化工原理下册蒸馏部分题库.doc

1、1化工原理蒸 馏 部分模拟试题及答案 一、填空1 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。2 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） 。3 分离任务要求一定，当回流比一定时，在 5 种进料

2、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 , 分离所需的总理论板数 最少 。4 相对挥发度 =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。5 某二元混合物，进料量为 100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶 xD 不小于 0.9，则塔顶最大产量为 66.7 kmol/h 。6 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 。7 负荷性能图有 五 条线，分别是 液相上限线 、 液相上限线 、 雾沫夹带线 、 漏液线 和 液泛线 。二、选择1 已知 q=1.1，则加料中液

3、体量与总加料量之比为 C 。A 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 D 0.1:12 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。3 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 t1，与之相平衡的汽相组成 yA=0.7，相应的露点为 t2，则 AA t1=t2 B t1t2 D 不确定4 某二元混合物，进料

4、量为 100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶 xD 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5 精 馏 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 BA 变 小 B 变 大 C 不 变 D 不 确 定6 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

5、 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 。2A 升 高 B 下 降 C 不 变 D 不 确 定7 某 二 元 混 合 物 ， =3， 全 回 流 条 件 下 xn=0.3， 则 yn-1=B。A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.7948 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 t1，气相组成为 yA=0.4，相应的露点组成为 t2，则 B 。A t1=t2 B t1t2 D 不能判断9 某二元混合物，=3，全回流条件下 xn=0.3，则 yn-1= D A 0.9

6、B 0.3 C 0.854 D 0.79410 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 C 塔顶泡点回流 D 恒摩尔流假设 11 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 12 板式塔中操作弹性最大的是 B 。A 筛板塔 B 浮阀塔 C 泡罩塔13 下列命题中不正确的为 A 。A 上升气速过大会引起漏液 B 上升气速过大

7、会引起液泛 C 上升气速过大会使塔板效率下降 D 上升气速过大会造成过量的液沫夹带14 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15 下列情况 D 不是诱发降液管液泛的原因。A 液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C 塔板间距过小 D 过量漏液三、计算1 某塔顶蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的气、液两相互成平衡。气相作产品，液相作回流，参见附图。塔顶产品组成为：全凝时为 ，分凝时为 。设该系统符合恒摩尔流的假定，试推导此时的精馏段操作线方程。Dx0y解： 由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物

8、料衡算。， 若回流比为 R 0yLxV则 y101yx对于全凝时 xD精馏段操作线 DxRy12yo分凝器3可知：当选用的回流比一致，且 时两种情况的操作线完全一致。在 图上重合，分凝器相当于一块理论板。0yxD xy2 用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量 100kmol/h，易挥发组分 xF=0.5，泡点进料，得塔顶产品 xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆摩尔分率） ，操作回流比 R=1.61，该物系平均相对挥发度 =2.25，塔顶为全凝器，求：(1) 塔顶和塔底的产品量（kmol/h） ；(2) 第一块塔板下降的液体组成 x1 为多少；(3) 写出提馏段操作线数值方程；(4) 最小

9、回流比。解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h ） ；F=D+W=100 （1）（2 ）50.105.9. FxWD上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=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， 11)(xyD80.925.0)(11 x（3）写出提馏段操作线数值方程；17.384.6.)(DRV2.509521FqL则 017.34. 17.38.381mmWxxy（4）最小回流比。泡点进料， q=1, 5.Fqx692.052.1)(1qqy83.69.0minqDxyR3 一精馏塔，原料液组成为 0.5（摩尔分率） ，饱和蒸气

10、进料，原料处理量为 100kmol/h，塔顶、塔底产品量各为 50kmol/h 。已知精馏段操作线程为 y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求： （1） 塔顶、塔底产品组成；（2） 全凝器中每小时冷凝蒸气量；（3） 蒸馏釜中每小时产生蒸气量（4） 若全塔平均 =3.0，塔顶第一块塔板默弗里效率 Eml=0.6，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。4解：（1）塔顶、塔底产品组成；因 ， R=5 又 ， 83.0)1(R 15.0)(RxD90.Dx由物料衡算 WDFxx得 1.05/)9.5.(W（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；V=（ R+1） D=300kmol

11、/h（3）蒸馏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。， 6.011xEDmV 11)(xyxD75.0923.)(1y故 6.075.91x8.01x 825.01.83.2y4 在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为 2.47，饱和蒸汽进料。已知进料量为 150kmol/h，进料组成为 0.4（摩尔分率） ，回流比为 4，塔顶馏出液中苯的回收率为 0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率为 0.95。试求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；（2）精馏段操作线方程；（3）

12、提馏段操作线方程；（4 ）回流比与最小回流比的比值；（5）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为 0.6，全凝器液相组成为 0.98，求由塔顶第二块板上升的气相组成。解：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；由 （a ）DFx97.0（b）W1()(5F=D+W+150 （c）（d）604.5FWDxx联立（a） 、 （ b） 、 （c ）和（d）求解得：W=87.3kmol/h， D=62.7kmol/hxW=0.0206， xD=0.928（2）精馏段操作线方程；1856.0.11 nDnn xRxy（3）提馏段操作线方程；VWxLym15饱和蒸气进料，故 q=0 ， FRV)1(

13、DRL则 01.534.1)()(1 mWmm xxDy（4）回流比与最小回流比的比值；q=0， qDxyRmin 4.0Fqxy由 得 qq)1(215.q， 86.25.049minR 4.minR（5）求由塔顶第二块板上升的气相组成。， 6.21yEmV而 全回流时， 11)(xy12xy2147.)(yx， 代入上式可得： 98.01 963.025 在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为 1000kmol/h，含苯 0.4，要求塔顶馏出液中含苯 0.9（以上均为摩尔分率） ，苯的回收率不低于 90%，泡点进料，泡点回流。已知 =2.5，取回流比为

