7蒸馏选择题20题和填空题20题和计算题20题2

第七章 《蒸馏》练习题

一、选择题

1．蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。

2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。 C A 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。

3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。

4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C A 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。

5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D A 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。

6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相；B 塔顶液相；C 塔底气相；D 塔底液相。

7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。 B A 气相；B 液相；C 固相；D 混合相。

8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。 C A 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。

9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B A 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。

10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h，xF = 0.6，要求塔顶xD 不小于0.9，

则塔顶最大产量为（ ）。 B A 60 kmol/h；B 66.7 kmol/h；C 90 kmol/h；D 100 kmol/h。

11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为xD、xw。如进料分别为xF1、xF2时，其相应的最小回流比分别为Rmin1、Rmin2。当xF1?xF2时，则（ ）。A A．Rmin1?Rmin2； B．Rmin1?Rmin2； C．Rmin1?Rmin2； D．Rmin的大小无法确定

12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。 D

A．理论板假定； B．塔顶泡点回流； C. 理想物系； D. 恒摩尔流假定

13． 某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成xA?0.5时相应的泡点为t1，

气相组成yA?0.3时相应的露点为t2，则（ ）。 D A．t1?t2； B．t1?t2； C．t1?t2； D．无法判断

14． 某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成xA?0.5时泡点为t1，与

之相平衡的气相组成yA?0.75时，相应的露点为t2，则（ ）。 A A．t1?t2； B． t1?t2 ； C．t1?t2 ； D． 不能判断

15． 连续精馏塔操作中，如采用的回流比小于原回流比，则（ ）。 B A．xD、xW 均增加； B．xD 减小，xW增加； C．xD、xW均不变； D．不能正常操作

16． 某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F、D、xF、q、R及加料

位置不变，则塔顶产品组成xD变化为（ ）。 A A.变小； B．变大； C.不变； D．不确定；

17． 精馏操作时，若在F、xF、q、R不变的条件下，将塔顶产品量D增加，

其结果是（ ）。 C A．xD下降，xW 上升； B．xD下降，xW 不变； C．xD下降，xW 亦下降； D．无法判断；

分析：当D增加时，xD必然减小，但因回流比R不变，只有V和L同时增加，

L'R??F即V'和L'同时增加，以q?1为例，从提馏段操作线斜率看V'DR?1，当D增

L'大后， V' 变小，而

NT不变，故有xW 减小。

18．二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（ ）。 A

A． 提馏段操作线与q线； B．提馏段操作线与平衡线； C． 平衡线与精馏段操作线； D. 平衡线与q线；

19．某精馏塔精馏段和提馏段的理论板数分别为N1和N2，若只增加提馏段理论板数，而精馏段理论板数不变，当F、xF、q、R、V等条件不变时，则有（ ）。 B

A．xW减小，xD增加； B．xW减小，xD不变； C．xW减小，xD减小； D．xW减小，xD无法判断；

20．下列哪些判断不正确（ ）。 A A．上升气速过大引起漏液； B. 上升气速过大造成过量雾沫夹带； C. 上升气速过大引起液泛； D. 上升气速过大造成大量气泡夹带；

二、填空题

1．溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 温度。气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为 温度。 泡点；露点

2．板式塔塔板上气液两相接触状态有3种, 它们是鼓泡接触状态，__________，___________。

泡沫接触状态，喷射接触状态；

3．精馏过程是利用 和 的原理进行完成的。 多次部分气化；多次部分冷凝

4．最小回流比是指 。 塔板数为无穷多时的回流比的极限值

5．当分离要求和回流比一定时， 进料的q值最小，此时分离所需的理论板数 。 过热蒸气；最多

6．对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度 。精馏操作中，当 q = 0.6 时, 表示进料中的 含量为60%。 越低;液相

