蒸馏.docx
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蒸馏
一、单选题
1.蒸馏是分离()混合物的单元操作。
B
A气体;B液体;C固体;D刚体。
2.蒸馏是利用各组分的()不同的特性实现分离的目的。
C
A溶解度;B等规度;C挥发度;D调和度。
3.在二元混合液中,()的组分称为易挥发组分。
A
A沸点低;B沸点高;C沸点恒定;D沸点变化。
4.在二元混合液中,沸点低的组分称为()组分。
C
A可挥发;B不挥发;C易挥发;D难挥发。
5.在二元混合液中,()的组分称为难挥发组分。
B
A沸点低;B沸点高;C沸点恒定;D沸点变化。
6.在二元混合液中,沸点高的组分称为()组分。
D
A可挥发;B不挥发;C易挥发;D难挥发。
7.()是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
A
A液相回流;B进料;C侧线抽出;D产品提纯。
8.液相回流是保证()过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
B
A吸收;B精馏;C传热;D过滤。
9.在()中溶液部分气化而产生上升蒸气,是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
C
A冷凝器;B蒸发器;C再沸器;D换热器。
10.在再沸器中溶液()而产生上升蒸气,是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
C
A部分冷凝;B全部冷凝;C部分气化;D全部气化。
11.在再沸器中溶液部分气化而产生(),是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
D
A上升物料;B上升组分;C上升产品;D上升蒸气。
12.再沸器的作用是提供一定量的()流。
D
A上升物料;B上升组分;C上升产品;D上升蒸气。
13.()的作用是提供一定量的上升蒸气流。
C
A冷凝器;B蒸发器;C再沸器;D换热器。
14.()的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。
A
A冷凝器;B蒸发器;C再沸器;D换热器。
15.冷凝器的作用是提供()产品及保证有适宜的液相回流。
B
A塔顶气相;B塔顶液相;C塔底气相;D塔底液相。
16.冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的()回流。
B
A气相;B液相;C固相;D混合相。
17.在精馏塔中,原料液进入的那层板称为()。
C
A浮阀板;B喷射板;C加料板;D分离板。
18.在精馏塔中,加料板以上的塔段称为()。
A
A精馏段;B提馏段;C进料段;D混合段。
19.在精馏塔中,加料板以下的塔段(包括加料板)称为()。
B
A精馏段;B提馏段;C进料段;D混合段。
20.在精馏塔中,加料板()的塔段称为精馏段。
A
A以上;B以下;C以外;D以内。
21.在精馏塔中,加料板()的塔段(包括加料板)称为提馏段。
B
A以上;B以下;C以外;D以内。
22.()是指离开这种板的气液两相相互成平衡,而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
C
A浮阀板;B喷射板;C理论板;D分离板。
23.理论板是指离开这种板的()相互成平衡,而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
D
A气固两相;B液固两相;C气液固三相;D气液两相。
24.理论板是指()这种板的气液两相相互成平衡,而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
A离开;B进入;C混合;D接触。
A
25.理论板是指离开这种板的气液两相相互(),而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
B
A混合;B成平衡;C接触;D分离。
26.回流比的()值为全回流。
A
A上限;B下限;C平均;D混合。
27.回流比的上限值为()。
C
A内回流;B外回流;C全回流;D最小回流比。
28.回流比的()值为最小回流比。
B
A上限;B下限;C平均;D混合。
29.回流比的下限值为()。
D
A内回流;B外回流;C全回流;D最小回流比。
30.某二元混合物,进料量为100kmol/h,xF=0.6,要求塔顶xD不小于0.9,则塔顶最大产量为()。
B
A60kmol/h;B66.7kmol/h;C90kmol/h;D100kmol/h。
二、填空题
1.蒸馏是分离()最常用的方法。
液相混合物
2.蒸馏是利用溶液中各组分()的差异,使各组分得到分离。
沸点
3.利用溶液中各组分沸点的差异而将其分离的操作称为()。
蒸馏
4.溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为()温度。
泡点
5.气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为()温度。
露点
6.对于二元理想溶液,若轻组分含量越高,则泡点温度()。
越低
7.对于二元理想溶液,若轻组分含量(),则泡点温度越低。
越高
8.对于二元理想溶液,若重组分含量越高,则泡点温度()。
越高
9.对于二元理想溶液,若重组分含量(),则泡点温度越低。
越低
10.对于二元理想溶液,α大,说明该物系()。
容易分离
11.对于二元理想溶液,相对挥发度大,说明该物系()。
容易分离
12.对于二元理想溶液,x-y图上的平衡曲线离对角线越近,说明该物系()。
不容易分离
13.在相同的外压及温度下,沸点越低的物质其饱和蒸气压()。
越高
14.在相同的外压及温度下,沸点越低的物质()挥发。
容易
