中国矿业大学化工原理习题—蒸馏.doc

一、单选题1蒸馏是分离（ ）混合物的单元操作。 B A 气体；B 液体；C 固体；D 刚体。2蒸馏是利用各组分的（ ）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。3在二元混合液中，（ ）的组分称为易挥发组分。 A A 沸点低；B 沸点高；C 沸点恒定；D 沸点变化。4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。5在二元混合液中，（ ）的组分称为难挥发组分。 B A 沸点低；B 沸点高；C 沸点恒定；D 沸点变化。6在二元混合液中，沸点高的组分称为（ ）组分。 D A 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。7（ ）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。8液相回流是保证（ ）过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 B A 吸收；B 精馏；C 传热；D 过滤。9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。10在再沸器中溶液（ ）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 部分冷凝；B 全部冷凝；C 部分气化；D 全部气化。11在再沸器中溶液部分气化而产生（ ），是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 D A 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。12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。13（ ）的作用是提供一定量的上升蒸气流。 C A 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。14（ ）的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。 A A 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。15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。16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。17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。18在精馏塔中，加料板以上的塔段称为（ ）。 A A 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。19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。20在精馏塔中，加料板（ ）的塔段称为精馏段。 A A 以上；B 以下；C 以外；D 以内。21在精馏塔中，加料板（ ）的塔段（包括加料板）称为提馏段。 B A 以上；B 以下；C 以外；D 以内。22（ ）是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。 C A 浮阀板；B 喷射板；C 理论板；D 分离板。23理论板是指离开这种板的（ ）相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。 D A 气固两相；B 液固两相；C 气液固三相；D 气液两相。24理论板是指（ ）这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。 A 离开；B 进入；C 混合；D 接触。 A25理论板是指离开这种板的气液两相相互（ ），而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。 B A 混合；B 成平衡；C 接触；D 分离。26回流比的（ ）值为全回流。 A A 上限；B 下限；C 平均；D 混合。27回流比的上限值为（ ）。 C A 内回流；B 外回流；C 全回流；D 最小回流比。28回流比的（ ）值为最小回流比。 B A 上限；B 下限；C 平均；D 混合。29回流比的下限值为（ ）。 D A 内回流；B 外回流；C 全回流；D 最小回流比。30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。二、填空题1蒸馏是分离（ ）最常用的方法。 液相混合物2蒸馏是利用溶液中各组分（ ）的差异, 使各组分得到分离。 沸点3利用溶液中各组分沸点的差异而将其分离的操作称为（ ）。 蒸馏4溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为（ ）温度。 泡点5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。 露点6对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度（ ）。 越低7对于二元理想溶液, 若轻组分含量（ ）, 则泡点温度越低。 越高8对于二元理想溶液, 若重组分含量越高, 则泡点温度（ ）。 越高9对于二元理想溶液, 若重组分含量（ ）, 则泡点温度越低。 越低10对于二元理想溶液, 大, 说明该物系（ ）。 容易分离11对于二元理想溶液, 相对挥发度大, 说明该物系（ ）。 容易分离12对于二元理想溶液, x-y图上的平衡曲线离对角线越近, 说明该物系（ ）。 不容易分离13在相同的外压及温度下, 沸点越低的物质其饱和蒸气压（ ）。 越高14在相同的外压及温度下, 沸点越低的物质（ ）挥发。 容易15完成一个精馏操作的两个必要条件是（ ）和塔底上升蒸气。 塔顶液相回流16完成一个精馏操作的两个必要条件是（ ）液相回流和塔底上升蒸气。 塔顶17完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶（ ）回流和塔底上升蒸气。 液相18完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相（ ）和塔底上升蒸气。 回流19完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和（ ）。 塔底上升蒸气20完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和（ ）上升蒸气。 塔底21完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底（ ）蒸气。 上升22完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底上升（ ）。 蒸气23为完成精馏操作，需要在（ ）设置冷凝器。 塔顶24为完成精馏操作，需要在塔顶设置（ ）。 冷凝器25为完成精馏操作，需要在（ ）设置再沸器。 塔底26为完成精馏操作，需要在塔底设置（ ）。 再沸器27设计一精馏塔时, 回流比选的大，则塔板数（ ）。 少28精馏操作中, 回流比的上限称为（ ）。 全回流29精馏操作中, 回流比的下限称为（ ）。 最小回流比30精馏操作中，全回流时塔顶的产品量（ ）。 为零31精馏操作中，再沸器相当于一块（ ）板。 理论板32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。 