精馏课后练习

1、化工原理精偏温习题一、填空题1 .在1个大气压.96C时，苯的饱和蒸气压物二（kPa）,甲苯的饱和蒸气压p3=（kpi），苯一甲苯混合溶液达于平稳时，液相组成x.气相组成y=.相对挥发a二一.（*答案*2 .在汽-液相平稳的tr-y图中，沸点与液相组成的关系曲线,称为,沸点与汽相组成的曲线,称为.（*答案*液相线（或泡点线）汽相线（或露点线）3 .在汽-液相平稳的t-x-y图中，液相线与汽相线将图平面平分为三个区：汽相线以上的区域称为,液相线以下的区域称为,汽.液相线之间的区域为.（梆*答案*汽相区液相区汽液共存区）4 .在y-x图中，以A组份标绘的平稳曲线在对角线的左上方，那么表示A组分比B

2、组分的挥发度.平稳曲线假设在对角线的右下方，那么表示A组分比B组分挥发度.（*答案*高低）5 .精镭进程，确实是利用混合液的各组分具有不同的.利用、的方式,将各组分得以分离的进程.（*答案*沸点（或挥发度）多次部份汽化多次部份冷凝）6 .某泡点进料的持续精储塔,已知其精慵段操作线方程为y=+,提播段操作线方程为y=那么回流比R=微出液组成x=，原料组成x=.釜液组成x=.（*答案*47.某泡点进料的持续精储塔中，进料组成x=，系统的平均相对挥发度a=，当x=时，达到此分离要求的最小回流比R=.（*答案*8.当塔板中时，该塔板称理论塔板。*答案*（上升的汽相与下降液相之间达到相平稳时）9 .某理

3、想混合液，其中一组平稳数据为x=,y=，现在平均相对挥发度为a=。10 .分离某些a接近1的物系时,可采纳一些特殊的精懦方式，如,.（*答案*萃取精储恒沸精馀）11 .分离要求必然。当回流比为一按时，在五种进料状况中，进料的q值最大，其温度，现在，提镭段操作线与平稳线之间的距离,分离所需的总理论板数。产*答案*冷液tFVt泡最远最少）12 .精储进程设计时，增大操作压强，那么相对挥发度,塔顶温度,塔釜温度（增大，减小，不变，不确信）（答案：减小，增加，增加）。13 .对必然组成的二元体系，精微压力越大，那么相对挥发度,塔操作温度对分离-（越小越高越不利）14 .精储操作的依据是。实现精储操作的

4、必要条件包括和O（混合液中各组分的挥发度不同。塔顶液相回流塔底上升气流）15 .简单蒸慵进程中，釜内易挥发组分浓度慢慢，其沸点那么慢慢。（*答案*减小升高）1 6.总压为，95C温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压别离为与，那么平稳时苯的汽相组成=,苯的液相组成=o（均以摩尔分率表示）。苯与甲苯的相对挥发度=°（*答案*Xa=（P-Pb°）/（Pa0-Pb°）=Ya=Pa°xxa/P=x=;a=pA°/Pb°=17 .试述五种不同进料状态下的q值：（1）冷液进料:（2）泡点液体进料;（3）汽液混合物进料;（4）饱和蒸汽进料:（5）过热蒸汽进料-

5、产*答案*（1）q>1（2）q=1（3）0<q<1（4）q=0（5）q<0）18 .某持续精镭塔中，假设精镭段操作线方程的截距等于零，那么：（1）回流比等于:（2）镭出液量等于;（3）操作线斜率等于°（以上均用数字表示）（8：0：1）19 .某精馀塔的设计任务为：原料为F,XF,要求塔顶为XD，塔底为XW。设计时假设选定的回流比R不变，加料热状态由原先的饱和蒸汽加料改成饱和液体加料，那么所需理论板数N,提饰段上升蒸汽量V',提馀段下降液体量。一，精馀段上升蒸汽量V,精储段下降液体量L。（增加，不变，减少）（*答案*减少，增加，增加，不变，不变。）20

6、.某二元物系的相对挥发度a=3,在具有理论板的精馀塔内于全回流条件下作精储塔操作，已知x4=,那么丫3=（由塔顶往下数（*答案*y4=ax/（1+（a-1）x）=3x（l+2x=X3=y4=y3=3x（1+2x）=21 .某精馀塔在操作时，加料热状态由原先的饱和液体进料改成冷液进料，且维持F,x,回流比R和提储段上升蒸汽量不变，那么现在D,x,W,x。（增加，不变，减少，无法确信）（*答案*减少，增加，增加，增加）22 .精馀塔中的恒摩尔流假设，其要紧依据是各组分的,但精储段与提储段的摩尔流量由于阻碍而不必然相等。（*答案*摩尔潜热相等进料状态的不同）23 .某精馀塔操作时，F,xf,q,V维

