精馏含答案.docx
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精馏含答案
1、什么就是蒸馏操作？
２、蒸馏与精馏有何区别?
3、如何选定蒸馏操作压强？
４、何谓挥发度与相对挥发度？
5、何谓非理想溶液?
它们得特点就是什么?
6、溶液得气液相平衡得条件就是什么?
7、什么就是回流？
精馏操作过程中回流有什么作用？
8、什么就是全回流操作？
主要应用?
９、从t-x－ｙ图上简述精馏得理论基础?
１0、何谓理论板？
理论塔板数就是如何求取得?
11、精馏塔为什么要设蒸馏釜或再沸器？
12、什么位置为适宜得进料位置？
为什么?
1３、q值得物理意义就是什么？
不同进料状态下得q值怎样?
14、用图解法求理论塔板数时,为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？
15、恒縻尔流假设得内容？
16、为使恒摩尔流假设成立,精馏过程须满足什么条件？
１7、化工生产中，对精馏塔板有哪些要求？
18、何谓液泛、夹带、漏液现象？
１９、一正在运行得精馏塔,由于前段工序得原因,使料液组成下降,而F、ｑ、R、仍不变，试分析L、V、、Ｄ、W及、将如何变化？
19、解:
分析，因为、ｑ、Ｆ不变,则：
V不变;
分析 因Ｒ不变,V不变,则D不变;
分析Ｆ不变,D不变,则W不变;
分析R不变,D不变,则L不变；
分析不变,Ｗ不变，则L}不变;
因为R不变,所以L/V不变;因为、Ｗ不变，所以/不变；而精馏段与提馏段得理论塔板数也不变,由 下降,可得：
减少、也减少。
从物料衡算得角度来分析,因为F、D、W都不变,，所以下降,可得:
减少、也减少。
20、某分离二元混合物得精馏塔,因操作中得问题,进料并未在设计得最佳位置,而偏下了几块板。
若Ｆ、、q、Ｒ、均同设计值,试分析L、Ｖ、、D、W、及、得变化趋势?
（同原设计值相比）
2０、解:
分析、ｑ、F不变,则V不变;
分析R不变,V不变,则Ｄ不变;
分析Ｒ不变，D不变,则L不变；
分析L不变,q、F不变，则不变；
分析F、D不变，则Ｗ不变;
21、设计一精馏塔,其物料性质、进料量及组成、馏出液及釜液组成、回流比、冷却水温度、加热蒸汽压力均不变。
当进料状态由泡点进料改为饱与蒸汽进料时，塔板数就是否相同？
再沸器所需蒸汽量就是否改变？
２2、有一正在操作得精馏塔分离某混合液。
若下列条件改变,问馏出液及釜液组成有何改变？
假设其她条件不变，塔板效率不变。
（１）回流比下降;
（1）原料中易挥发组分浓度上升;
（2）进料口上移。
解:
（１）回流比下降,馏出液组成减小,釜液组成增大。
（2） xF上升,馏出液组成增大,釜液组成增大。
（３）馏出液组成减小,釜液组成增加。
２3、在精馏塔操作中,若F、V维持不变，而xF由于某种原因降低,问可用哪些措施使xD维持不变?