7．对于二元理想溶液, 相对挥发度α大, 说明该物系 。x-y图上的平衡曲线离对角线越近, 说明该物系 。 容易分离; 不容易分离

8．板式塔不正常操作现象常见的有3种,它们是严重漏液、_______，__________。 液泛、严重雾沫夹带

9．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶 和塔底 。 液相回流，上升蒸气

10．精馏操作中，再沸器相当于一块 板。用逐板计算法求理论板层

数时，用一次 方程就计算出一层理论板。 理论板； 相平衡

11．精馏塔的塔底温度总是高于塔顶温度，其原因

一是___________________________ , 二是__________________________。 由于塔顶轻组分浓度高于塔底的，相应的泡点较低； 由于塔内压降使塔底压力高于塔顶，因而塔底的泡点较高

12．评价塔板性能的标准主要是5条，它们是（1）通过能力大，（2）塔板效率高，（3）___________，（4）___________，（5）结构简单，造价低。 塔板压降低，操作弹性大

13．若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：①所得馏出物平均浓度________________；②所得残液浓度 ________________；③馏出物总量 平衡蒸馏大于简单蒸馏。 ①简单蒸馏大于平衡蒸馏；②两种情况的残液浓度相同；

14．某精馏塔操作时，若保持进料流率及组成、进料热状况和塔顶蒸气量不变，

增加回流比，则此时塔顶产品组成xD ，塔底产品组成xW ，塔顶产品流率 ，精馏段液气比 。 增加；减少；减少；增加

分析：由V?(R?1)D，当V不变时，R增加，D必须减少。在理论板数不变时，

回流比的增加平均传质推动力加大，必会使产品分离程度提高。当R增加时，液

L气比V?RR?1必然也增大。

15．塔板负荷性能图中有5条线，分别是（1）___________，（2）__________，（3）漏液线，（4）液相上限线，（5）液相下限线。 液泛线，雾沫夹带线

16. 板式塔中气体通过塔板的阻力主要有 和 两部分，塔板结构设计时，溢流堰长度和高度应适当。 干板降压；液层降压；

17．当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 ，塔顶温度增加，塔釜温度 。 减小；增加

分析：同一物系，总压越高，物系中各组分的沸点及混合物的泡点越高。物系中各组分的饱和蒸气压亦随总压升高而升高，由于轻组分的饱和蒸气压上升的速率低于重组分的饱和蒸气压上升的速率，故各组分的挥发度差异变小。 18．精馏塔结构不变,操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定,只减少塔釜的热负荷,则塔底xW______,精馏段操作线斜率_______。 增大；减小

V的减少导致L减少，分析：塔釜热负荷减少意味着蒸发量减少，当D不变时，

R即回流比R减小，故精馏段操作线斜率R?1减小，提馏段操作线斜率增加。塔板数不变时，两段操作线斜率的改变只能使xD减小和xW增大。

19．精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应增大，蒸馏釜中所需的加热蒸气消耗量应 ，操作费和设备费的总投资将是 变化过程。增大；急速下降至一最低后又上升

20．将板式塔中泡罩塔、浮阀塔、筛板塔相比较,操作弹性最大的是________ , 单板压降最小的是_________，而造价最昂贵的是泡罩塔。浮阀塔; 筛板塔

三、计算题

o1．已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80C，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成

为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分A的摩尔分数），试求该塔的操作压强。溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即

lgpo?A?Bt?C

式中苯和甲苯的常数为

组 分 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58

解：利用安托尼公式分别计算80℃时苯与甲苯两种纯组分饱和蒸气压，即

lgpA?6.898?001206.3580.0?220.24?2.88

pA?758.58mmHg?101.14KPalgpB?6.953?0

1343.9480.0?219.58?2.47p0B?295.12mmHg?39.35KPa

由于全凝器中，进入塔顶的蒸气与已冷凝的馏出液组成相同，则 yA?xD?0.9 由道尔顿分压定律

yA?pAp?pAxAp0?pA(p?pB)p(pA?pB)0000

0.90?101.14(p?39.35)(101.14?39.35)

