化工原理第五章精馏题

1、五 蒸馏 汽液相平衡1.1 苯(a)与氯苯(b)的饱和蒸汽压mmhg和温度的关系如下: t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 760 若苯氯苯溶液遵循raoult定律,且在1atm下操作,试作：(1) 苯氯苯溶液的tx(y)图及yx图；(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯氯苯的xy值。1.2 苯甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600mmhg下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40(体积)，求

2、常压下的露点。已知苯甲苯混合液服从拉乌尔定律。苯(a)和甲苯(b)的蒸汽压p、p mmhg,按下述antoine方程计算：式中t为温度。 lg p=6.89740-1206.350/(t+220.237)lg p=6.95334-1343.943/(t+219.237) 1.3 某双组分理想物系当温度t=80时，p=106.7kpa，p=40kpa，液相摩尔组成为 xa=0.4，试求: (1) 与此液相组成相平衡的汽相组成ya； (2) 相对挥发度。1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组成y1=0.96(摩尔分率,下同)，冷凝液组成xd=0.95，两个组分的相对挥发度=

3、2，求: (1) 出分凝器的汽相组成yd=?(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比l/vd=? 习题4附图 1.5 在1atm下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。设x=0.6附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=0.46x+0.5491.6 某二元混合物原料中易挥发组分xf=0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。（设相对挥发度为3）1.7 将含有24%(摩尔,以下同)易挥发组分的某液体混合物送入连续操作的精馏塔，馏出液中含有95%的易挥发组分，残液中含有3%易挥发组分。塔顶

4、蒸汽量为850kmol/h， 回流量为670kmol/h，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。1.8 现有一连续精馏塔只有精馏段，用于a、b两组分的分离。已知a与b的分子量分别为78与92，进料量为100kg/h，含a组成为10%(质量%以下同)，进料状态为饱和蒸汽自塔底送入，如图示。如果要求馏出产品中a的组成为95%，残液中a的组成为1%,试求:(1) 塔顶馏出液的量、釜残液量及塔顶的蒸汽量各为多少kg/h? (2) 回流比r? (3) 写出该塔操作线的数值表达式。1.9 在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程为y=-0.5x+1.5xf, 试

5、求:(1) 回流比r(2)馏出液组成xd (3) 进料液的q值 (4) 当进料组成xf=0.44时,精馏段操作线与提馏段操作线的交点处xq值为多少? 并要求判断进料状态。 习题8附图 1.10 一常压精馏塔将含苯0.4(摩尔分率以下同)的苯甲苯混合液1000kg/h,分离为组成xd=0.97塔顶产品和xw=0.02的底部产品。已知回流比r=3.7,进料温度为20，料液平均比热为159.2kj/kmol，在常压下苯的汽化潜热为30807kj/kmol，甲苯汽化潜热为33320kj/kmol。试求： (1) 精馏段上升蒸汽量v和下降的液体量lkmol/h;提馏段上升蒸汽量v和下降的液体量lkmol

6、/h; (2) 求塔顶冷凝器的热负荷；如使用水为冷却剂，且水初温为20，出口温度为 50，求每小时耗水量kg/h? (3) 求再沸器的热负荷；设加热所用水蒸汽压强为2.5kgf/cm2(绝压)，求蒸汽 消耗量kg/h？ (4) 写出提馏段操作线方程数值表达式。1.11 在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为 0.50(摩尔分率)，回流比r=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为-0.0187，求xd。 1.12 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xd=0.84，塔顶采用全凝器

7、，回流比r=3, 在操作条件下的平衡关系为y=0.45x+0.55，求:(1) 塔釜液组成xw；(2) 每小时能获得的馏出液量d。1.13 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下： 精馏段 y=0.723x+0.263 习题12 附图 提馏段 y=1.25x-0.0187试求馏出液和釜液的组成及回流比。若原料为饱和蒸汽进料，求其组成?1.14 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xd=0.9(摩尔分率)，二元系统相对挥发度=4，进料组成为xf=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x

