化工原理蒸馏部分模拟试题及答案

PAGEPAGE6化工原理蒸馏部分模拟试题及答案一、填空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，回流比越和将呈现先降后升的变化过程。精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小蒸汽消耗量增大（增大、减小（增大、减小，所需塔径增大（增大、减小。分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况, 冷液体 进料的q值大，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 。相对挥发度表示不能用普通精馏分离 分离但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。100kmol/h，x=0.6x0.9，则塔顶最大F D产量为66.7kmol/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 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 。A1.1:1 B1:1.1 C1:1 D0.1:12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Ax=0.6，相应的泡点为tA 1汽相组成y=0.7，相应的露点为tAAt=t

t<t

2t>t

不确定1 2 1 2 1 2100kmol/h，x=0.6x0.9，则塔顶最大F D产量为B。A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定x、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶F产品组成xD

变化为BA 变小 B变大 C不变 D不确定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=x=0.，则y。n n-1A0.9 B0.3 C0.854 D0.794AxA=0.4t1，气相组成为y=0.4，相应的露点组成为t，则 B 。A 2t=t

t<t

t>t

不能判断1 2 1 2 1 2，全回流条件下x=0.3，则n

=Dn-1A0.9 B0.3 C0.854 D0.794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，其原因及应采取措施是B 。塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷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13下列命题中不正确的为 A 。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过量漏三、计算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x ，分凝时为y。设该系统符合恒摩尔流的假D 0定，试推导此时的精馏段操作线方程。yoyoy1分凝器12xDVyLxDy，若回流比为R0L D R 1y

x y x yV V R1 R1 对于全凝时y

R x 1 xR1 R1 D可知：当选用的回流比一致，且x y时两种情况的操作线完全一致。在y~x图上D 0重合，分凝器相当于一块理论板。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塔顶产品x=0.，塔底釜液x=0.0（皆摩尔分率，操作回流比R=1.6挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求：塔顶和塔底的产品量kmol/；第一块塔板下降的液体组成x1为多少；写出提馏段操作线数值方程；最小回流比。）塔顶和塔底的产品量kmol/；F=D+W=100 （1）D0.9W0.05Fx 1000.550 （2）F上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h第一块塔板下降的液体组成x1因塔顶为全凝器， xD

y1

x11)x1111y1x y1y11

0.9 2.251.250.9写出提馏段操作线数值方程；VV(R2.6152.94138.17LLqFRDF1.6152.94100185.23y

LxWxW 185.23x

47.060.05则 m1

V m V 138.17 m

138.171.34x0.017m最小回流比。泡点进料，q=1, x x 0.5q Fx

2.250.5y qq 11)xq

0.69211.250.5x yR D

0.9

1.083min

y xq

0.6920.5一精馏塔，原料液组成为0.（摩尔分率，饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/50kmol/h。已知精馏段操作线程为y=0.833x+0.15加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：塔顶、塔底产品组成；全凝器中每小时冷凝蒸气量；蒸馏釜中每小时产生蒸气量若全塔平均α=3.0，塔顶第一块塔板默弗里效率Eml=0.6，的气相组成。）塔顶、塔底产品组成；因 R(R0.833， R=5 又 xD(R0.15， xD0.90由物料衡算Fx Dx WxF D W得 x 0.5500.9)/500.1W全凝器中每小时冷凝蒸气量；蒸馏釜中每小时产生蒸气量；q=0，V´=V-F=300-100=200kmol/h求离开塔顶第二块塔板的气相组成。1E xDx1

，

1y 1

x1xmV1

x xD 11y1

D0.9

1 11)x0.9x

x1

y1

0.75320.9故 1 0.6 x0.81 y

0.8330.810.150.8250.90.75 1 2发度为2.4，饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/，进料组成为0.（摩尔分率，回4，0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95。试求：塔顶馏出液及塔釜采出液组成（）精馏段操作线方程（）提馏段操作线方程回流比与最小回流比的比值50.98，求由塔顶第二块板上升的气相组成。1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；由 0.97Fx Dx （a）F D0.95Fx )Wx） （b）F WF=D+W+150 （c）Dx Wx Fx 1500.460 （d）D W F联立（b）和d）求解得：W=87.3kmol/h， xW=0.0206， xD=0.928精馏段操作线方程；y n1