并比较这些方法得优缺点。
解：
可以采用以下措施。
（１）增大回流比R,但会减少塔顶产品产量
（２）降低进料管位置,缺点就是釜液组成增大,使塔底产品纯度下降
（3）减少进料得焓（如有可能,即原来得料液通过预热得,降低其预热程度），即相当于增大提馏段回流比,但以减小塔顶产品产量为代价。
可根据允许付出得代价,选择其中一法,或同时用多于一法得组合。
附答案
1、蒸馏就是分离液体混合物得单元操作。
利用混合物中各组分间挥发度不同得性质，通过加入或取出热量得方法，使混合物形成气液两相,并让它们相互接触进行质量传递，致使易挥发组分在气相中增浓，难挥发组分在液相中增浓,实现混合物得分离,这种操作统称为蒸馏。
2、蒸馏就是这种单元操作得总称,精馏就是其中一类,具体地说蒸馏按其操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏与特殊蒸馏等。
简单蒸馏与平衡蒸馏适用于易分离物系或分离要求不高得场合;精馏适用于难分离物系或对分离要求较高得场合；特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离得物系。
工业生产中以精馏得应用最为广泛。
蒸馏与精馏得根本区别就是精馏具有回流，因此精馏称为具有回流得蒸馏。
３、操作压强对物系得相平衡及蒸馏操作经济性等都有影响,压强就是由经济衡算或比较来加以确定得。
简而言之,蒸馏按其操作压强可分为常压蒸馏、减压蒸馏与加压蒸馏。
工业生产中多采用常压蒸馏。
对在常压下物系得沸点较高,或在高温下易发生分解、聚合等现象得物系（即热敏性物系）,常采用减压蒸馏。
对常压下物系得沸点在室温以下得混合物或为气态混合物,则采用加压蒸馏。
4、气相中某一组分得蒸汽压与它在与气相平衡得液相中得摩尔分率之比称为该组分得挥发度。
两个组分之间得挥发度之比称为相对挥发度。
5、溶液中不同组分分子之间得吸引力与纯组分分子间得吸引力不相等得溶液称为非理想溶液。
其特点就是都不服从拉乌尔定律，大多数都具有共沸点。
6、气液两相处于同一系统压强下，且温度相等;溶液中任一组分从液相逸出到气相分子得数量相等。
7、在精馏操作中,将一部分塔顶馏出液返回塔内得过程称之为回流。
在精馏操作中，回流得第一个作用就是为第一块塔板提供轻组分与下降液体，维持塔板上气液平衡，保持部分汽化得液体维持一定水平,防止像简单蒸馏那样轻组分越蒸越少,不能连续进行。
回流得第二个作用就就是实现部分冷凝得冷却剂，由于有塔顶回流与各层塔板下降得液体存在，才能使上升蒸汽实现部分冷凝。
８、精馏塔塔顶上升蒸汽经全凝器冷凝后,冷凝液全部回流至塔内,称为全回流。
全回流时回流比为无限大。
全回流操作主要应用在：
精馏塔得开工阶段,开工时采用全回流操作,既可减少精馏塔得稳定时间,又可降低不合格产品得采出量;精馏塔得实验研究,如塔板效率得测定，塔性能得测定等。
9、从t－x－y图上进行分析，将蒸汽进行多次得部分冷凝操作,可得到几乎纯得易挥发组分,同样,将液体进行多次得汽化操作,可得到几乎纯得难挥发组分,考虑到能量得综合利用，将汽化与冷凝操作组合在一起,即同时进行多次得部分汽化与部分冷凝操作，可将混合物分离成几乎纯态组分。
10、理论板:
离开这一块得气液相组成满足平衡关系得块。
求法：
逐板法、图解法、简捷法。
11、精馏过程就是一个传质、传热同时进行得过程,蒸馏釜或再沸器则就是为传热提供热源,为传质提供上升蒸汽,并逐个通过每层塔板进行气液相接触,以完成部分汽化与部分冷凝,保证精馏操作得正常进行。