8、1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? 1.15 组成为xf=0.45的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为1:2，塔顶xd=0.95(以上均为摩尔分率)，易挥发组分回收率为95%，回流比r=1.5rmin，相对挥发度=2.5,试求: (1) 原料中汽相和液相组成; (2) 列出提馏段操作线方程。 精 馏 设 计 型 计 算1.16 欲设计一连续精馏塔用以分离苯和甲苯各50%的料液,要求xd=96%，xw=5%(以下均为摩尔%)。泡点进料，操作回流比r=3，系统相对挥发度为2.5，试用逐板计算法求所需的理论板数与加料板的位置。1.1

9、7 某二元混合液的精馏操作过程如图所示。已知原料以饱和液体状态直接加入塔釜，原料组成xf=0.52(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成xd=0.8，d/f=0.5的操作条件下，物系的=3.0，塔顶设全凝器，泡点回流。若设计回流比r=3.0，求为完成上述分离任务所需的理论板板数。(操作满足恒摩尔流假定)。习题17附图 习题19附图1.18 乙烯乙烷混合液于饱和蒸汽状态加入精馏塔中，回流比r=5，且已知xd=0.9 ,xw=0.1，xf=0.5(均为乙烯的摩尔分率)。试用图解法求取所需的理论板数。1.19 用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分离含甲醇为0.3，流量为100kmol/h的甲醇 水溶液，泡点

10、进料,并要求塔顶产品含甲醇为0.95，塔底产品含甲醇为0.015(以上均为摩尔分率),已知精馏段操作线为:y=0.6x+0.38;操作条件下的平衡关系如图所示，试求： (1) 塔顶及塔底的产品流量(kmol/h); (2) 塔的理论板数及进料位置: (3) 流入再沸器的液相流量及组成，离开再沸器的气相流量及组成。1.20 用一连续精馏塔分离苯与氯苯混合物，xf=0.45，xd=0.95(以上均为摩尔分率)。 进料状态为汽液混合物,其中汽液比为1:2(摩尔比)。苯与氯苯的平均相对挥发度=4.6。试求: (1) 原料中汽相和液相组成; (2) 最小回流比r min。1.21 试用捷算法计算环氧乙烷

11、环氧丙烷连续精馏塔的理论板数与加料板位置。如全塔效率eo=70%，求实际板数(釜可视为一块理论塔板)和实际加料板位置。已知xf=0.6, xd=0.98,xw=0.05(皆为环氧乙烷的摩尔分率)，r=1.5r min，相对挥发度=2.47，饱和液体进料。1.22 今用连续精馏塔同时取得两种产品xd1=0.9，xd2=0.7(如图所示)，已知xf=0.4(以上均为摩尔分率)，泡点进料，r=2，相对挥发度=2.4，d1/d2=2(摩尔比)。求精馏段所需的理论论板数。(逐板计算法与图解法均可)。1.23 现用连续精馏塔将含甲醇35%与水65%的混合液分离，以便得到含甲醇95%的馏出液与含甲醇4%的残

12、液(均为%摩尔)。操作回流比r=1.5，料液温度为20，釜中用直接蒸汽加热，试用图解法求理论板数。已知35%的甲醇水溶液泡点为78，比热为0.88 kcal/kg；水的汽化潜热为552kcal/kg。在1atm下,甲醇水的平衡数据如下： x 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2y 0 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 x 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 y 0.665 0.729 0.779 0.825 0.87 0.915 0.958 1.0 习题22附图 习题24附图1.24

13、在常压连续精馏塔中分离a、b混合液(如图所示)。两股进料情况如下: f1=100kmol/h，xf1=0.6(摩尔分率，下同); f2=200kmol/h，xf2=0.2,均为饱和液体进料。要求分离后馏出液中组分a含量不小于0.8，釜液中组分a浓度不于 0.02，操作回流比为2。试求两股进料间的操作线方程。精馏操作型计算1.25 一精馏塔有24层塔板(实际板数)，用于分离xf=0.5的苯甲苯溶液。全塔效率为50%，泡点进料，加料板位置为第14层板。现要求xd = 0.98，再沸器最大蒸发能力v=2.5kmol/h，求馏出液的最大产量。1.26 为测定塔内塔板效率，在常压下对苯甲烷物系进行全回流