相平衡33用图解法求理论板层数时，（ ）代表一层理论板。 一个梯级34精馏操作中，当 q = 0.6 时, 表示进料中的（ ）含量为60%。 液相35对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会（ ）。 提高三、简答1简述简单蒸馏与精馏的区别。 简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。2完成一个精馏操作需要哪两个必要条件? 需要塔顶液相回流与塔底上升的蒸气。3精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器? 冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。4设计一精馏塔时, 回流比选取的大小对塔板数有何影响? 回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。5精馏操作中, 回流比的上、下限各是什么情况? 上限是全回流，下限是最小回流比。6精馏操作中，在下限操作时，能否达到所要求的分离精度? 为什么? 不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。7精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义? 一般在什么情况下采用? 在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧急停工时采用。8什么是理论板? 理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。9为什么再沸器相当于一块理论板? 在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。10用逐板计算法求理论板层数时, 为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板? 使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。11用图解法求理论板层数时, 为什么一个梯级代表一层理论板? 每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡, 因此代表一层理论板。12对于正在操作中的精馏塔, 若改变其操作回流比, 对塔顶产品浓度会有何影响? 回流比越大，塔顶产品浓度越高。13设计一精馏塔时, 进料量对塔板层数有无影响? 为什么? 进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热状况以及回流比。14用q代表进料热状况, 说明 q = 0，q = 1，0q1 时的意义。 q = 0 表示饱和气相进料，q = 1 表示饱和液相进料，0q1表示气液混合进料。15塔板的作用是什么? 塔板的作用是提供气液接触的场所。四、计算 1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 = 143.730.4 = 57.492 kN/m2，PB = 57.60.6 = 34.56 kN/m2 系统压力 P = PA + PB = 57.492 + 34.56 = 92.052 kN/m2 平衡蒸气组成 YA = PA/P = 57.492/92.052 = 0.625，YB = PB/P = 34.56/92.052 = 0.375 2将含24%（摩尔百分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含95%易挥发组分, 釜液含3%易挥发组分。送至冷凝器的蒸气量为 850 kmol/h，流入精馏塔的回流液为670 kmol/h。求： （1）每小时能获得多少kmol的馏出液? （2）回流比为多少? （3）塔底产品量?解：（1）V = L+D，D = V-L = 850-670 = 180 kmol/h （2）R = L/D = 670/180 = 3.72 （3）F = D+W，FXF = DXD+WXW 即 F = 180+W，0.24F = 0.95180 +（F-180） 0.03 解得 F = 788.6 kmol/h，W = 788.6-180 = 608.6kmol/h 3每小时将15000 kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。求馏出液和釜残液的流量和组成，以摩尔流量和摩尔流率表示。（苯的分子量为78，甲苯的分子量为92）解：进料组成 釜残液组成 原料液的平均分子量 MF = 0.4478 + 0.5692 = 85.8 kg/kmol 进料量 F = 15000/85.8 = 175 kmol/h 由题意 DxD/FxF = 0.971 所以 DxD = 0.9711750.44 （a） 全塔总物料衡算为 D + W = 175 （b） 全塔苯的衡算为 DxD + 0.0235W = 1750.44 （c） 联立式a、b、c，解得 W = 95 kmol/h D = 80 kmol/h xD = 0.935 4在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量F为4000 kg/h，组成xF 为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xw 不大于0.05，馏出液中二硫化碳的回收率为88%，求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔流率表示。（二硫化碳的分子量为76，四氯化碳的分子量为154）解：进料组成 釜残液组成 原料液的平均分子量 MF = 0.464876 + 0.5352154 = 117.75 kg/kmol 进料量 F = 4000/117.75 = 33.97 kmol/h 由题意 DxD/FxF = 0.88 所以 DxD = 0.8833.970.4648 （a） 全塔总物料衡算为 D + W = 33.97 （b） 全塔苯的衡算为 DxD + 0.0964W = 33.970.4648 （c） 联立式a、b、c，解得 W = 19.65 kmol/h D = 14.32 kmol/h xD = 0.97（摩尔分率） 5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 ， 得 即 由精馏段操作线方程 则 （2）V = L + D，L/D = R，V =（R + 1）D V = 350 = 150 kmol/h， L = 250 = 100 kmol/h 6一连续精馏塔，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 7某连续精馏操作中，已知操作线方程为： 精馏段：y = 0.723x + 0.263 提馏段：y = 1.25x 0.0187 若原料液于露点温度下进入精馏塔中，求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。解：由精馏段操作线方程 ，得 R = 2.61； ，得 xD = 0.95 将提馏段操作线方程与对角线方程 y = x 联立 解得 x = 0.07，即 xw = 0.07 将两操作线方程联立 解得 x = 0.535，y = 0.65 因是露点进料，q = 0，q线水平，两操作线交点的纵坐标即是进料浓度， xF = 0.65 8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.