解得 p?968.54KPa

2．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mol%计），求： （1）馏出液和残液的流率（以kmol/h计）；

（2）饱和液体进料时，若塔釜的气化量为132 kmol/h，写出精馏段操作线方程。

解：（1） 代入数据

解此方程组，得 D = 43.8 kmol/h，W = 56.2 kmol/h （2）饱和液体进料时，V = V’，即V = 132 kmol/h，则 L = V – D = 132–43.8 = 88.2 kmol/h R = L/D = 88.2/43.8 = 2 精馏段操作线方程

3．苯和甲苯在92℃时的饱和蒸气压分别为143.73 kN/m2和57.6 kN/m2。求：苯的摩尔分率为0.4, 甲苯的摩尔分率为0.6的混合液在92℃时各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸气组成。此溶液可视为理想溶液。 解：

由拉乌尔定律 PA = 143.73×0.4 = 57.492 kN/m2，PB = 57.6×0.6 = 34.56 kN/m2 系统压力 P = PA + PB = 57.492 + 34.56 = 92.052 kN/m 平衡蒸气组成 yA = PA/P = 57.492/92.052 = 0.625，

yB = PB/P = 34.56/92.052 = 0.375

4．氯仿（CHCl3）和四氯化碳（CCl4）的混合物在一连续精馏塔中分离。馏出液中氯仿的浓度为0.95（摩尔分率），馏出液流量为50 kmol/h，平均相对挥发度

= 1.6，回流比R = 2。求：

（1）塔顶第二块塔板上升的气相组成；

（2）精馏段各板上升蒸气量V及下降液体量L（以kmol/h表示）。 氯仿与四氯化碳混合液可认为是理想溶液。 解：（1）由题知，y1 = xD = 0.95，R = 2 由相平衡方程 即

由精馏段操作线方程 则

， 得

2

（2）V = L + D，L/D = R，V =（R + 1）D

∴ V = 3×50 = 150 kmol/h， L = 2×50 = 100 kmol/h

5．一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下：

精馏段 y = 0.8 x + 0.172 提馏段 y = 1.3 x – 0.018 求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解：由精馏段操作线方程

，得 R = 4；

，得 xD = 0.86

将提馏段操作线方程与对角线方程 y = x 联立

解得 x = 0.06，即 xw = 0.06

将两操作线方程联立

解得 x = 0.38

因是泡点进料，q = 1，q线垂直，两操作线交点的横坐标即是进料浓度， ∴ xF = 0.38

6．用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的1.4倍，所得塔顶产品组成为0.95，釜液组成为0.05．料液的处理量为100kmol/h．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求： （1）提馏段上升蒸气量；

（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

分析：欲解提馏段的蒸气量v?，须先知与之有关的精馏段的蒸气量V。而V又须通过V?(R?1)D才可确定。可见，先确定最小回流比Rmin，进而确定R是解题的思路。

理想体系以最小回流比操作时，两操作线与进料方程的交点恰好落在平衡线上，所以只须用任一操作线方程或进料方程与相平衡方程联立求解即可。

y??x1?(??1)xqx?xFq?1?3x1?2x0.50.5?1解：（１）由相平衡方程

y?

x?0.50.5?14?84??x?1及进料方程

q?1?

2联立解得 2x＋2x＋１＝０

x??2?