没有蒸馏釜或再沸器,蒸馏操作将无法进行。
12、跨过两操作线交点得梯级所对应得位置即为适宜得进料位置。
此时所需得理论塔板数为最少。
13、汽化千摩尔原料液所需得热量与原料液得千摩尔汽化潜热之比值。
饱与液体:
g＝1;饱与蒸汽:
g=ｏ;气液混合物:
0g＞1;过热蒸汽g＜0。
14、在绘三角形梯级时,使用了一次平衡关系与一次操作线关系,而逐板法求理论塔板数时，每跨过一块塔板时,都使用了一次平衡关系与一次操作线关系,因此我们可以说每绘一个三角形梯级即代表了一块理论板。
15、恒縻尔汽化流:
在塔得精馏段内,从每一块塔板上上升得蒸汽得縻尔（千）流量皆相等,提馏段也就是如此,但两段得蒸汽流量不一定相等。
恒縻尔溢流:
在塔得精馏段内，从每一块塔板上下降得液体得縻尔（千）流量皆相等,提馏段也就是如此,但两段得液体流量不一定相等。
16、精馏过程须满足以下条件:
各组分得摩尔汽化潜热相等;汽液接触时,因温度不同而交换得显热可以忽略;塔设备保温良好，热损失可以忽略。
17、在化工生产中,要求精馏塔板板效率高,生产能力大,操作稳定、弹性大,塔板压降小，结构简单、制造维修方便,造价低。
１8、 塔内出现积液，直至整个塔内充满液体得现象称为液泛。
有溢流液泛与夹带液泛。
溢流液泛:
塔内液体流量超过降液管得最大液体通过能力而产生得液泛。
夹带液泛:
由于过量雾沫夹带引起得液泛。
夹带:
有液沫夹带与泡沫夹带。
液沫夹带:
液沫夹带就是上升得气流,带着液滴在板间得空间上升,液滴来不及沉降分离，而随气体进入上一层塔板,这种现象叫液沫夹带。
泡沫夹带:
就是气泡随着板上液流进入降液管,由于停留时间不够,而随液体进入下一层塔板得现象叫泡沫夹带。
泄漏:
液体不经正常得降液管通道流到下一层塔板得现象。
１.在1０1、3kPa时正庚烷与正辛烷得平衡数据如下:
温度/℃
液相中正庚烷得摩尔分数
气相中正庚烷得摩尔分数
９8、4
1、0
1、0
１05
０、656
0、81
1１0
0、4８7
0、673
１15
０、３1１
０、４91
120
0、1５7
0、280
１25、6
０
０
试求:
（１）在压力1０１、3 ｋPａ下，溶液中含正庚烷为0、35（摩尔分数）时得泡点及平衡蒸汽得瞬间组成？
（2）在压力10１、３kPa下被加热到117℃时溶液处于什么状态?
各相得组成为多少?
（3）溶液被加热到什么温度时全部气化为饱与蒸汽？
解:
t-x-ｙ图
由ｔ-x-y图可知
（1）泡点为114℃，平衡蒸汽得组成为０、５４（摩尔分数）；
（2）溶液处于汽液混合状态,液相组成为0、24（摩尔分数），气相组成为0、４2（摩尔分数）;
（3）溶液加热到1１９℃时全部汽化为饱与蒸汽。
2.根据某理想物系得平衡数据,试计算出相对挥发度并写出相平衡方程式。
温度/℃
pAo/kPa
ｐBｏ/kPa
70
12３、3
３１、2
8０
18０、4
４7、6
90
２５2、6
70、１
100
3４９、8
１０1、3
解:
温度/℃
70
80
9０
100
3、952
3、７90
３、6０3
３、453
（1）
（2）
3、今有苯酚与对苯酚得混合液。
已知在390K,总压1０1、3KＰａ下,苯酚得饱与蒸汽压为11、58Kpa,对苯酚得饱与蒸汽压为8、76Kpａ,试求苯酚得相对挥发度?
解:
苯酚得挥发度用,对苯酚得挥发度用
相对挥发度为:
而
同理:
则
苯酚得相对挥发度为1、32。
４、在连续精馏塔中分离含苯50%（质量百分数，下同）得苯—甲苯混合液。
要求馏出液组成为98%,釜残液组成为1％。
试求苯得回收率?