14、精馏。待操作稳定后，测得相邻三层塔板的液相组成为：x n-1=0.43，xn=0.285，x n+1=0.173。相对挥发度=2.46，求第n板和n+1板的板效率。1.27 如图示的精馏塔具有一块实际塔板及一只蒸馏釜，原料予热到泡点，由塔顶连续加入，xf=0.20(摩尔分率,以下同)。今测得塔顶产品易挥发组分的回收率为80%，且xd=0.28，系统的相对挥发度=2.5。试求该块塔板的板效率。设蒸馏釜可视为一块理论塔板。1.28 如图所示的苯甲苯常压连续精馏塔，塔顶设置全凝器，泡点回流。塔内有三层理论板，而且塔釜可视为一层理论板，每小时100kmol含苯50mol%的苯甲苯混合液 ，从第三层塔板

15、以泡点状态加入。塔顶产品含苯85kmol%，相平衡关系如图如示。试求:(1) 回流比r，塔底排出液组成xw，塔顶产品d及塔釜蒸发量 v；(2) 当回流中断，进料情况及塔釜供热状况仍保持不变时，精馏塔处于什么状态?综合计算题1.29 拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分含量为40%(mol%下同)，流量为100kmol/h的料液，要求馏出液组成为92%，回收率为90%，料液为泡点进料。回流比为最小回流比的1.5倍，全塔效率为0.7，操作条件下物系的平衡关系见附图。试求: (1) 完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置；(2) 若f、xf、np为不变，欲提高此系统易挥发组分的回收率，试

16、定性说明可采 用的措施有哪些?1.30 用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设有再沸器， 进料量为150kmol/h，其中含苯0.4(摩尔分率,下同)，泡点进料，通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为92.20%，塔底产品中苯的组成为0.05，实际操作回流比r=2.43，已知操作条件下平衡关系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料。 试求:(1) 塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;(2) 该塔具有理论板数和进料位置;(3) 精馏段及提馏段液气比各为多少？(4) 因长期操作再沸器内结垢，试问对塔顶产质量有何影响?如何才能维持正常生产?(设产品流量不变)。 1.31 某两组分混合液用精馏分

17、离，其易挥发组分在进料中浓度为50%(摩尔)，泡点进料，系统的相对挥发度=2，塔顶出料是进料量的60%(摩尔%)，如现采有的理论板数为无穷多，试计算： (1) r=0.8时釜底与塔顶产口的组成各为多少？ (2) r=1.5时，试绘出表示精馏段和提馏段操作线的示意图。1.32 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知xf=0.5(摩尔分率,下同) ，xd=0.9，xw=0.05，相对挥发度=3，回流比r=2rmin。试求: (1) 提馏段操作线方程; (2) 进入第一块理论板(由顶往下数)的汽相浓度; (3) 若因故塔釜停止加热，欲维持xd不变应如何操作？此时塔釜排液xw=？1.33 用

18、有两块理论板的精馏塔提取水溶液中易挥发组分，饱和水蒸汽s=50kmol/h由 塔底进入，加料组成xf=0.2(摩尔分率,下同)，温度为20，f=100kmol/h，料液由塔顶加入，无回流，试求塔顶产品浓度xd及易挥发组分的回收率。在本题范围内平衡关系可表示为y=3x，液相组成为x=0.2时，泡点为80，比热为100kj/kmol，汽化潜热40000kj/kmol。1.34精馏流程如图所示。已知原料组成xf=0.40(摩尔分率,下同)，xw=0.1,y1=0.63,塔顶蒸汽全部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层组成xd=0.9作为产品，下层x0=0.5于泡点下回流，试在yx图上作图求理

