化工原理习题第三部分蒸馏答案1.docx

1、化工原理习题第三部分蒸馏答案1第三部分蒸馏一、填空题1、蒸馏是用来分离均相液体混合物的单元操作。2、含乙醇 12%（质量百分数）的水溶液，其乙醇的摩尔分率为 5.07%。3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异而达到分离的目的。4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。5、理想溶液的气液相平衡关系遵循拉乌尔定律。6、当一定组成的液体混合物在恒这一总压下，加热到某一温度，液体出现第一 个气泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。7、在一定总压下准却气体混合物，当冷却到某一温度，产生第一个液滴，则此 温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。8、理想溶液中各组分的挥发度等

2、于其饱和蒸气压。9、相对挥发度的大小反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。10、在精馏操作中，回流比的操作上限是全回流。11、在精馏操作中，回流比的操作下限是最小回流比。12、表示进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。13、q 值越大，达到分离要求所需的理论板数越少。14、精馏塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为逐渐降低。15、当分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料的 q值最大， 此时，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。16、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 越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比

3、的逐渐增大，操作费和设备 费的总和将呈现先降后升的变化过程。17、精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小） ，同时蒸馏釜 中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小 （增 大、减小），所需塔径增大（增大、减小） 。18、分离任务要求一定，当回流比一定时，在 5 种进料状况中 ,冷液体进料的 q 值最大，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。19、相对挥发度 =，1 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20、某二元混合物， 进料量为 100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔顶 xD 不小于 0.9，

4、则塔顶最大产量为 66.7 kmol/h 。21、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 包括塔顶液相回流和塔底上升蒸气。22、对于均相物系， 必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。 蒸馏操作采 用改变状态参数的办法 （如加热和冷却） 使混合物系内部产生出第二个物相 （气 相）。23、溶液中各组分的挥发度 v 可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔 分率来表示，即 vA=pA/xAvB=pB/xB24、溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。 其表达式有： =vA/vB=（pA/xA）/（ pB/xB）=yAxB/yBxA25、气液

5、两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若 气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。26、精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的， 精馏操作的依 据是混合物中各组分挥发度的差异， 实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流 和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；27、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度， 原因之一是： 塔顶易挥发组分浓度高 于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点 较高。28、当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。29、精馏过程中， 再沸器的作用是提供一定量的上升

6、蒸汽流， 冷凝器的作用是提 供塔顶液相产品及保证由适宜的液相回流。30、在一定操作条件下，精馏段内自任意第 n 层板下降的液相组成 xn 与其相邻 的下一层板（第 n+1 层板）上升蒸汽相组成 yn+1 之间的关系。在 x y 坐标上为 直线，斜率为 R/R+1，截距为 xD/R+1。31、在一定操作条件下， 提馏段内自任意第 m 层板下降的液相组成 xm与其相邻 的下一层板（第 m+1 层板）上升蒸汽相组成 ym+1之间的关系。L除与 L 有关外， 还受进料量和进料热状况的影响。32、实际操作中，加入精馏塔的原料液可能有五种热状况： （ 1）温度低于泡点的 冷液体；（2）泡点下的饱和液体；

7、（3）温度介于泡点和露点的气液混合物； （4） 露点下的饱和蒸汽；（5）温度高于露点的过热蒸汽。33、R=L/D=，操作线与对角线重合，操作线方程 yn=xn-1，达到给定分离程度 所需理论板层数最少为 Nmin。34、精馏设计中， 当回流比增大时所需理论板数减少， 同时蒸馏釜中所需加热蒸 汽消耗量增加， 塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增加， 操作费用相应增加， 所需塔 径增大。35、精馏操作时，若 F、D、 xF、q、R、加料板位置都不变，将塔顶泡点回流改 为冷回流，则塔顶产品组成 xD 变大。36、精馏设计中，回流比愈大，操作能耗愈大，随着回流比逐渐增大，操作费和 设备费的总和将呈现先减小后增