取

Rmin?xq?0.367?yq?3xq1?2xq?0.633 则

?1.23

xD?yqyq?xq0.95?0.630.63?0.37

R=1.4Rmin?1.722

再由物料衡算方程 F?D?W 及 FxF?DxW?WxW

解得 D?50kmol/h W?F?D?50kmol/h

V?(R?1)D?(1.722?1)50?136.1kmol/h' V?V?(1?q)F?V?0.5F?136.1?50?86.1kmol/h （2）已知y1?xD?0.95

x1?y1由相平衡关系

??(??1)y1?0.86

再由精馏段操作线方程解得

y2?RR?1x1?xDR?1?1.7221.722?1?0.86?0.951.722?1?0.88

7．某二元混合液的精馏操作过程如附图。已知组成为0.52的原料液在泡点温度下直接加入塔釜内，工艺要求塔顶产品的组成为0.75，（以上均为轻组分A的摩尔分数），塔顶产品采出率D/F为1:2，塔顶设全凝器，泡点回流。若操作条件下，该物系的α为3.0，回流比R为2.5，求完成上述分离要求所需的理论板数（操作满足恒摩尔流假设）。

F,xF,q D,xD W,xW M 附图

分析：因题中未给平衡相图，只可考虑逐板计算法求理论板数。当料液直接加入

塔釜时，应将塔釜视作提馏段，然后分段利用不同的操作线方程与相平衡方程交替使用计算各板的气液相组成，直至x?xW时止。 解：由 D/F?1/2,F?2D,D?W

代入物料平衡方程 联立解得 xW=0.34

F?D?W 及 FxF?DxD?WxW整理精馏段操作线方程

yn?1?RR?1xn?xDR?1?2.5

3.5xn?0.753.5

yn?1?0.174xN?0.y?ax (a)

而相平衡方程

x?1?(a?1)x

?y2.5?1.5y （b）

ya?(a?1)y整理成

交替利用(a) (b)两式逐板计算 由 xD?y1?0.75 代入(b)得 x1?0.545 代入(a)得

y2?0.

代入(b) x2?0.378?xF?0.52 整理提馏段操作线方程

由 L?L?qF?RD?F?2.5D?2D?4.5D?m?1L'L'?Wx'm?WxWL'?W''

则 y

'

4.5D =4.5D?Dx'm?0.34D4.5D?D

即 y'm?1?1.286x'm?0.097 (c)

将x2?0.378代入(C) 得 y3?1.286?0.378?0.097?0.389 代入（b）得 x3?0.203?xW?0.34 故包括塔釜在内共需3块理论塔板。

8．在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体，其组成为0.5，要求塔顶馏出液组成不小于0.95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分A的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为2.5,操作回流比R?1.5Rmin。当馏出液流量为100kmol/h时，试求： （1）塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成； （2）提馏段上升的气体量。

分析：因为出分凝器的冷凝液L与未液化的蒸气V0成相平衡关系，故分凝器相当一层理论塔板。应注意，自分凝器回流塔内的液相组成x0与自全凝器出来的产品组成xD不同。

解：（1）由平衡方程及泡点进料时

yq?axq1?(a?1)xqxD?yqyq?xq??2.5?0.51?1.5?0.5xq?0.5

?0.714

Rmin?0.95?0.7140.714?0.5?1.1

R?1.5Rmin?1.65

精馏段操作线方程

y?RR?11.652.65x?xDR?1

0.952.65?0.623x?0.358

?x?

再由平衡方程及 y0?xD?0.95

x0?y0得

??(??1)y0?0.952.5?1.5?0.95?0.884

代入精馏段操作线方程 y1?0.623x0?0.358?0.909

(2)由V?V?(1?q)F当泡点进料时，q?1

则 V'?V?(R?1)D?2.65?100?265kmol/h

'

9．在常压精馏塔分离双组分理想溶液。组成为0.5（轻组分A的摩尔分数，下同）的料液在泡点温度下加入塔内。塔顶蒸气先在分凝器中部分冷凝至泡点回流，其组成为 0.88，余下末冷凝部分经全凝器后作为产品，组成为0.95．已测得离开塔顶第1层理论板的液相组成为 0.796，塔顶轻组分回收率为96%,塔釜间热蒸气加热。试求算：

(1) 该操作条件下的回流比和釜液组成；

(2) 若图解法求得理论板数为9，又知全塔效率为70%,塔内实际塔板数为多少？ 分析：前已述及，分凝器相当于１块理论板，利用分凝器内气液相平衡关系即可确定上升的蒸气组成y1,而y1与回流液组成x0恰好又是操作线关系，利用此操作线方程即可顺利解出回流比。另外确定塔内实际板数时，应注意用图解法求出的理论板数中是包括了起理论板作用的分凝器和塔釜两块“虚拟板”的。 解：(1)回流比与釜液组成

由于分凝器中末凝气相组成 y0?xD?0.95 又知自分凝器入塔的回流液组成 x0?0.88

y0??x01?(??1)x0 由相平衡方程

0.95?

