化工原理蒸馏习题详解[共10页]

1、 蒸馏练习下册 第一章蒸馏概念1、精馏原理2、简捷法3、漏液4、板式塔与填料塔公式全塔物料衡算【例14】、精馏段、提馏段操作线方程、q线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响2连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原

2、溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。5恒沸精馏原理 6试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分）1.漏液线（气体流量下限线）（1分）2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分）3.液相流量下限线（1分）4.液相流量上限线（1分）5.液泛线（1分）最适宜的区域为五条线相交的区域内。7进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。11、什么是理想物系？四 计算题1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（=2.5）,

3、进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段： 提馏段： 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h，组成为含苯0.3（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于0.0

4、5，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为78 ，甲苯92) 解： （5分） （1）由 得 （2）又 （3）联立（1）、（2）、（3）得： W=39.5 kmol/h D=17.8 kmol/h XD=0.952 （10分）4、用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为300kmol/h，露点（饱和蒸汽）进料，进料浓度为0.5，塔顶馏出液浓度为0.95，釜残液浓度为0.1，（以上均为易挥发组分的摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为2.0，塔顶采用全凝器，泡点回流。已知回流比为最小回流比的1.29倍。试求：（） 最小回流比Rmin；（） 离开第二层理论板的液体浓度（由塔顶往下数）

5、。5、 用精馏塔分离某二元混合物，已知塔精馏段操作线方程为y=0.75x+0.205；提馏段操作线方程为y=1.415x-0.041，试求：（1） 此塔的操作回流比R和馏出液组成xD；（2） 饱和液体进料条件下的釜液组成xW；（3） 饱和液体进料，馏出液量D为120kmol/h时所需原料液的量F。6、在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液，物系的平均相对挥发度为2，馏出液组成为0.94（易挥发组分的摩尔分率，下同），釜残液组成为0.04，釜残液流量为150 Kmol/h，回流比为最小回流比的1.2倍，且已知q线方程为y=6 x 1.5, 求：1 最小回流比；2 精馏段操作线方程；3提馏段操作线

6、方程。1. q线方程与交点坐标为（xq,yq） 得 2 精馏段操作线方程为： 1 得 全塔物料恒算： 代入数值计算得 提馏段操作线为 ，代入数值得提馏段操作线方程为： 7、氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离，在精馏塔某一理论板n处，进入该塔板的气相组成为0.91（摩尔分率,下同），从该塔板流出的液相组成为0.89，物系的相对挥发度为1.6，精馏段内的液气比为2/3（摩尔比），试求：（1）从第n板上升的蒸汽组成？（2）流入第n板的液相组成？（3）若为泡点回流，求回流比并写出精馏段操作线方程？解：1）精馏操作达平衡时： 2）由物料衡算方程： 得： 3） 得 L/D =R=2 8、用精馏

7、塔分离某二元混合物，精馏段操作线方程为y=0.75x+0.205，提馏段操作线方程为y=1.415x - 0.041，求：1 回流比R，塔顶组成XD，塔底残液组成XW。2 XF=0.37，馏出液量D=120 kmol/h时所需进料量F。3 由 及 得 提馏段操作线方程过（xW,xW）点，即xw=1.415xw - 0.041 得xw=0.1 2. 即 解得 9、用板式精馏塔常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，相对挥发度a=2.50，进料量为140kmol/h，进料组成xF=0.5（摩尔分数），饱和液体进料，塔顶馏出液中苯的回收率为0.98，塔釜采出液中甲苯回收率为0.95

8、，提馏段液汽比L/V=5/4，求：(1)塔顶馏出液组成xD及釜液组成xW；(2)写出提馏段操作线方程； (3)该塔的操作回流比及最小回流比(4)试求出塔底最后一块塔板流出的液体组成。解 （1）依题意知：塔顶回收率塔釜回收率对全塔进行物料衡算有联立(1)(2)(3)(4)解得 （5分）（2）提馏段操作线方程为已知，又因为所以有，由于，故有即 解得回流比R=2.77，因此有所以提馏段操作线方程为 （3）已求出回流比由于进料热状况参数q=1，所以q线与平衡线交点的横坐标为，交点的纵坐标为于是有解得 （3）再沸器相当于一个理论级，即釜内产出的气相组成yW与xW为平衡关系，满足相平衡方程进入再沸器的液相

9、组成xn与yn之间应符合提馏段操作线方程，即有解得 （5分）10、在连续精馏塔中分离某组成为0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器。分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为96%。若测得塔顶第一层塔板的液相组成为0.79，试求：（1）、 操作回流比和最小回流比；（2）、若馏出液量为100 kmol/L，则原料液流量为多少？11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知进料量为100kmol/h，组成为0.35（易挥发组分的摩尔分率，下同），饱和蒸汽进料，塔顶全凝

10、器，泡点回流，馏出液流量为35kmol/h，物系的平均相对挥发度为2.5。已知精馏段操作线方程为试求：(1)提馏段操作线方程；（6分）(2)自塔顶第1层板下降的液相组成为0.90时的汽相默弗里板效率。（6分）四、计算题：.（12分）解： （1）（6分）由精馏段操作线方程为 得： （2分）由物料衡算方程： 得： （2分）由 饱和蒸汽进料q=0，则 （1分）提馏段操作线方程 （1分）（2）（6分）由汽相默弗里板效率对于第一块板， （2分） 实际上升的y1 （1分） （2分） （1分） 在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为 100 kmol/h，其组成为0.55（摩尔分率，下同）；釜

11、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）计算易挥发组分的收率；（5分） （2）求出精馏段操作线方程。（10分）解:已知F=100 Kmol/h,xF=0.55,W=45Kmol/h, xw=0.05, D=55Kmol/h.(1) 易挥发组分的收率 所以： (2分) （3分）(2)泡点进料相对挥发度 平衡线方程： （2分）对于进料xF=0.55时， （2分）最小回流比时， （2分）所以： 实际回流比： （2分）精馏段操作线方程： （2分）四、（20分08考研）在一连续精馏塔中

12、分离苯-甲苯溶液。塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（摩尔分数，下同），进料量为100kmol/h，以饱和蒸气状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于5%，采用的回流比R=1.54Rmin，系统的相对挥发度为2.5。试求：（1）回流比R；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；（3）已知塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。四、(20分05考研)用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为0.20（摩尔分率，下同

13、），流量为150kmol/h。根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流L,部分作为产品D2,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品 D1。要求产品D1的组成不小于0.9，塔釜残液组成不大于0.05。操作中取 L/D1=1.5,D2/D1=1/4,物系相对挥发度为2.47,流程如图所示。试求：（1）馏出液流量D1、D2及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量V1? （2）精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？（3）若塔顶只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组成分别为0.82,0.75，求下一板的气相默弗里板效率？四、(20分，06考研）在一具有N块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分率xF=0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量V=140kmol/h，回流比R=2.11。已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为xD=0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度=2.47。试求：(1) 精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第14 块理论板的苯的液相组成