8、大的过程。37、理想溶液是指各组分在全浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。39、简单蒸馏过程中， 釜内易挥发组分浓度 逐渐降低 ，其沸点则 逐渐升高。40、已知 q=1.3，则加料中液体量与总加料量的比是 1 。某精馏塔设计时， 若将塔釜由原来简介蒸汽加热改为直接蒸汽加热， 而保持 xF， D/F,q,R，xD不变，则 W/F 将变大， xW将减小，提馏段操作线斜率将不变，理论 板数将增加。41、某二元物系，相对挥发度 a=2.5，对 n,n-1 两层理论塔板，在全回流条件下， 已知 xn=0.35，则 yn-1= 0.77（塔板从上往下数） ，0.35（塔板从下往上数）。42、在进行连续精馏操

9、作过程中， 随着进料过程中轻组分组成减小， 塔顶温度逐 渐升高，塔底釜液残液中轻组分组成减小。43、操作中的精馏塔，若增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比增 大，塔顶馏出液组成变大。44、若某精馏过程需要 16 块理论塔板（包括再沸器）其填料的等板高度为 0.5m， 则填料层有效高度为 8m 。45、某精馏塔塔顶上升蒸汽组成为 y，温度为 T，经全凝器冷凝到泡点温度 t， 部分回流液入塔，其组成为 x，则 y = x, Tt 。46、现设计一连续精馏塔，保持塔顶组成 xD 和轻组分回收率不变，若采用较大 的回流比， 则理论塔板数将减少， 而加热蒸汽的消耗量将增大； 若进料中组成变 轻

10、，则进料位置应上移使 xD 和轻组分回收率不变，若将进料物流焓增大，则理 论塔板数将增多，塔底再沸器热负荷将减少。二、选择题1、理想溶液的特点是：相同分子间的作用力（ B）不同分子间作用力。 A：大于 B：等于 C：小于 D：不能确定2、实验表明，当由两个完全互溶的挥发性组分所组成的理想溶液，其气液平衡 关系服从（ C）。A：亨利定律 B：费克定律 C：拉乌尔定律 D：牛顿粘性定律3、双组分理想溶液的 t-x-y 图中，下方曲线称为（ B）。A：饱和蒸气线 B：饱和液体线 C：饱和蒸气压线 D：露点线4、关于理论板理列说法错误的是（ C） A：理论板可作为衡量实际塔板分离效率的依据和标准。B：

11、离开理论板的气、液两相互成平衡。 C：实际塔板即为理论板，二者之间无区别。D:理论板为假想板，实际并不存在。5、关于恒摩尔流假定，下列说法中正确的是（ D） A ：恒摩尔流假定在任何条件下均可成立。B ：恒摩尔气化是指精馏段上升蒸气摩尔流量与提馏段上升摩尔流量相等。C ：恒摩尔流假定是指精馏段上升蒸气摩尔流量与下降液体摩尔流量相等。D ：由恒摩尔流假定可知，精馏段上升蒸气和下降液体有如下关系： L1=L2=L ， V1=V2= =V6、下列关于相对挥发度的说法中正确的是（ A ） A：相对挥发度的大小，反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。B ： =1的溶液称为恒沸物。C ：越大，溶液越容易分离。D

12、： 越小，溶液越 容易分离。7、关于精馏原理的叙述错误的是（ A） A：精馏过程是简单蒸馏的重复过程。B：要维持精馏操作的高纯度分离，塔顶必须得设全凝器C：要维持精馏操作的高纯度分离，塔底必须得设再沸器。 D：有液相回流和气相回流，是精馏过程的主要特点。8、二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线（ A ）A：提馏段操作线与 q 线B：平衡线C：平衡线与精馏段操作线D：平衡线与 q 线9、连续精馏塔的操作中若采用的回流比小于原回流比，则（ D） A：xD增大，xW 增大 B：xD减小，xW减小C：xD增大， xW减小 D：xD减小，xW 增大10、提馏段温控是指将灵敏板取在提馏段的

13、某层塔板处，若灵敏板温度降低， 则要使塔釜产品合格，应采取的调节手段为（ B）A：适当增大回流比 B：适当减小回流比C：适当增大再沸器的加热量 D：适当减小再沸器的加热量11、在精馏操作中当进料量大于出料量时，会引起（ A ） A：淹塔 B：塔釜蒸干 C：漏液 D：返混12、关于恒沸精馏和萃取精馏下列说法错误的是（ C） A：这两种方法都是在被分离的混合液中加入第三组分。 B：这两种方法都是分离相对挥发度 =1的恒沸物或相对挥发度过低的混合液。 C：这两种方法在被分离的混合液中加入第三组分后， 都能形成有明显界面的两相。 D：所选取的第三组分的热稳定性较好。13、依据液体混合物中各组分挥发度的