??0.881?(??1)0.88 解得 ??2.591

即

再由相平衡方程得

y1??x11?(??1)x1?2.591?0.7961?1.591?0.796?0.91

Rx0?xDR?1

则精馏段操作线方程为

0.91?RR?10.88?y1?R?10.95R?1 解得 R?1.11

即

由全塔物料衡算方程 F?D?W 及 FxF?DxD?WxW

D??FxFxD?0.96?100?0.50.95?50.5kmol/h将

W?F?D?100?50.5?49.5kmol/h

代入物料衡算方程 解得 xW?0.0409?0.041

NP?NTE?9?20.7?10 (2) 实际塔板数

10．用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混合液。原料液中含A 0.44，馏出液中含A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为1.63，说明原料液的热状况，并求出q值。

解：采用最小回流比时，精馏段操作线方程为 即

由相平衡方程

， 得

联立两方程 ， 解得 x = 0.367，y = 0.592

此点坐标（0.367，0.592）即为（xq，yq）。

因 xF = 0.44，即xq＜xF＜yq，说明进料的热状况为气液混合进料。

由q线方程 ，

此线与平衡线的交点即是操作线与平衡线的交点 有 解出 q = 0.676

11．一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某塔板的气、液相组成分别为0.83和0.70，相邻上层塔板的液相组成为0.77，而相邻下层塔板的气相组成为0.78（以上均为轻组分A的摩尔分数，下同）。塔顶为泡点回流。进料为饱和液体，其组成为0.46。若已知塔顶与塔底产量比为2/3，试求： （1）精馏段操作线方程； （2）提馏段操作线方程。

解：（1）精馏段操作线方程

yn?1?RR?1xn?xDR?1 0.83?RR?1RR?1?0.77?xDR?1 (a) xDR?1 (b)

依精馏段操作线方程

将该板和上层板的气液相组成代入有

再将该板和下层板的气液相组成代入有

0.78??0.70?联立（a）、（b）解得 R?2.0，xD?0.95

则精馏段操作线方程为 y?22?1x?0.952?1 即 3y?2x?0.95（2）提馏段操作线方程

/WxW提馏段操作线方程的通式为 ym?1?LL/?Wxm?L/?W

将 L/?L?qF,F?D?W q?1(泡点进料)

代入上式则有

yWxWm?1?L?qF L?qF?Wxm?L?qF?W

?D?WWxW ?LL?Dxm?L?D

转化上式为

y?1?WDm?1?RR?1xWDm?R?1xW （C）

D?xF?xW20.46?xW根据 WxD?xW 即 3?0.95?0.46

解得 xW?0.13 将有关数据代入（c），则提馏段操作线方程为 322

y?2?1?2?1x?32?1?0.13

即 3y?4.5x?0.195

12．如附图用由一个蒸馏釜和一层实际板组成的精xF

馏塔分离二元理想溶液。组成为0.2的料液在泡点温度下由塔顶加入，系统的相对挥发度为2.5。若使塔顶轻组分的回收率达到80％，并要求塔顶产品组成为0.30，试求该层塔板的液相默弗里板效率。

附图

xw xD 分析：此塔为提馏塔，且无塔顶回流，明确塔内气液两相物流的关系并知道板效率的定义式即可顺利求解。 解：由物料衡算及回收率可得

??0.8?DxDFxF?xF?xW???x?xW?D??xF????x??D??0.2?xW?????0.3?xW????0.2????0.3????

