(完整版)化工原理蒸馏部分模拟试题及答案..

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

2、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 =0.6 ，要求得到塔顶x不小于0.9 ，则塔顶最大FD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 ，则加料中液体量与总加料量之比为C。A1.1:1B 1:1.1C 1:1D0.1:12 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；

3、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t 1，与之相平衡的汽相组成yA=0.7 ，相应的露点为t 2，则AAt1=t 2Bt1<t 2Ct1>t 2D不确定4 某二元混合物，进料量为100kmol/h ， xF =0.6 ，要求得到塔顶xD不小于0.9 ，则塔顶最大产量为B。A60kmol/hB66.7kmol/hC90kmol/hD不能定5 精馏操作时，若 F、D、xF、q、R

4、、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 。A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 0.9B 0.3C 0.854D 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t 1，气相组成为1yA=0.4 ，相应的露点组成为t 2，则B。A t1=t 2B t1<t 2C t1>t

5、 2D不能判断9 某二元混合物，=3，全回流条件下xn=0.3 ，则 yn-1 = DA 0.9B 0.3C 0.854D 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。

6、A 上升气速过大会引起漏液B上升气速过大会引起液泛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xD ，分凝时为y0 。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。解：由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物料

7、衡算。Vy Lx Dy 0 ，若回流比为RyoLDyRx1y0y1分凝器则y V xVR 1R 1对于全凝时1xDR12精馏段操作线 yxxDR1R1可知：当选用的回流比一致，且xDy0 时两种情况的操作线完全一致。在y x 图上重合，分凝器相当于一块理论板。2 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

8、 为多少；2(3) 写出提馏段操作线数值方程；(4) 最小回流比。解：（ 1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；F=D+W=100（ 1）D0.9W0.05Fx F1000.550（2）上述两式联立求解得W=47.06kmol/hD=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，xDy1x1(1)x11y10.90.80x11) y12.251.25(0.9（3）写出提馏段操作线数值方程；VV(R1)D2.6152.94138.17LLqFRDF1.6152.94100 185.23ym 1LxmWxW185.23 xm47.060.05则VV138.1

9、7138.171.34xm0.017（4）最小回流比。泡点进料， q=1,xqxF0.5yqxq2.250.51 (1)xq11.250.6920.5RminxDyq0.90.692yqxq1.0830.692 0.53 一精馏塔，原料液组成为 0.5 （摩尔分率），饱和蒸气进料，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

10、板默弗里效率Eml=0.6 ，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。解：（ 1）塔顶、塔底产品组成；因R0.833 ，R=5又xD(R 1)0.15 ，xD 0.90(R1)3由物料衡算Fx FDx DWxW得xW(1000.5500.9) / 500.1（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；V= （ R+1 ）D=300kmol/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。EmVxDx10.6，xDy1x 1xDx11(1) x 11x1y10.90.75(1) y1 32 0.90.9x10.6x10.81y20

11、.8330.81 0.15 0.825故0.750.94 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）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

12、出液及塔釜采出液组成；由0.97 Fx FDx D0.95 F (1xF )W (1xW ）F=D+W+150Dx DWxWFx F1500.460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；yn 1RxD0.8xnxnR 1R1（3）提馏段操作线方程；LxmWxWym 1VV（a）（ b）（ c）（ d）0.18564饱和蒸气进料，故q=0V( R1) F，LLDR则ym 1RDxmWxW1.534xm0.011(R1)1) DF( RF（4）回流比与最小回流比的比值；Rm

13、inxDyqq=0，yqxF0.4yqxq由yqxq得xq0.21251(1)xqRmin0.9280.42.816 ，R0.40.2125Rmin 1.42（5）求由塔顶第二块板上升的气相组成。EmV1y1y20.6，y1y2而y1x1全回流时， y2x1y1x12.47 y21(1) x11) x11 1.47 y21 (y10.98 ，代入上式可得：y20.96935 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

14、.5 ，取回流比为最小回流比的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ADxD，得： D10000.40.9400kmol / hFxF0.9W=F- D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算Fx FDxDWxW得xW(10000.44000.9) / 600 0.0667（2）最小回流比；泡点进料， q=1,xq

15、xF0.4xq2.50.4yq1 1.50.6251 ( 1)xQ0.45RminxDyq0.9 0.625yqxq1.220.625 0.4(3) 精馏段操作线方程；R1.5Rmin1.83yn 1RxnxD0.646xn0.318R 1R 1(4) 提馏段操作线方程；VV( R1) D2.83 4001132LLqFRDF1.83 400 1000 1732ym 1LxmWxW1732 xm600 0.0667则VV113211321.53xm0.0353（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成ywxw2.50.06670.152(1) xw1 1.50.06671由操作线方程ym 11.

16、53xm0.0353得y w 1.53x1 0.0353x10.0763（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， yqxF0.4由yqxq得 xq 0.21(1) xQ1RminxDyq0.90.4yqxq0.42.630.21因R Rmin ，故N T6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；6（ 2）最小回

17、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xF ，汽相组成为yF （均为摩尔分率）xF0.4则2xF1yF0.4（ 1）33yF2.5xF（ 2）11.5xF联立（ 1）式和（ 2）式，可得： xF0.326yF0.548（2）RminxDyqyqxq因 q=2/3，yqxF（3）qx11qy2.5x（ 4）1.5x1联立（ 3）和（ 4） 可得： xq0.326yq0.548所以Rmin0.950.5480.4021.80.5480.3260.222（3）精馏段操作线方程为R=2 ×1.8=3.6ynRxD3.60.95

18、0.783xn 0.2071R 1xn1x4.6R4.6y1xD0.95y12.5x1则x10.88411.5x1由y20.783x10.207得y20.8990.8992.5x2x20.78111.5x27 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 1kmol 馏出液时原料液用量；（ 2） 若回流比 R 为 1.5，它相当于最小回流比的若干倍；（ 3） 回流比 R 为 1.5 时，精馏段需若干层理论板；7（ 4

19、） 假设料液加到板上后， 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D 1kmol ，在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：FDW1W( a)Fx FDx DWxW或0.6F 0.9(1)0.02W(b)由上二式解得，收集1kmol 的馏出液需用原料液量为：F1.52kmol（ 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：yx3x(c)(1)x12x1当 xF 0.6 时，与之平衡的气相组成为：yq3(0.6)0.81812(0.6)由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：RminxDyq0.90.8

20、180.273Rmin1xDxq0.90.6因此解得Rmin0.376故操作回流比为最小回流比的1.54 倍0.376（ 3）精馏段理论板数当回流比 R 1.5，相对挥发度为 3 时，精馏段的平衡关系为式c 所示，操作线为：yn 1R xnxDR1R11.51xn0.90.6xn0.36(d )1.51.51由于采用全凝器， 故 y1xD0.9 ，将此值代入式 c 解得 x10.75 。然后再利用式 d 算出 y2，又利用式 c 算出 x2 ，直至算出的x 等于或小于 xF 为止。兹将计算结果列于本例附表中。气相组成 y液相组成 x（ 4）上升到加料板的蒸汽相组成板的序号提馏段操作线方程为：10.90.75ys/L qFx2/W20.810.587<0.6WxWLqF WLqF由于泡点进料，故q 1 。8又 L RD 1.5kmol 及 W F D 1.52 1 0.52kmol将以上数据代入提馏段操作线方程：y3/1.5 1.52x2/(0.52)(0.02)1.208x