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 :t80.9290100110120130131.8p760100813351740223028203020p144.8208.4292.8402.6542.8719760若苯 氯苯溶液遵循Raoult 定律 ,且在 1atm 下操作 ,试作：苯 氯苯溶液的 t x(y) 图及 y x 图；用相对挥发度的平均值另行计算苯 氯苯的 x y 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 )，求常压下的露

2、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 :与此液相组成相平衡的汽相组成yA ；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

3、相对挥发度 =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/V D=?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，

4、残液中含有3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为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?回流比 R?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=0.75

5、x+0.2075,q线方程为y=-0.5x+1.5x F, 试求 :回流比 R馏出液组成 xD进料液的 q 值当进料组成 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

6、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L kmol/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/cm 2( 绝压 )，求蒸汽消耗量 kg/h ？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率 )，回流比R=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为 -0.0187 ，求 xD 。0.50( 摩尔分?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

7、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，回流比R=3,在操作条件下的平衡关系为y=0.45x+0.55，求 :塔釜液组成 xw ；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=

8、0.5( 摩尔分率 )，回流比 R=1 时，求 :离开第一块板的液相组成x 1 为多少 ?进入第一块板的气相组成y 2 为多少 ?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1:2，塔顶=2.5,试求 :x D =0.95(以上均为原料中汽相和液相组成 ;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x D =96% ， xw=5%( 以下均为摩尔%) 。泡点进料，操作回流比R=3 ，系

9、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。1.17 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x D=0.9 ,xw=0.1， x F=0.5( 均为乙烯的摩尔分率)。试用图解法求取

10、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：塔顶及塔底的产品流量 (kmol/h);塔的理论板数及进料位置 :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

11、发度=4.6。试求 :原料中汽相和液相组成 ;最小回流比 R min 。1.21 试用捷算法计算环氧乙烷 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E =70% ，O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, x D=0.98,x w=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 x F=0.4(? 以上均为摩尔分率 )，泡点进料， R=2，相对挥发度 =2.4， D1/D 2=2( 摩尔比 )

12、。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.?88kcal/kg；水的汽化潜热为552kcal/kg。在 1atm 下 ,甲醇 水的平衡数据如下：x00.020.040.060.080.10.150.2y00.1340.2340.3040.3650.4180.5170.579x0.30.40.50.6

13、0.70.80.91.0y0.6650.7290.7790.8250.870.9150.9581.0习题 22 附图习题 24 附图1.24 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?:? F 1=100kmol/h ，xF1 =0.6( 摩尔分率，下同); F2=200kmol/h ， x F2=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

14、塔效率为50%，泡点进料，加料板位置为第14 层板。现要求x D =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 ， xn+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

15、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: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 ?)，流量为液，要求馏出液组成为92%

16、，回收率为90% ，料液为泡点进料。?回流比为最小回流比的100kmol/h的料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: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、 x F、 N p 为不变，欲提高此系统易挥发组分的回收率，?试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

17、系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料。试求 :(1)(2)(3)(4)塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;该塔具有理论板数和进料位置;精馏段及提馏段液气比各为多少？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：R=0.8 时釜底与塔顶产口的组成各为多少？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

18、xw =0.05 ，相对挥发度 =3，回流比R=2Rmin 。试求 :x F=0.5( 摩尔分率,下同)， xD =0.9 ，提馏段操作线方程 ;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X D 不变应如何操作？此时塔釜排液xw= ？1.33 用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

19、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,y 1=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y x图上作图求理论塔板数。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100Kmol/h，组成y A =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

20、，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 x F=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

21、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,x F=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+0.5 。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

22、.4( 摩尔分率，下同);要求塔顶易挥发组分回收率为0.955， x w=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 ),q 1=1, 第二股加料，F2 =0.5kmol/h ，xF2=0.4 ， q2=0 ；要求：xD =0.99,x W =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；

23、(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 ， x f=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， x D=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

24、率。在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下x0.260.380.51y0.450.600.721.43 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D 为 40%，且已知精馏段操作线方程为y=0.75 x+0.20 ，试求：F1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， 0.75 ， 0.82，试找出y 6、 x6、 y 7 、 x7 的对应值，y6=、 x6=、

25、y7=、 x7=。如图所示a 点表示ab 段表示;b 点表示bc 段表示; c点表示。;习题 1附图习题 2附图在连续精馏塔中 ,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， x=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y =， xnn=,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，

26、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?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 :t4t3t2t1(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.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=F 2， xD1 =x D2 ， xw1=x w2 ， q1=q2 但 xF1、 =、 ,=,=,)12. 设计二元理想溶液精馏塔时，若F,x F,x

27、 D ,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

28、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）x F、 x D,R,q,D/F 相同，则 N TINTD , xWIxWD ;(2) x F,xD ,R,q,x w 相同，则 NTINTD ; (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)若 R 增大，则xD， xW， L/V。(增

29、大 ,减小 ,不变 ,不确定)18.若维持操作中精馏塔的则 :x D,x WF,xF,q,D ,L/V不变，而减少塔釜蒸发量V 。(变大 ,变小 ,不变 ,不确定 )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。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,x D,xW。 (变大 ,变小 ,不变 ,不确定 )精馏塔设计时采用的参数 (F,x F,q,D,x D , R 均为定值 )， ?若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量，塔内实际上升蒸汽

30、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,x F,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 xxn ；与 xn+1相平衡的汽相浓度y *n+1 ，则 y*n+1yn+1 ， ynx n-1 。(,N T1;(B)N T2 =N T1 ; (c)N T2 N T1 ; (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x D， xW 。如进料为xF1 时 ,则相应的最小回流比为Rml ，若进料为xF2 相应为 R