由上式解出xW?0.0857

全塔为提馏段，且泡点加料 故有 L?F，D?V

L?WFD??1D/F??1(xF?xW)/(xD?xW)?FD1则 V

=0.533?1.876

L?VDF?DDV?1?1.876?1?0.876

提馏段操作线方程为

yn?1?LVxn?WVxW?1.876xn?0.876?0.0857?1.876xn?0.0751a?

已知 y1?xD?0.3

x1??y1则与y1在理论上成平衡的

?????1?y1?0.33.5?2.5?0.3?0.109

而该板的实际液相组成与自釜上升的蒸气组成yW操作线关系

yW??xW1???1?xW?3.5?0.08571.?2.5?0.0857?0.247

?代入?a?式得

x1?yW?0.07511.876?0.171EmL?xn?1?xnxn?1?xn*?xF?x1xF?x1?0.2?0.1710.2?0.109?31.9%该板默弗里效率

13．连续精馏塔中分离苯－甲苯溶液．塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热．含轻组分苯为0.35的料液以饱和蒸气状态加入塔中部，流量为

100kmol/h．塔顶产品流率为40kmol/h，组成为

0.8．系统的相对挥发度2.5．当

回流比４时，试求：

（1）塔底第1块板的液相组成；

（2）若塔顶第1块板下降的液相组成为0.7，该板的气相默弗里效率； 分析：此题是综合型问题。求各板组成仍是借助于操作线方程和相平衡方程。塔底第1块板的组成可由与塔釜上升的蒸气间的关系确定。 解：（1）塔底第1块板的液相组成

因釜内气液相成平衡，由塔底产品组成可得出自釜回塔的蒸气组成。

D?xF?xWxD?xW?0.35?xW0.8?xW?40100由物料平衡，有

F

解得 xW?0.05 Wxw?FxF?DxD?100?0.35?40?0.8?3 当q?0时V?V?(1?q)F?V?F?(R?1)D?'

x?Wxwy??LV''x?WxV'w?RD(R?1)D?F35?40?100(R?1)D?F4?405?40?100则提馏段操作线方程为（a）

x??1.6x?0.03

由釜上升的蒸气组成

yW??xW1?(??1)xW?4?0.051?3?0.05?0.174

?0.128x?yW?0.031.6将

y代入(a)式，得最下一块板的液相组成

EmV1?y1?y2y1?y2*

（2）塔顶第1块板的气相默里弗效率

y2?y1?* （b）

RR?1x1?xDR?1??45?0.7?0.16?0.72?0.8537?x11?(??1)x12.5?0.71?1.5?0.7已知y1?xD?0.8 而

将上述数据代入(b)式，得

EmV1?y1?y2y?y2*1?0.8?0.720.8537?0.72?0.598?0.6

14．有一分离理想二元组分溶液的精馏塔，进料组成为0.28,要求塔顶产品组成为0.97, 塔底产品组成为0.05（以上均为轻组成为A的摩尔分数）。若进料的气化率为0.2,相对挥发度为4，试求提馏段的最大液气比。

''分析：当回流比为最小回流比时，提馏段操作线斜率L/V为最大。故先求Rmin。

因为进料方程q线与平衡曲线的交点即是最小回流比时两条操作线的交点。 解： 已知进料状态q?1?e?1?0.2?0.8

y?qq?1x?则q线方程为

y?x?xFq?1 ??4x?1.40.80.8?10.280.8?1即 （a）

y?ax1??a?1?x?4x1?3x ?b?