7、持不变，增加回流比R,那么现在xd,xw_D,UV。（增加，不变，减少）（*答案*增加，增力口,减少，增加）24 .某精储塔操作时，F,xf,q,D维持不变，增加回流比R,那么现在xD,xw_V,L/V。产*答案*增加，减少，增加，增加。）25 .精饰进程的回流比是指,最小回流比是指o（*答案*回流量与塔顶产品量之比：塔板数为无穷多时的回流比的极限值）26 .简单蒸僧的要紧特点是（1）:（2）o简单蒸馀操作时易挥发组分的物料衡算式是O（*答案*不稳固操作R=0.Wx=（W-dW）（x-dx）+ydW）27 .如下图a点表不：b点表布；c点表示；ab段表示；bc段表示o（*答案*a）（Xn-i,

8、yn）;b）（xn,yn）；c）（xn»yn+i）;d）xn-i-xn;e）yn-yn+i）28 .某持续精僧塔，进料状态q=l,D/F=（摩尔比），xf=（摩尔分率），回流比R=2,且知提微段操作线方程的截距为零。那么：提储段操作线方程的斜率（L7V'）=,爆出液Xd=o*答案*y=（L-/V）x-Wxw/V',VD/F=,xw=0,又q=l/.L7V=（Rx（D/F）+1）/（R+l）xD/F）=（2x4-1）/（3x）=4/3,XD=Xf7（D/F）=29.操作中精镭塔，维持F,q,xf,D不变。（1）假设采纳回流比R小于最小回流比Rmm，那么xd,xw:（2）

9、假设R增大，那么xd,xw,IWo（增加，减小，不变，不确信）（*答案*（1）减少，增加。（2）增加，减少，增加。）30 .精馀塔在操作进程中进料组成不变，进料量适当增加，那么塔顶组成xd将，塔釜组成xw将（泡点液体进料）。（*答案*不变；不变）31 .精馀塔操作时，维持Exi：,q,R不变，增加塔底排液量W,那么：xd,L/V,xwo（增大，减少，不变，不确信）（*答案*增大，不变，增大。）32 .恒沸精馀与萃取精储要紧针对和的物系，采纳第三组分的方法改变原物系的。（恒沸物体系、沸点相差很小；相对挥发度）33 .已知图中的平稳曲线，且知泡点进料，回流比R=4,原料液、塔顶产品、塔底液组成别离

10、为、，现在所需理论板数为。34 .板式精镭塔中每层塔板的作用,（*答案*提供气、液两相接触场所，在塔板上及其板上方空间进行传热和传质作用。）35 .常压下沸点为185c与水不互溶的A组分，假设采纳水蒸汽蒸馀方式，在常压下，此不互溶的混合物的沸点会降至以下。（*答案*100）36 .对现有一个精馀塔，假设将其回流比增大时，其需要的理论板数会,产品的浓度会。（*答案*减少：增加）37 .某二元理想溶液的持续精馀塔，提锵段操作线方程为:丫=系统的平均相对挥发度a-当XwTbf（摩尔分率），此时从塔底数起的第二块理论板数（塔底可视为第一块理论板）下流液体的组成为.产*答案*（摩尔分率）某二元理想溶液的

11、持续精馀塔,像出液组成为Xd=（摩尔分率）.精储段操作线方程为y=+.该物系平均相对挥发度a=，现在从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=.（*答案*二、选择题1 .某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x,、=相应的泡点为tg与之相平稳的汽相组成yA=,相应的露点为td,那么：（）0A.tb=td:B.tb<td:C.tb>td;D.不能判定（A.）2 .精馀中引入回流，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，最适当的说法是（）。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

12、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的现象同时发生。（D.）3 .某二元混合物，汽液相平稳关系如图。t,和t2别离表示图中相应点的温度。那么：（）A.t1=t2；B.t!<t2；c.t1>t2；D,不能判定.（D）4 .（2分）精镭塔设计时，假设F,xE,xD,xw,V均为定值，将进料热状态从q=l变成q>l,设计所需理论板数：（）A.多；B.少：C.不变；D.判定依据不足。（B.）5 .某精镯塔精慵段理论板数为N层，提馀段理论板数为N层，现因设备改造，使提储段的理论板数增加，精储段的理论板数不变，且F、X,.、q、R,V等均不变，那么现在：（）A.