解：
已知:
进料组成:
馏出液组成:
釜残液组成:
题中未给原料液流量,一般设原料液流量为
由物料料衡算:
得:
得：
回收率:
答:
苯得回收率为99%。
5、在一常压连续精馏塔中,分离某理想溶液,原料液浓度为０、4,塔顶馏出液为0、95（均为易挥发组份得縻尔分率）。
回流比为最小回流比得１、5。
每千縻尔原料变成饱与蒸汽所需热量等于原料液得千縻尔汽化潜热得１、2倍。
操作条件下溶液得相对挥发度为2,塔顶采用全冷器，泡点回流。
试计算由第二块理论板上升得气相组成？
解:
已知:
;;；
相平衡关糸:
q线方程:
相平衡关糸与q线方程联合求解得：
，
回流比：
精馏段操作线方程:
,，解得：
答:
精馏段第二块得气相物料组成为0、９２６。
6、某二元混合物在连续精馏塔中分离,饱与液体进料,组成为,塔
顶馏出液组成为０、９,釜液组成为0、0５,（以上均为易挥发组分得縻尔分率），相对挥发度为３，回流比为最小回流比得2倍。
塔顶设全凝器,泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热。
试求:
进入第一块理论板得气相浓度？
离开最后一块理论板得液相浓度？
答１３解：
以为准,,。
得:
。
相平衡关糸为:
。
q线为:
,则,,。
最小回流比为:
。
。
精馏段操作线方程为:
。
,,，。
同理提馏段操作线方程为:
。
而塔釜相当于一块理论板。
，。
。
答进入第一层理论板得气相浓度为;离开最后一层理论板得液相浓度为。
7、图示得精馏塔就是由一只蒸馏釜与一块实际板所组成。
料液由塔顶加入,泡点进料， ,今测得塔顶易挥发组分得回收率为8０%,糸统得相对挥发度为。
且
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩ ﻩﻩﻩﻩﻩﻩ ﻩﻩ
求:
残液组成 与该块塔板得液相默夫里效率?
（蒸馏釜可视为一块理论板）。
答塔釜浓度为，液相组成表示得默夫里效率为5７、3%。
8、根据下图，
（1）写出两操作线方程,（２）画出理论塔板数,并说出加料位置？
（3）写出塔顶、塔釜产物得组成?
解:
从图中可读出
,，,得：
则精馏段操作线方程为：
设提馏段操作线方程为
得：
；得:
提馏段操作线方程为:
理论塔板数为8,第5块板为加料板。
塔顶塔釜组成为：
，。
答精馏段操作线方程为，提馏段操作线方程为;理论塔板数为8,第5块板为加料板;塔顶塔釜组成为:
。
9.用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合液,原料中含苯0、４（摩尔分数,下同）,要求塔顶馏出液中含苯0、９7,釜液中含苯0、０2,若原料液温度为25℃,求进料热状况参数q为多少？
若原料为气液混合物,气液比为3:
４,q值为多少?
附表常压下苯-甲苯得平衡数据
温度／℃
液相中苯得摩尔百分数
气相中苯得摩尔百分数
温度/℃
液相中苯得摩尔百分数
气相中苯得摩尔百分数
８０、２
1
1
100
0、256067
0、４５2８２4
84、1
0、822807
0、9２235９
１04
０、155１８6
０、3０5２56
88、０
0、65８９17
０、８２9677
108
0、05８14９
0、1２693１
９2、0
0、5０７78
0、72020２
110、4
0
０
9６、０
0、３7６028
0、5９5677
解:
由附图所示得苯-甲苯t-x-ｙ图得泡点温度为９4、5℃。
查得:
r苯＝r甲苯=３10１８、3ｋＪ/kｍol,
平均温度ｔ=（２5+94、５）/2=5９、75℃
苯得比热容:
甲苯得比热容:
原料液得平均比热容：
汽液混合物:
10.用一连续操作得精馏塔分离丙烯-丙烷混合液,进料含丙烯0、８（摩尔分数,下同），常压操作,泡点进料，要使塔顶产品含丙烯０、95，塔釜产品含丙烷0、9５,物系得相对挥发度为1、16,试计算:
（1）最小回流比;
（2）所需得最少理论塔板数。
解:
（1）泡点进料，q＝1则xq＝xＦ=0、8
（2）全回流时得最小理论板数
１0、一个只有提馏段得精馏塔,组成为０、５（摩尔分数,下同）得饱与液体自塔顶加入，若体系得相对挥发度为２、5,塔底产品组成控制为0、０3,当塔顶回流比为0、27时,求:
（1） 塔顶组成得最大可能值;
（2）若要求塔顶产品组成达到0、８,回流比至少为多少?