再有相平衡方程

联立?a?、?b?两式得

Rmin?xq?0.218，

yq?0.527

xD?yqyq?xq?0.970?.05270.527?0.218?1.43最小回流比

W??R?q1???'LL?qFL?q?D?W?D?????'W?WL?qF?WL?q?D?W??WV?R?q?1???D?D ?提馏段的液气比

W?xD?xFxF?xW?0.97?0.280.28?0.05?3将 D

和 R?Rmin?1.43及q?0.8代入?c?式得提馏段最大液气比

?L'?'?V?????maxW??R?q?1??1.43?0.8?1?3?D?????2.84W?W1.43?0.8?1?3??3?R?q?1???D??D

15．用一精馏段与提馏段各只有一层理论板的精馏塔分离二元组分理想溶液，露点下进料组成为0.8，相对挥发度为2。塔底抽出液经再沸器加热成蒸气后全部返回塔底。当全塔进出物料平衡时，试分析： (1)塔内两层塔板有无分离作用？

(2)塔顶回流比的改变对经再沸器返塔的气相组成的影响。

分析：作全塔物料衡算时，要注意到此塔的特殊性——塔底无产品。即进料量应与塔顶产品量D相等，且进料组成也应与塔顶产品组成相同。全塔各股物料的组成变化如附图。

解：由题知 F?D xF?xD?0.8 因是露点进料、q?0 故 L?L?qF?L''塔底无产品，则 V?L?L

''

作精馏段全塔轻组分物料衡算 FxF?Vy2?Lx1?DxD整理为 Vy2?Lx1 即 y2?x1 因塔底无产品 yw?x2 已知 y1?xD，由相平衡方程

y1?ax11?(a?1)x1?2x11?x1?0.8' y1 D x D F x F V’ L y2 x1 L V yw

y2?0.2x21?x2 ’ ’ 2 x

附图

?0.67解得 x1?0.67 即

y2?ax2再由

1?(a?1)x2?

解得 x2?0.5 即 yW?0.5

从计算结果看出，进出每层塔板的气相组成与液相组成均有变化，所以说这两层板均有分离作用。由于此塔板无塔底产品的特殊性，无论回流比如何变，均有xF?xD?y1,上述计算的各个气液组成均不变化，所以回流比的改变对由再沸器返塔的气相组成无影响，此时的回流比的改变仅能通过增减进料量来实现。

16．欲将65000kg／h含苯45％、甲苯55％(质量百分率，下同)的混合液在一连续精馏塔内加以分离，已知馏出液和釜液中的质量要求分别为含苯95％和2％，

求馏出液和釜液的摩尔流率以及苯的回收率。分离该苯－甲苯溶液，若已知泡点回流，回流比取3。试求精馏段的气液相流量和精馏段操作线方程； 解 (1)苯和甲苯的摩尔质量分别为78kmol/kg和92kg/mol

xF?0.45/780.45/78?0.55/920.95/780.95/78?0.05/920.02/780.02/78?0.98/92?0.4911进料组成

产品组成

xD??0.9573

xW??0.0235进料平均摩尔质量

_____MF?F?xFM6500085.12A?(1?xF)MB?0.4911?78?(1?0.4911)?92?85.12kmol/kg

则

?763.6kmol/h

?763.6?382.4kmol/hD＝xF?xWxD?xWF＝0.4911?0.02350.9573?0.0235

所以 W＝F－D＝763.6－382.4＝381.2kmol/h

?1?DxDFxF?100%＝382.4?0.9573763.6?0.4911?100%?97.6%苯的回收率

(2) 精馏段的气液相流量和精馏段操作线方程

精馏段的气液流量由回流比及馏出液流量决定，即

V?(R?1)D?4.0?382.4?1529.6kmol/h L?RD?3.0?382.4?1147.2kmol/h

精馏段操作线方程由公式得

y?RR＋1x?xDR＋1＝33＋1x?13?1?0.9573?0.75x?0.2393

17．在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100kmol/h，进料热状态参数q为0.8，馏出液流量为60kmol/h，釜残液组成为0.01（易挥发组分摩尔分率），试求； (1)操作线方程；

(2)由塔内最下一层理论板下流的液相组成xN。

解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，一般无回流，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。