13、Xd减小，Xw增加；B.Xd减小，Xw不变；,xw减小：减小,xw的转变视具体情形而定（A）7 .操作中精僧塔，维持F,xf,q，V，不变，减少D,那么塔顶易挥发组分回收率月转变为（）A.变大B.变小C.不变D.不确信（B）8 .具有正误差的非理想溶液中，相异分子间的吸引力较相同分子间的吸引力（）。A.大：B.小；C.一样（B）9 .非理想溶液不必然都有恒沸点，只有对拉乌尔定律有明显的（）的非理想溶液才具有恒沸点。A.误差小；B.误差大C.误差中等（B）10 .精馀操作进料的热状况不同，q值就不同，沸点进科时，q值为（）:冷液进料时，6值（）0A.0；B.<0；C.1；D.>1（C

14、；D）11 .在指定条件下进行精储操作，所需的实际板数较理论板数（）»A.为多：B.为少；C.相等：（A）12 .精馀段操作线的斜率为R/（R+1）,全回流时其斜率等于（）0A.0：B.1；C.0c:（B）13 .从沸点一组成图中能够看出：只有将混合液加热到（）才能从混合液中分出易挥发组分增多的蒸汽。A.液相区：B.气相区：C.气液共存区（C）14 .常压下沸点为185与水不互溶的A组分，假设采纳水蒸汽蒸储方式，在常压下，此混合液的沸点为（A.（1004C；B.>185：C.=100；D.=185（A）15 .当回流从全回流慢慢减小时，精馀段操作线向平稳线靠近，为达到给定的分离

15、要求，所需的理论板数（）。A,慢慢增多；B.慢慢减少；C.不变（A）16 .精馀塔的进料状况为冷液进料时，那么提储段的液体下降量LY）A.>L+F;B.<L+FC.=L+F（注：L一精储段液体下降量；F一进料量）（A）17 .用y-x图表示精储塔在某一回流比操作时，其操作线的位置（）»A.在对角线之下；B.与对角线重合；C.在对角线与平稳线之间（C）三.问答题1.精储塔在必然条件下操作，试问：回流液由饱和液体改成冷液时，塔顶产品组成有何转变？什么缘故？*答案*从泡点回流改成冷液回流时，xd?o其缘故是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部份蒸气,放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱

16、和温度。冷凝部份中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比维持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。2 .精储塔在必然条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，现在塔顶和塔底产品组成将有何转变？什么缘故？*答案*当加料板从适宜位置向上移两层板时，精储段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，XdI，易挥发组分收率降低，xwfo3 .精播塔进料量对塔板层数有无阻碍？什么缘故？*答案*无阻碍。因从图解法求理论板数可知，阻碍塔板层数的要紧参数是XF，Xd，Xw，R和q。而进量的改变对上述参数都无阻碍，因此对塔板数无阻碍。4 .什么缘故说全回流时，所需的理论板数

17、最少？*答案*全回流时，操作线与y-x图的对角线相重合，现在的操作线偏离平稳线最远，即传质推动力最大，故要达到必然的分离要求时，其所需的理板数为最少。四、计算题L（10分）某持续精馀塔进料液中含易挥发组分55%（摩尔百分数，下同）（与此相平稳的汽相组成为75%）,要求塔顶产品含易挥发组分95%,饱和液体进料。试求：（1）求最小回流比。（2）假设加料板上液体组成与进料组成相同，回流比为最小回流比的倍时，求进料板上一板流下的液体组成。*答案*Rmin=（xi）-yc）/（yc-xc）=,x1：=xfyf=R/（R+l）Xf-.iH-Xi）/（R+l）>=+l）xf-i+1）,xri=2.（1

18、0分）用持续精馀塔每小时处置100kmol含苯40%和甲苯60%的混合物，要求储出液中含苯90%,残液中含苯1%（组成均以kmol%计）。试求：（1）馀出液和残液各多少L（2）饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol,问回流比为多少？*答案*F=D+WFxf=Dxd+WxwW=-1D=.q=1V'=V:.L=V-D=R=L/D=3. （12分）在常压持续精馀塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽，其中易挥发组分的含量为（摩尔分率），回流比R=,提储段操作线的斜率为，截距为，求储出液组成XD*答案*q线方程：y=xF=（1）,精线方程：y=+（2）提段方程：y=（3）。式

