+qF ∵ q=0 ∴L'=L

而即为L'）

代入方程：

－得：

－(50/150)×0.1

－0.0333

或y=1.33x－0.0333

13、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：

X D＋18×0.311)=0.85

代入：1000=D＋W

1000×0.08=D×0.85＋w×0.001→D=93.1kg./h

2)L′: L′=L＋qF=RD＋qF=RD＋F (∵ q=1)

产品的平均分子量：

-------------

-------------

------------- ＋18×0.311=37.3kg/.kmol

∴D=93.1/37.3=2.496kmol/.h

进料x F（8/46）/（8/46＋92/18）=0.0329

＋18×0.9671=18.92kg./kmol

∴F=1000/18.92=52.85kmol/.h

代入上式：L*=3×2.496＋52.85=60.34kmol/.h

3)V: V=(R＋1)D=(3＋1)×93.1=372.4kg/.h

14、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+1.5x F，试求：（1）回流比R （2）馏出液组成x D (3)进料液的q值（4）判断进料状态（5）当进料组成x F=0.44时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处x q值多少？【解】(1)由精馏段操作线方程y=-0.5x+1.5x F ①

得=0.75

(2) 由(1)得到R=3 x D=0.83

(3) 由q线方程y=-0.5x+1.5x F②

得

解得q=0.33

(4)由于0

(5)把x F=0.44代入②并联立①②两式得

解得x q=0.362

15、在常压旭精馏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）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E mv 。

【解】（1）由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得：

{

F D w F D W F x D x W x =+=+ 即

解得： D=55Kmol/h ，x D =0.959

η

(2)泡点进料，故q=1，而且x q =x F =0.55

因为a=2.0，所以相平衡方程为

可得：12.0 2.00.550.7097110.55

q

q x y x ?===++ m i n 0.9590.70971.5610.70970.55

D q q q x y R y x --===-- 则 m i n 1.61.56

12.4976R =?=R=1.6 Q=1，则 L’=L+qF=RD+F=2.4976×55+100=237.368kmol/h ， V’=V+(q -1)F=(R+1)D=(2.4976+1)×55=192.368 kmol/h 所以提馏段操作线方程为

'''237.368450.05 1.2340.0117192.368192.368

w L W y x x x x V V =-=-?=- （3）已知x D -x 1=0.02和x D =0.959,可得x 1=0.939

由相平衡方程可得 *1112.0 2.00.9390.9685110.939

x y x ?==++ 精馏段方程为 2.49760.9590.71410.274211 2.49761 2.49761D x R y x x x R R =+=+=+++++ X 1=0.939,代入上式得y 2=0.9447,而y 1=xD=0.959

12*120.9590.94470.600.96850.9447mv y y E y y --===--

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