15.完成一个精馏操作的两个必要条件是()和塔底上升蒸气。
塔顶液相回流
16.完成一个精馏操作的两个必要条件是()液相回流和塔底上升蒸气。
塔顶
17.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶()回流和塔底上升蒸气。
液相
18.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相()和塔底上升蒸气。
回流
19.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和()。
塔底上升蒸气
20.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和()上升蒸气。
塔底
21.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底()蒸气。
上升
22.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底上升()。
蒸气
23.为完成精馏操作,需要在()设置冷凝器。
塔顶
24.为完成精馏操作,需要在塔顶设置()。
冷凝器
25.为完成精馏操作,需要在()设置再沸器。
塔底
26.为完成精馏操作,需要在塔底设置()。
再沸器
27.设计一精馏塔时,回流比选的大,则塔板数()。
少
28.精馏操作中,回流比的上限称为()。
全回流
29.精馏操作中,回流比的下限称为()。
最小回流比
30.精馏操作中,全回流时塔顶的产品量()。
为零
31.精馏操作中,再沸器相当于一块()板。
理论板
32.用逐板计算法求理论板层数时,用一次()方程就计算出一层理论板。
相平衡
33.用图解法求理论板层数时,()代表一层理论板。
一个梯级
34.精馏操作中,当q=0.6时,表示进料中的()含量为60%。
液相
35.对于正在操作中的精馏塔,若加大操作回流比,则塔顶产品浓度会()。
提高
三、简答
1.简述简单蒸馏与精馏的区别。
简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝,而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。
2.完成一个精馏操作需要哪两个必要条件?
需要塔顶液相回流与塔底上升的蒸气。
3.精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器?
冷凝器提供液相产品与液相回流,再沸器提供塔内上升的蒸气。
4.设计一精馏塔时,回流比选取的大小对塔板数有何影响?
回流比越大,达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。
5.精馏操作中,回流比的上、下限各是什么情况?
上限是全回流,下限是最小回流比。
6.精馏操作中,在下限操作时,能否达到所要求的分离精度?
为什么?
不能,若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板,实际上是不可能的。
7.精馏操作中,在上限操作时对实际生产有无意义?
一般在什么情况下采用?
在上限操作时,产品量为零,对实际生产无意义,一般在科研、装置开工期间或紧急停工时采用。
8.什么是理论板?
理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡,而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
9.为什么再沸器相当于一块理论板?
在再沸器中,物料又一次部分气化,气液两相达到平衡,与理论板的效果相同。
10.用逐板计算法求理论板层数时,为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板?
使用一次相平衡方程,就意味着物料达到一次气液平衡,就相当于越过一块理论板。
11.用图解法求理论板层数时,为什么一个梯级代表一层理论板?
每一个梯级与平衡线相交一次,表示汽、液两相达到一次平衡,因此代表一层理论板。
12.对于正在操作中的精馏塔,若改变其操作回流比,对塔顶产品浓度会有何影响?
回流比越大,塔顶产品浓度越高。
13.设计一精馏塔时,进料量对塔板层数有无影响?
为什么?
进料量对塔板层数无影响,影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热状况以及回流比。
14.用q代表进料热状况,说明q=0,q=1,0<q<1时的意义。
q=0表示饱和气相进料,q=1表示饱和液相进料,0<q<1表示气液混合进料。
15.塔板的作用是什么?
塔板的作用是提供气液接触的场所。
四、计算
1.苯和甲苯在92℃时的饱和蒸气压分别为143.73kN/m2和57.6kN/m2。
求:
苯的摩尔分率为0.4,甲苯的摩尔分率为0.6的混合液在92℃时各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸气组成。
此溶液可视为理想溶液。
解:
由拉乌尔定律PA=143.73×0.4=57.492kN/m2,PB=57.6×0.6=34.56kN/m2
系统压力P=PA+PB=57.492+34.56=92.052kN/m2
平衡蒸气组成YA=PA/P=57.492/92.052=0.625,YB=PB/P=34.56/92.052=0.375
2.将含24%(摩尔百分数,下同)易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。
要求馏出液含95%易挥发组分,釜液含3%易挥发组分。
送至冷凝器的蒸气量为850kmol/h,流入精馏塔的回流液为670kmol/h。
求:
(1)每小时能获得多少kmol的馏出液?
(2)回流比为多少?
(3)塔底产品量?