19、论塔板数。1.35 有一精馏塔，用以分离=2的a、b二元混合物。测得进入第n层理论板的蒸汽量为100 kmol/h，组成ya=0.3，进入液体量为100 kmol/h，组成xa=0.4。设a、b的摩尔潜热近似相等，热损失为零，忽略显热变化。该板的液相默弗里效率eml=0.5，问离开该板的气液相组成各为多少？1.36 用图示的蒸馏釜对苯、甲苯二元混合物进行连续精馏(塔内没有塔板)，原料直接加入塔 釜，原料组成xf=0.7(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成xd=0.8。塔顶设分凝器，其中50%的蒸汽冷凝并返回塔顶做回流。出分凝器的蒸汽与冷凝液保持平衡。进料量为100 kmol/h。问塔顶、塔釜产

20、量为多少？气化量为多少？已知=2.461.37 欲用连续精馏塔分离二元混合液。已知原料为饱和液体，原料组成xf=0.3(摩尔分率,下同)，回流比r=4，塔顶采出率d/f=0.4（摩尔比），物系的=2.0。试求：（1） 当塔顶产品组成xd=0.7时，精馏段及提馏段的操作线数值方程。（2） 板数不限时，馏出液最大浓度。1.38 某精馏塔分离a组分和水的二元混合液（其中a为易挥发组分），xd=0.95，xw=0.1,xf=0.5，原料为饱和液体。塔顶设全凝器，泡点回流。回流比r=1.5，塔底用饱和水蒸气直接加热，每层塔板的气相默弗里效率emv=0.5，在本题计算范围内，相平衡关系为y=0.5x+0.

21、5。试求：（1） 从塔顶的第一块实际板下降的液体组成；（2） 塔顶的采出率d/f。1.39 所示的回收塔。饱和液体进料，f=100kmol/h，易挥发组分含量xf=0.4(摩尔分率，下同);要求塔顶易挥发组分回收率为0.955，xw=0.05，系统的=3.0。试求： (1).馏出液组成xd,塔顶、塔底产物流率； (2).操作线方程 (3).在加料流率及塔釜蒸发量不变时，可能获得的最高馏出液浓度。1.40 分离二元理想混合物采用如图所示的精馏分离流程，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，第一股加料，f1=1kmol/s， xf1=0.6(摩尔分率,下同),q1=1, 第二股加料，f2=0.5kmol/h

22、， xf2=0.4，q2=0；要求：xd=0.99,xw=0.02。 (1).若回流比r=1，求塔中段（两个加料口之间）的操作线方程； (2).若相对挥发度=3，求最小回流比rmin。 习题39 附图 习题40 附图1.41 某精馏塔塔顶有饱和液体进料，xf=0.5(摩尔分率，下同); 塔底出料xw=0.2，塔顶蒸汽冷凝到泡点，1/3作产品，2/3作回流，xd=0.8, 系统的=3.0。试计算：(1). 所需的理论板板数。(2).若f、xf、q不变，塔釜加热量和回流量也不变，当塔的理论板数不限时，问塔顶可达到的最大浓度为多少？1.42 在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯混合液，在全回流条件下

23、测得相邻板上液体组成分别为0.28，0.41和0.57，试求三层板中下面两层的单板效率。 在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下 x 0.26 0.38 0.51 y 0.45 0.60 0.721.43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。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。 综 合 思 考 题1.42选择与填空 1. 已分析测得这四股物料的组成为0.62，0.70，0.

24、75，0.82，试找出y6、x6、y7 、x7的对应值，y6= 、x6= 、y7= 、 x7= 。 2. 如图所示a 点表示 ; b 点表示 ; c 点表示 ;ab段表示 ; bc段表示 。习题1附图 习题2附图 3.在连续精馏塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.7 ，xn=0.5(均为易挥发组份摩尔分率)。已知操作条件下相对挥发度=3，则yn= ，x= ,以液相组成表示的第n板的单板效率eml= 。 讨论:在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。4. 分离要求一定。当回流比一定时，在五种进料状况中， 进料的q值最大，其温度 ，此时，提馏段操