14、最小回流比的 1.5 倍。试求：（1）塔顶产品量 D、塔底残液量 W 及组成 xw；（2）最小回流比；（3 ）精馏段操作线方程；（4 ）提馏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？（6 ）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4 ）中所用回流比，所需理论板数为多少？解：（1）塔顶产品量 D、塔底残液量 W 及组成 xw；由 ，得： FAx hkmol/409.10W=F- D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算 WDFxx得 067./)9.04.10( W（2）最小回流比；泡点进料， q=1, .Fqx625.045.12)(1Qqy.6.09minqDxyR(3)

15、精馏段操作线方程；83.15.min318.064.1 nDnn xRxy(4) 提馏段操作线方程；6132408.2)1(DRV7FqL则 035.113206.127mmWxxy（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成152.067.512)(1wwxy由操作线方程 3.my得 01xw76.1（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数又为多少。饱和蒸气进料， q=0， 4.0Fqxy由 得 Qqy)1(21.qx63.21.049min qDxyR因 ， 故 inTN6 用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯 0.40，塔顶馏出液中含苯 0.95（以上均为摩

16、尔分率） 。原料液为气液混合进料，其中蒸汽占 1/3（摩尔数比） 。苯-甲苯的平均相对挥发度为 2.5，回流比为最小回流比的 2 倍，试求：（1） 原料液中汽相及液相的组成；（2） 最小回流比；（3） 若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二快理论板下降的液体组成。解：（1）设原料液液相组成为 ，汽相组成为 （均为摩尔分率）FxFy 4.0Fx则 （1 ）4.0312Fyx（2）F5.联立（1）式和（2 ）式，可得： 36.0Fx548.0Fy（2） qDxyRmin因 q=2/3， （3）1qxF（4）xy5.2联立（3）和（4） 可得： 36.0q58.0qy所以 812.436.058.9m

17、inR（3）精馏段操作线方程为 R=21.8=3.67207.83.06495.311 nDnn xxRxy95.01D则 1.2xy84.01x由 得 07.832 9.2y25.19.0x781.2x7 有某平均相对挥发度为 3 的理想溶液，其中易挥发组分的组成为 60%（摩尔百分率，以下同） ，于泡点下送入精馏塔中，要求馏出液中易挥发组分组成不小于 90%，残液中易挥发组分组成不大于 2%，试用计算方法求以下各项：（1） 每获得 馏出液时原料液用量；kmol1（2） 若回流比 为 1.5，它相当于最小回流比的若干倍；R（3） 回流比 为 1.5 时，精馏段需若干层理论板；（4） 假设料液

18、加到板上后，加料板上溶液的组成不变，仍为 0.6，求上升到加料板上蒸汽相的组成。解 （1） 原料液用量依题意知馏出液量 ，在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：kmolD1WF1)(aDxx或 02.)(9.6.0 )(b由上二式解得，收集 的馏出液需用原料液量为： kmol1 kmolF52.1（2） 回流比为最小回流比的倍数以相对挥发度表示的相平衡关系为： xxy213)(1)(c当 时，与之平衡的气相组成为： 6.0Fx 8.0)6.(q由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：273.06.98101min qDxyR因此解得 376.0i故操作回流比为最小回流比的 倍4.5

19、（3） 精馏段理论板数当回流比 ，相对挥发度 为 3 时，精馏段的平衡关系为式 所示，操作线为：5.1Rc11RxyDnn36.0.5.90. nnx )(d由于采用全凝器，故 ，将此值代入式 解得 。然后再利用式 算出 ，又利用式 算出 ，直1Dyc75.1xd2yc2x8至算出的 等于或小于 为止。兹将计算xFx 结果列于本例附表中。（4） 上升到加料板的蒸汽相组成提馏段操作线方程为： Ws xqFLxqFLy/2/由于泡点进料，故 。1q又 及 kmolRDL5. kmolDFW52.01.将以上数据代入提馏段操作线方程：由题意知，料液加到板上后，板上液相组成仍为 0.6，故上升到041

20、6.28.15.0.1)(25.02.1 /2/3 xxy加料板的蒸汽相组成为： 768/3y8 用常压精馏塔分离某二元混合物，其平均相对挥发度为=2 ，原料液量 F=10kmol/h，饱和蒸气进料，进料浓度xF=0.5（摩尔分率，下同） ，馏出液浓度 xD=0.9，易挥发组份的回收率为 90%，回流比 R=2Rmin，塔顶为全凝器，塔底为间接蒸气加热，求：（1）馏出液量及釜残液组成？（2 ）从第一块塔板下降的液体组成 x1 为多少？（3）最小回流比？（4 ）精馏段各板上升的蒸气量为多少 kmol/h？（5 ）提馏段各板上升的蒸气量为多少 kmol/h？解：（1）馏出液量及釜残液组成；DFx9

21、0. hkmol/59.01F=D+W W=F-D=10-5=5kmol/h FWDxx 1.059.01WDxF（2）从第一块塔板下降的液体组成 x1；塔顶为全凝器， 故 ， 11)(xy9.01Dxy 82.0)1(1yx（3）最小回流比；饱和蒸气进料 q=0， 5.0Fqxy由 得 ， qqxy)1(3.q 35.2.059min qDxyR（4）精馏段各板上升的蒸气量为多少 kmol/h；V=（ R+1） D=（ 22.35 + 1） 5=28.5kmol/h（5）提馏段各板上升的蒸气量为多少 kmol/h。V=V-（ q-1） F=28.5-10=18.5kmol/h板的序号 气相组成 y液相组成 x120.90.810.750.5870.6