最终版化工原理蒸馏习题详解Word文档格式.docx

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因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即

4.简述有哪几种特殊精馏方法？

它们的作用是什么？

1.恒沸精馏和萃取精馏。

对于形成恒沸物的体系，可通过参加第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于别离。

对于相对挥发度很小的物系，可参加第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于别离。

5．恒沸精馏原理

6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。

〔5分〕

1.漏液线〔气体流量下限线〕〔1分〕

2.雾沫夹带线〔气体流量上限线〕〔1分〕

3.液相流量下限线〔1分〕

4.液相流量上限线〔1分〕

5.液泛线〔1分〕

最适宜的区域为五条线相交的区域内。

7．进料热状况参数

8、平衡蒸馏原理

9、液泛的定义及其预防措施

10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。

11、什么是理想物系？

四计算题

1、用一精馏塔别离苯-甲苯溶液〔=2.5〕,进料为气液混合物，气相占50%〔摩尔分率,下同〕，进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：

塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？

〔2〕塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？

2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：

精馏段：

提馏段：

设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。

3、在连续精馏塔中别离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h，组成为含苯0.3〔质量分率，下同〕，塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于0.05，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。

（苯的相对分子量为78，甲苯92）

解：

〔5分〕

〔1〕

由得

〔2〕

又〔3〕

联立〔1〕、〔2〕、〔3〕得：

W=39.5kmol/h

D=17.8kmol/h

XD=0.952〔10分〕

4、用连续精馏塔别离某二元混合液，原料液流量为300kmol/h，露点〔饱和蒸汽〕进料，进料浓度为0.5，塔顶馏出液浓度为0.95，釜残液浓度为0.1，〔以上均为易挥发组分的摩尔分率〕。

操作条件下相对挥发度为2.0，塔顶采用全凝器，泡点回流。

回流比为最小回流比的1.29倍。

试求：

（1）最小回流比Rmin；

（2）离开第二层理论板的液体浓度〔由塔顶往下数〕。

5、用精馏塔别离某二元混合物，塔精馏段操作线方程为y=0.75x+0.205；

提馏段操作线方程为y=1.415x-0.041，试求：

（1）此塔的操作回流比R和馏出液组成xD；

（2）饱和液体进料条件下的釜液组成xW；

（3）饱和液体进料，馏出液量D为120kmol/h时所需原料液的量F。

6、在常压连续精馏塔中，别离两组分理想溶液，物系的平均相对挥发度为2，馏出液组成为0.94〔易挥发组分的摩尔分率，下同〕，釜残液组成为0.04，釜残液流量为150Kmol/h，回流比为最小回流比的1.2倍，且q线方程为y=6x–1.5,求：

1最小回流比；

2精馏段操作线方程；

3提馏段操作线方程。

1.q线方程与交点坐标为〔xq,yq〕

得

2．

精馏段操作线方程为：

1．得

全塔物料恒算：

代入数值计算得

提馏段操作线为，代入数值得提馏段操作线方程为：

7、氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进展别离，在精馏塔某一理论板n处，进入该塔板的气相组成为0.91〔摩尔分率,下同〕，从该塔板流出的液相组成为0.89，物系的相对挥发度为1.6，精馏段内的液气比为2/3〔摩尔比〕，试求：

〔1〕从第n板上升的蒸汽组成？

〔2〕流入第n板的液相组成？

〔3〕假设为泡点回流，求回流比并写出精馏段操作线方程？

1〕精馏操作达平衡时：

2〕由物料衡算方程：

得：

3〕

得L/D=R=2

8、用精馏塔别离某二元混合物，精馏段操作线方程为y=0.75x+0.205，提馏段操作线方程为

y=1.415x-0.041，求：

1．回流比R，塔顶组成XD，塔底残液组成XW。

2．XF=0.37，馏出液量D=120kmol/h时所需进料量F。

3．由及

提馏段操作线方程过〔xW,xW〕点，即xw=1.415xw-0.041得xw=0.1

2.即

解得

9、用板式精馏塔常压下别离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，相对挥发度α=2.50，进料量为140kmol/h，进料组成xF=0.5〔摩尔分数〕，饱和液体进料，塔顶馏出液中苯的回收率为0.98，塔釜采出液中甲苯回收率为0.95，提馏段液汽比L'

/V'