19、（1）与（3）联立得两操作线交点坐标xd=x=将y=,Xd=代入得xd=4. （15分）用常压精储塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量，加料组成为50%,塔顶产品组成xd=95%,产量D=,回流比R=2Rmin,设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度a=3.求：（最小回流比）2.精馀段和提馀段上升蒸汽量。3.列出该情形下的精馀段操作线方程。*答案*=ax/l+(a.l)x=3x/(l+2x),泡点进料q=l,x0=xgyc=3x(l+2x=2=,Rni/(Rm+l)=,Rm=4/5=Vr=(R-r1)D=(2x+1)x50=,尸R/(R+l)JXn+XD/(R+l)=+5.某二

20、元系统精馀塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采纳全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成x=(摩尔分率)，二元系统相对挥发度a=4,进料组成为x=(摩尔分率)，回流比R=1时，求：(1)离开第一块板的液相组成XI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？*答案*(1)yl=xd=,xl=(4-3x=,(2)y2=lx(l+l)+2=,Xd=xf=,ya=2+2=0.5千或磊曲r图(计算题5题附图)(计算题8题附图)6.(12分)已知某精饰塔进料组成xf=,塔顶储出液组成Xd=，平稳关系丫=+,试求以下二种情形下的最小回流比Rmin。

21、(1)饱和蒸汽加料：(2)饱和溶液加料。*答案*Rmin=(XD-yc)/(yc-Xc)(1)；ye=+(2)：ye=qxxJ(q-l)-xW(q-l)(3)(I)q=O,由(3)yc=X!=;由xe=Rniin=(2)q=l,由(3)xe=xi.=,由yc=x+=;Rmin=某厂用一持续精微塔在常压下持续精储浓度为50%(质量)的稀酒液。要求取得浓度为摩尔分率的酒精，残液中含酒精不超过(质量)。采纳间接蒸汽加热，操作回流比为。试求：(1)进料和残液各为多少?(2)塔顶进入冷凝器的酒精蒸汽量为多少？回流液量又为多少？(3)沸点进料时提微段操作线方程。附：乙醇分子量46*答案*1)F,W；xd=

22、(46x/(46x+18x=(质量分率)代入方程：F=700+W,F=Fx=700x+Wx,W=2)V,L：V=(R+DD=x7OO=L=DR=700x=3)提谣段提作线方程：I/=L+qF而q=lAL/=2450+1289=又：xw=(46)/46+18)=;，ym+i'=(L7L'-w)Xm'-w/(L'-w)Xw=(3739/3739-589)x'-(589/3739-589)x或：y=xl0.58.常压下，某一持续操作的精僧塔每小时处置苯一甲苯二元溶液。进料液含苯40%,要求塔顶储出液中含苯96%,塔底产品含苯5%(以上均为质量%)。若是进料为饱

23、和液，试求：(1)塔顶，塔釜的产品量为多少？(2)最小回流比；(3)假设R=2Rn】in,用图解法求理论板数，并指出加料板位置。附：苯的分子量，甲苯分子量*答案*1)d,W：单位换算：xD=(96/)/(96/+4/=x(40在持续精播塔中，精储段操作线方程y=+,q线方程式为y=+,试求:(1)回流比R,(2)馀出液组成Xd,(3)进料液的q值,(4)当进料组成xP=时，加料板的液体浓度；(5)要求判定进料状态。*答案*y向=R/(R+l)Xn+XD/(R+l)©R/(R+1)=R=+R=3xd/(R+1)=xd/(3+I)=xd=(3)q/(q-l)=q=+q=X+=+;+=+x

24、=x;x=0<q<l原料为汽液混合物10 .某精馀塔分离A,B混合液，料液为含A和B各为50%的饱和液体，处置量为100,塔顶、塔底的产品量各为，要求塔顶组成Xd=(摩尔分率)，取回流比为5,间接蒸汽加热，塔顶采纳全凝器，试求：(1)塔底产品组成：(2)塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量：(3)蒸馀釜每小时产生蒸汽量；(4)提爆段操作线方程式：(5)相对挥发度a=3,塔顶第一层板的板效率&山=，求离开第二块板(实际板)的上升蒸汽组成。*答案*(1) Fxxi.=Dxxd+Wxxw,；1OOx=5Ox+5Oxw,Xw=(2) V=(R+1)D=(5+1)x50=300(3) V,=V-(l-q)F=3OO-O=3OO(4) y(m+1)=L,xxm/V,-Wx