R xR1

x D 0.8xR1 x

0.1856W提馏段操作线方程；Wy

Lx Wxm1

V m V饱和蒸气进料，故q=0 V(RF， LLDR则 ym1

RD(R1)F

xm

WxW(R1)DW

1.534x0.011m回流比与最小回流比的比值；x yR D

q=0， y

0.4min

y x q Fq q由 y q

得 x 0.2125q 11)x qqRmin

0.9280.42.816， 0.40.2125

R 1.42min求由塔顶第二块板上升的气相组成。yE y

y20.6，mV1

yy11 211而 y 1

全回流时，y

y

2.47y21 11)x1

2 1

11)x1

11.47y2y 0.98， 代入上式可得： y 0.96931 2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/，含苯0.，要求塔顶馏出液中含苯0.（以上均为摩尔分率于90=2.，取回流比为最小回流比的1.5（）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成x2）最小回流比（3）精馏段操作线方程（4）w）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？）若改用饱和蒸汽进料，仍用）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成x；w由 A

Dx 10000.40.9D，得：D 400kmol/hFx 0.9FW=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算FxF

DxD

WxW得 x 0.44000.9)/6000.0667W（2）最小回流比；泡点进料x xq Fx

0.4

2.50.4y qq 11)xQ

0.62511.50.4x yR D

0.9

1.22min精馏段操作线方程；

y xq q

0.6250.4R1.5R 1.83xminxy n1

R xR1

D 0.646xR1

0.318提馏段操作线方程；VV(R2.834001132LLqFRDF1.8340010001732Wxy Wx

Lx

W

1732x

6000.0667则

V

V 1132

11321.53x0.0353m从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成y

2.50.0667 0.152w由操作线方程

11)xwy

11.50.06671.53x0.0353m1 m得 y 1.53x0.0353w 1x0.07631若改用饱和蒸汽进料，仍用中所用回流比，所需理论板数又为多少。饱和蒸气进料，q=0，y x 0.4q Fx由 y q

qq11)xQ

得x 0.21qx yR D q

0.9

2.63min

y xq

0.40.21因 RR ， 故 N min T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2.52原料液中汽相及液相的组成；PAGE7PAGE7最小回流比；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。（）设原料液液相组成为xF

，汽相组成为yF

（均为摩尔分率）xF

0.4则 2x1y

0.4 （1）3 F 3 F1y1F

2.5x F 1.5xF联立（1）式和（2）式，可得：xF

0.326 yF

0.548R

xDyqmin

y xq qq x因 q=2/3， y

x F （3）q1 q12.5xy11.5x联立（3）和（4）可得：xq0.950.548

0.326

（4）0.548q所以

min

0.5480.3260.2221.8精馏段操作线方程为 R=2×1.8=3.6R x 3.6 0.95y n1

R1

D x 0.783xR1 4.6 4.6

0.207y x 0.951 D2.5xy 1 则 x0.8841 11.5x1由 y 0.783x2 2.5x

10.207 得 y2

0.8990.8991

2 x 0.7811.5x 22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2%，试用计算方法求以下各项：每获得馏出液时原料液用量；R1.5，它相当于最小回流比的若干倍；R1.5时，精馏段需若干层理论板；PAGEPAGE9蒸汽相的组成。解（1）原料液用量依题意知馏出液量D1kmol，在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：FDW1W (a)Fx DxF D

WxW或 0.6F(b)由上二式解得，收集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3x以相对挥发度表示的相平衡关系为： y1

12x

(c)当x 0.6时，与之平衡的气相组成为： yF

3(0.6)12(0.6)

0.818由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：Rmin

yD

0.90.8180.273Rmin

1 x xD

0.90.6因此解得 R 0.376min故操作回流比为最小回流比的1.5 4倍0.376精馏段理论板数R1.5，相对挥发度3时，精馏段的平衡关系为式c所示，操作线为：yn1

R xR1

DxR1x 1.5 x1.51 n

0.91.5

0.6xn

0.36 (d)由于采用全凝器故y x1 D

0.9，将此值代入式c解得x1

0.75。然后再利用板的序号板的序号12y0.90.810.750.587<0.6式d算出y ，又利用式c算出x，直至算出的x等于或小于x 为止。兹将计算结果列于2 2 F本例附表中。上升到加料板的蒸汽相组成提馏段操作线方程为：LqF Wy/ x/ xs LqFW 2 LqFW W由于泡点进料，故q1。又 LRD1.5kmol 及WFD1.5210.52kmol将以上数据代入提馏段操作线方程：1.51.52 (0.52)(0.02)2y/23

1.51.520.52x/

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