=5/4，求：

（1）塔顶馏出液组成xD及釜液组成xW；

（2）写出提馏段操作线方程；

（3）该塔的操作回流比及最小回流比

（4）试求出塔底最后一块塔板流出的液体组成。

[解]〔1〕依题意知：

塔顶回收率

塔釜回收率

对全塔进展物料衡算有

联立

（1）

（2）（3）（4）解得

〔2〕提馏段操作线方程为

，又因为

所以有，由于，，故有

即

解得回流比R=2.77，因此有

所以提馏段操作线方程为

〔3〕已求出回流比

由于进料热状况参数q=1，所以q线与平衡线交点的横坐标为，交点的纵坐标为

于是有

〔3〕再沸器相当于一个理论级，即釜内产出的气相组成yW与xW为平衡关系，满足相平衡方程

进入再沸器的液相组成xn与yn之间应符合提馏段操作线方程，即有

解得〔5分〕

10、在连续精馏塔中别离某组成为0.5〔易挥发组分的摩尔分数，下同〕的两组分理想溶液。

原料液于泡点下进入塔内。

塔顶采用分凝器和全凝器。

分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。

塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为96%。

假设测得塔顶第一层塔板的液相组成为0.79，试求：

〔1〕、操作回流比和最小回流比；

〔2〕、假设馏出液量为100kmol/L，那么原料液流量为多少？

11、在常压连续精馏塔中别离两组分理想溶液。

进料量为100kmol/h，组成为0.35〔易挥发组分的摩尔分率，下同〕，饱和蒸汽进料，塔顶全凝器，泡点回流，馏出液流量为35kmol/h，物系的平均相对挥发度为2.5。

精馏段操作线方程为

（1）提馏段操作线方程；

〔6分〕

（2）自塔顶第1层板下降的液相组成为0.90时的汽相默弗里板效率。

四、计算题：

.〔12分〕

〔1〕〔6分〕由精馏段操作线方程为

得：

〔2分〕

由物料衡算方程：

〔2分〕

由饱和蒸汽进料q=0，那么〔1分〕

提馏段操作线方程〔1分〕

〔2〕〔6分〕由汽相默弗里板效率

对于第一块板，

实际上升的y1〔1分〕

〔1分〕

在常压连续精馏塔内别离某理想二元混合物。

进料量为100kmol/h，其组成为0.55〔摩尔分率，下同〕；

釜残液流量为45kmol/h，其组成为0.05；

进料为泡点进料；

塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.6倍；

物系的平均相对挥发度为2.0。

〔1〕计算易挥发组分的收率；

〔5分〕〔2〕求出精馏段操作线方程。

〔10分〕

解:

F=100Kmol/h,xF=0.55,W=45Kmol/h,xw=0.05,D=55Kmol/h.

（1）易挥发组分的收率

所以：

（2分）

〔3分〕

（2）泡点进料

相对挥发度

平衡线方程：

对于进料xF=0.55时，〔2分〕

最小回流比时，〔2分〕

所以：

实际回流比：

精馏段操作线方程：

四、〔20分08考研〕在一连续精馏塔中别离苯-甲苯溶液。

塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。

进料中含苯35%〔摩尔分数，下同〕，进料量为100kmol/h，以饱和蒸气状态进入塔中部。

塔顶馏出液量为40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于5%，采用的回流比R=1.54Rmin，系统的相对挥发度为2.5。

〔1〕回流比R；

〔2〕精馏段和提馏段的操作线方程；

〔3〕塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；

〔4〕假设该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。

四、（20分05考研）用连续精馏塔别离某双组分物系，原料液组成为0.20〔摩尔分率，下同〕，流量为150kmol/h。

根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液局部入塔作回流L,局部作为产品D2,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品D1。

要求产品D1的组成不小于0.9，塔釜残液组成不大于0.05。

操作中取L/D1=1.5,D2/D1=1/4,物系相对挥发度为2.47,流程如下图。

〔1〕馏出液流量D1、D2及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量V1?

〔2〕精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？

〔3〕假设塔顶只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组成分别为0.82,0.75，求下一板的气相默弗里板效率？

四、（20分，06考研〕在一具有N块理论板的精馏塔中别离苯-甲苯混合液。

进料量F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分率xF=0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板〔从上往下数〕，塔釜上升蒸气量V'

=140kmol/h，回流比R=2.11。

已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为xD=0.901。

苯-甲苯体系的相对挥发度α=2.47。

（1）精馏段、提馏段的操作线方程；

〔2〕离开第1~4块理论板的苯的液相组成；

〔3〕此时加料位置是否适宜？

五、〔20分，07考研〕如下图，别离某二元体系的精馏塔共有一块塔板，一个再沸器和一个全凝器，料液以饱和液体状态连续向塔釜进料，进料流率为80kmol/h，组成为0.45〔摩尔分率，下同〕，二元体系相对挥发度α＝4，塔顶、底产品组成分别为0.65和0.2，回流比为1。

求〔1〕该块塔板上的气相单板效率Emv和液相单板效率Eml各是多少？

〔2〕冷凝器冷凝液流率和再沸器气化流率分别是多少kmol/h？