解:
(1)V=L+D,D=V-L=850-670=180kmol/h
(2)R=L/D=670/180=3.72
(3)F=D+W,FXF=DXD+WXW
即F=180+W,0.24F=0.95×180+(F-180)×0.03
解得F=788.6kmol/h,W=788.6-180=608.6kmol/h
3.每小时将15000kg含苯40%(质量%,下同)和甲苯60%的溶液在连续精馏塔中进行分离,要求釜残液中含苯不高于2%,塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。
求馏出液和釜残液的流量和组成,以摩尔流量和摩尔流率表示。
(苯的分子量为78,甲苯的分子量为92)
解:
进料组成
釜残液组成
原料液的平均分子量MF=0.44×78+0.56×92=85.8kg/kmol
进料量F=15000/85.8=175kmol/h
由题意DxD/FxF=0.971
所以DxD=0.971×175×0.44(a)
全塔总物料衡算为D+W=175(b)
全塔苯的衡算为DxD+0.0235W=175×0.44(c)
联立式a、b、c,解得W=95kmol/h
D=80kmol/h
xD=0.935
4.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。
已知原料液流量F为4000kg/h,组成xF为0.3(二硫化碳的质量分率,下同)。
若要求釜液组成xw不大于0.05,馏出液中二硫化碳的回收率为88%,求馏出液的流量和组成,分别以摩尔流量和摩尔流率表示。
(二硫化碳的分子量为76,四氯化碳的分子量为154)
解:
进料组成
釜残液组成
原料液的平均分子量MF=0.4648×76+0.5352×154=117.75kg/kmol
进料量F=4000/117.75=33.97kmol/h
由题意DxD/FxF=0.88
所以DxD=0.88×33.97×0.4648(a)
全塔总物料衡算为D+W=33.97(b)
全塔苯的衡算为DxD+0.0964W=33.97×0.4648(c)
联立式a、b、c,解得W=19.65kmol/h
D=14.32kmol/h
xD=0.97(摩尔分率)
5.氯仿(CHCl3)和四氯化碳(CCl4)的混合物在一连续精馏塔中分离。
馏出液中氯仿的浓度为0.95(摩尔分率),馏出液流量为50kmol/h,平均相对挥发度
=1.6,回流比R=2。
求:
(1)塔顶第二块塔板上升的气相组成;
(2)精馏段各板上升蒸气量V及下降液体量L(以kmol/h表示)。
氯仿与四氯化碳混合液可认为是理想溶液。
解:
(1)由题知,y1=xD=0.95,R=2
由相平衡方程
,得
即
由精馏段操作线方程
则
(2)V=L+D,L/D=R,V=(R+1)D
∴V=3×50=150kmol/h,L=2×50=100kmol/h
6.一连续精馏塔,泡点进料。
已知操作线方程如下:
精馏段y=0.8x+0.172
提馏段y=1.3x–0.018
求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。
解:
由精馏段操作线方程
,得R=4;
,得xD=0.86
将提馏段操作线方程与对角线方程y=x联立
解得x=0.06,即xw=0.06
将两操作线方程联立
解得x=0.38
因是泡点进料,q=1,q线垂直,两操作线交点的横坐标即是进料浓度,
∴xF=0.38
7.某连续精馏操作中,已知操作线方程为:
精馏段:
y=0.723x+0.263
提馏段:
y=1.25x–0.0187
若原料液于露点温度下进入精馏塔中,求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。
解:
由精馏段操作线方程
,得R=2.61;
,得xD=0.95
将提馏段操作线方程与对角线方程y=x联立
解得x=0.07,即xw=0.07
将两操作线方程联立
解得x=0.535,y=0.65
因是露点进料,q=0,q线水平,两操作线交点的纵坐标即是进料浓度,
∴xF=0.65
8.用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混合液。
原料液中含A0.44,馏出液中含A0.957(以上均为摩尔分率)。
已知溶液的平均相对挥发度为2.5,最小回流比为1.63,说明原料液的热状况,并求出q值。
解:
采用最小回流比时,精馏段操作线方程为
即
由相平衡方程
,得
联立两方程
,解得x=0.367,y=0.592
此点坐标(0.367,0.592)即为(xq,yq)。
因xF=0.44,即xq<xF<yq,说明进料的热状况为气液混合进料。
由q线方程
,
此线与平衡线的交点即是操作线与平衡线的交点
有
解出q=0.676
9.今有含苯40%和甲苯60%(摩尔百分数,下同)的混合液,欲用精馏塔分离出含苯95%的塔顶产品。
进料为饱和液体,塔内平均相对挥发度为2.5。
若操作回流比取为最小回流比的1.5倍,写出精馏段操作线方程。
此溶液可视为理想溶液。
解:
因是泡点进料,xq=xF
由相平衡方程
最小回流比
回流比R=1.5Rmin=1.5×1.44=2.16
精馏段操作线方程
10.用连续精馏塔每小时处理100kmol含苯40%和甲苯60%的混合物,要求馏出液中含苯90%,残液中含苯1%(组成均以mol%计),求:
(1)馏出液和残液的流率(以kmol/h计);
(2)饱和液体进料时,若塔釜的气化量为132kmol/h,写出精馏段操作线方程。
解:
(1)
代入数据
解此方程组,得D=43.8kmol/h,W=56.2kmol/h
(2)饱和液体进料时,V=V’,即V=132kmol/h,则
L=V–D=132–43.8=88.2kmol/h
R=L/D=88.2/43.8=2
精馏段操作线方程