25、作线与平衡线之间的距离 ，分离所需的总理论板数 . 对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。 5.(1) 蒸馏操作依据是组分间沸点差异此话错在何处? (2) 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为t1，液相泡点温度为t2。塔底某理论板上汽相露点温度为t3，液相泡点温度为t4。试按温度大小顺序用、=、符号排列如下: t4 t3 t2 t1 (3) 恒沸精馏与萃取精馏都需加入添加剂(第三组分),其目的是 . 6.已知某精馏塔在情况一下操作得到f1、xf1、q1、r1、d1、xd1、xw1。今改变操作为情况二，且知f1=f2，xd1=xd2，xw1=xw2，q1=q2但xf1、=

26、、,=,=,) 12.设计二元理想溶液精馏塔时，若f,xf,xd,xw 不变，则随原料中液相分率增加其最小回流比 ;在相同回流比下，总理论板数 ；精馏段理论板数 ；塔顶冷凝器热负荷 ；塔釜热负荷 。 13.(1) 在设计连续操作的精馏塔时，如保持xf，d/f，xd，r一定，进料热状态及空塔气速也一定，则增大进料量将使塔径 ，而所需的理论板数 。 (2) 全回流时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为_对相同的xd和xw，部分回流比全回流所需的理论板数 。 14.(1) 理想溶液的特点是同分子之间的作用力 异分子之间的作用力,形 成的溶液 容积效应和热效应。 (2) 精馏塔设计时，当回流

27、比加大时，所需要的理论板数 ，同时蒸馏釜中所需要的加热蒸汽消耗量 ，塔顶冷凝器中冷却剂消耗量 ，所需塔径 。 15. 精馏操作时，增大回流比，若f，xf，q不变，则精馏段液汽比l/v ， 提馏段液汽比l/v ，塔顶xd ，塔底xw 。16. 试比较连续精馏塔的塔釜用直接蒸汽加热（d）与间接蒸汽热（i） (,=)。 （1）xf、xd,r,q,d/f相同，则nti ntd, xwi xwd; (2) xf,xd,r,q,xw相同，则nti ntd; (d/f)i （d/f）d. 17. 操作中精馏塔，保持f,q,xf,d不变。 (1) 若采用回流比r小于最小回流比rmin，则xd ，xw ; (2

28、) 若r增大，则xd ，xw ，l/v 。 (增大,减小,不变,不确定) 18. 若维持操作中精馏塔的f,xf,q,d不变，而减少塔釜蒸发量v。 则:xd ,xw ,l/v 。 (变大,变小,不变,不确定)19. 某精馏塔设计时操作线如图示。现保持塔顶冷凝量不变，改为q=0加料时设计，试在同一图上画出改变后操作线并回答有关参数有何变化? l/v ,nt 。20. 连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态(f,xf,q)不变， 则l/v ,xd ,xw 。(变大,变小,不变,不确定) 21. 精馏塔设计时采用的参数(f,xf,q,d,xd, r均为定值)，若降低塔顶回流液的温度，则

29、塔内实际下降液体量 ，塔内实际上升蒸汽量 ，精馏塔液汽比 ，所需理论板数 。(增大,减小,不变,不确定) 22. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持 f，xf，回流比r和提馏段上升蒸汽量v不变，则此时d ，xd ，w ,xw 。(增加,不变,减小,无法确定) 23. 某精馏塔操作时，f,xf,q,d保持不变，增加回流比r，则此时xd ，xw ,l/v 。 (增加,不变,减少) 24. 某精馏塔在操作时，加料状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持f、xf、v 、d不变，则此时xd ,xw ,r ,l/v 。(增加,不变,减少) 25. 精馏塔中第n-1，n，n+1块实际板效率小于1,与yn相平衡的液相浓度为x,则x xn；与xn+1相平衡的汽相浓度y*n+1，则y*n+1 yn+1，yn xn-1。 (,nt1; (b)nt2=nt1; (c)nt2nt1; (d)判断依倨不足。 34. 请将你认为最确切答案填在( )内。 (1) 某二元混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为xd，x