解
（1）塔顶产品得极限组成
由总物料衡算得， ﻩﻩ ﻩ（a）
设进料与回流得混合液得组成为，则提馏段操作线方程为
将、及代入上式可得,
即 ﻩﻩﻩ （b）
按上升蒸汽与下降达到汽液,平衡得假定,则,即
ﻩﻩﻩ （ｃ）
式（ａ）（b）（c）联立求解，得,,
按此题得要求,即使塔为无限高,所得塔顶产品组成也只能达到0、7４
（2）产品合格时得最小回流比
按考虑，即为满足产品合格得最小回流比。
再由 解得。
将、代入提馏段操作线方程
则
解得所需最小回流比
12.用常压精馏塔分离苯与甲苯混合液。
已知精馏塔每小时处理含苯0、44（摩尔分数,下同）得混合液１00kmｏl,要求馏出液中含苯0、９7５,残液中含苯０、０235。
操作回流比为3、5,采用全凝器,泡点回流。
物系得平均相对挥发度为２、47。
试计算泡点进料时以下各项：
（1）理论板数与进料位置;
（2）再沸器热负荷与加热蒸汽消耗量,加热蒸汽绝压为200kPa；
（3）全凝器热负荷与冷却水得消耗量（冷却水进、出口温度t１=25℃,t2=４0℃）。
（４）改为温度为3０℃得冷液回流,其她条件不变，上述结果怎样变化?
课本p2６
（5）若改为温度30℃得冷液进料,上述结果如何变化？
已知苯与甲苯得汽化热为427kＪ/kg与410kＪ/kｇ,水得比热为４、17kJ/（kg、℃）,绝压为２00kPa得饱与水蒸气潜热为22０５kJ/kg。
再沸器与全凝器得热损失忽略。
常压下苯-甲苯得平衡数据
温度／℃
液相中苯得摩尔百分数
气相中苯得摩尔百分数
温度／℃
液相中苯得摩尔百分数
气相中苯得摩尔百分数
８0、2
1
１
１00
0、2５6067
0、45２8２4
8４、1
0、82280７
0、9223５9
1０4
0、15518６
０、3052５６
８8、0
０、65８917
0、8２9677
１08
0、0５8１49
０、1２693１
92、0
０、5０778
０、7２020２
1１0、４
0
０
96、0
0、3７６02８
0、５９5677
解:
（１）理论板数与加料板位置
根据物系得相对挥发度,在x-y图上标绘平衡曲线与对角线,如本题附图6-２６所示。
精馏段操作线截距
在附图6-26上连接点（0、975,0、97５）与（0,0、21７）,即为精馏段操作线ac。
泡点进料,q线为通过ｘF＝０、４４得垂线ed,连接点b（0、02３5, 0、０23５）与点d,即为提馏段操作线。
按图解法在附图6-26上画梯级，图解得理论板数为11（不包括再沸器）,第六块理论板为进料板。
（２）、再沸器热负荷与加热蒸汽消耗量
先由物料衡算求D与W,即
则:
联立求解得：
精馏段上升蒸汽量:
提馏段上升蒸汽量:
因釜残液中苯含量很低,故可近似按甲苯计算,再沸器得热负荷为:
水蒸气消耗量为:
（３）全凝器热负荷与冷却水消耗量
因馏出液中甲苯含量很低,故可近似按纯苯计算，全凝器热负荷为:
冷却水消耗量为：
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