(1)．操作线方程

此为提馏段操作线方程，即

??1?ymL?V???xmWV?xw

其中 L′=L+qF=0+0.8×100=80kmol/h

V=D=60kmol/h

V′=V+（q－1）F=60+（0.8－1）×100=40kmol/h W=F－D=100－60=40kmol/h 故

??1?ym8040??xm4040?0.01?2x?0.01

(2)．塔内最下一层理论板下降的液相组成xN′ 因再沸器相当一层理论板，故

??ywaxw1??a?1?xw?2?0.011?0.01 ?0.0198因xN′和yW′呈提馏段操作线关系，即

??2x?yW?0.01?0.0198N解得 xN′=0.0149

讨论：提馏塔又称回收塔。当精馏目的是为了回收稀溶液中易挥发组分时，且对馏出液的浓度要求不高，不用精馏段已可达到要求，不需回流。从稀氨水中回收氨即是回收塔的一个例子。

18．在连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同），饱和蒸汽进料，馏出液组成为0.98，回流比为2.6。若要求易挥发组分回收率为96%，试计算： (1) 釜残液的摩尔流量； (2) 提馏段操作线方程。 解： (1) 釜残液的摩尔流量

由

解得 由 解得

kmol/h kmol/h

(2) 提馏段操作线方程

kmol/h

kmol/h

饱和蒸汽进料，q=0

kmol/h

kmol/h

由 得 由

19．在常压操作的连续精馏塔中分离含苯0.46（易挥发组分摩尔分率）的苯—甲苯二元混合物。已知原料液的泡点为92.5℃，苯的汽化潜热为390kJ/kg，甲苯的汽化潜热为361kJ/kg。试求以下各种进料热状况下的q值。手册查得在56.25℃时，苯的比热容为1.81 kJ/(kg·℃)，甲苯的比热容为1.82kJ/(kg·℃)。 （1）进料温度为20℃；（2）饱和液体进料；（3）饱和蒸汽进料。 解：（1）原料液的平均汽化潜热为

kJ/kmol

进料温度为20℃,泡点为92.5℃，故平均温度为

℃

从手册中查得在56.25℃时，苯的比热容为1.81 kJ/(kg·℃)，甲苯的比热容为1.82kJ/(kg·℃)，故原料液的平均比热容为

kJ/(kmol·℃)

q值由定义式1-40计算，即

（2）饱和液体进料，依定义

（3）饱和蒸汽进料，依定义

20．在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5，

D原料液组成为0.35（易挥发组分摩尔分率，下同），饱和蒸气加料。塔顶采出率F为40%，且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20，试求： (1)提馏段操作线方程：

(2)若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，求该板的气相默夫里效率Emv1。 解：先由精馏段操作线方程求得R和xD，再任意假设原料液流量F，通过全塔物料衡算求得D、W及xw，而后即可求出提馏段操作线方程。Emv1可由默夫里效率定义式求得。 (1)提馏段操作线方程

由精馏段操作线方程知

RR?1?0.75

解得 R=3.0

xDR?1?0.20

解得 xD=0.8

设原料液流量F=100kmol/h 则 D=0.4×100=40kmol/h W=60kmol/h

xW?FxF?DxF?DD?100?0.35?40?0.8100?40?0.05

因q=0，故

L′=L=RD=3×40=120kmol/h

V′=V－（1－q）F=（R+1）D－（1－q）F=4×40－100=60kmol/h 提馏段操作线方程为

y??L?V?x??L?Wxw?12060x??6060?0.05?2x?0.05

(2)板效率Emv1

由默夫里板效率定义知：

Emv1?y1?y2y?y2*1

其中 y1=xD=0.8

y2=0.75×0.7+0.2=0.725 故

y1?*ax11??a?1?x1?2.5?0.71?1.5?0.7?0.854

Emv1?0.80?0.720.854?0.725?0.58?58%

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iv7o.html