14、差异，使混合液中各组分达到一定程度的分离的操 作叫（B）.A：吸收 B：精馏 C：液 -液萃取 D：干燥14、关于理想溶液，下列说法中错误的是（ C） A：理想溶液中相同分子与相异分子间的作用力相等。 B：理想溶液在混合过程中无容积效应。C：理想溶液在混合过程中有热效应。 D：理想溶液符合拉乌尔定律。15、精馏操作中，若进料组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精馏段操作 线方程的斜率（ A） 16、全回流时，理论塔板数为（ C）A：0 B： C：Nmin D：不能确定17、间歇蒸馏和平衡蒸馏的主要区别在于（ C） A：前者是一次部分气化，后者是多次部分气化B：前者是稳态过程，后者是不稳态过程

15、C：前者是不稳态过程，后者是稳态过程D：不能确定18、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度（ B）。 A：增大 B：减小 C：不变 D：不能确定 19、精馏塔的塔底温度总是（ A）塔顶温度。A：高于 B：低于 C：等于 D：小于等于20、关于 x-y 图，下列说法中错误的是（ D） A：平衡曲线偏离参考线愈远，表示该溶液愈容易分离。 B：平衡曲线总是位于参考线上方 C：当总压变化不大时，外压对平衡曲线的影响可以忽略。 D：平衡曲线离参考线愈近，表示该溶液愈容易分离。21、操作中的精馏塔，保持进料量 F、进料组成 xF、进料热状况参数 q、塔釜加热量 Q不变，减少塔顶馏出量 D，则塔顶易

16、挥发组分回收率 B（A）变大（B）变小（ C）不变（ D）不确定22、操作中的精馏塔，保持 F、x F、q、D 不变，若采用的回流比 RRmin，则 xD B ，xW A 。（A）变大（B）变小（ C）不变（ D）不确定23、已知 q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为 C 。A 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 D 0.1:1 /24、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

17、进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。25、某二元混合物， 其中 A 为易挥发组分， 液相组成 xA=0.6，相应的泡点为 t1， 与之相平衡的汽相组成 yA=0.7，相应的露点为 t2，则 AA t1=t2 B t1t2 D 不确定26、某二元混合物， 进料量为 100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔顶 xD 不小于 0.9， 则塔顶最大产量为 B 。A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定27、精馏操作时，若 F、D、xF、q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为 冷回流，则塔顶产品组成 xD 变化为 BA 变小 B 变大 C

18、不变 D 不确定28、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，则塔顶温度 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29、某二元混合物， =3，全回流条件下 xn=0.3，则 yn-1= B 。A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.79430、某二元混合物， 其中 A 为易挥发组分， 液相组成 xA=0.4，相应的泡点为 t1， 气相组成为 yA=0.4，相应的露点组成为 t2，则 B 。A t1=t2 B t1t2 D 不能判断31、某二元混合物， =3，全回流条件下 xn

19、=0.3，则 yn-1= DA 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.79432、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33、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 及应采取的措施是 B 。A 塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷B 筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作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34、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

20、操作线 D 平衡线与 q 线35、精馏塔设计时，若 F, xf, xD, xW, V （塔釜上升蒸汽量）均为定值，将进料状 况从 q改为 q，则理论板数（ C ），塔顶冷凝器热负荷（ A ）， 塔釜再沸器热负荷（ B ） 减少 不变 增加 不确定36、精馏中引入回流， 下降的液相与上升的气相发生传质， 使上升中的易挥发组 分浓度提高，最恰当的说法是由于 D 。A. 液相中易挥发的组分进入气相 B.气相中难挥发的组分进入液相C. 液相中易挥发的组分和难挥发组分同时进入气相，但其中易挥发组分较多D. 液相中易挥发组分进入气相和气相中难挥发的组分进入液相的现象同时发生37、精馏过程的操作线为直线，主

21、要基于 B 。A.塔顶泡点回流 B.恒摩尔流假定 C.理想物系 D.理论版假定38、二元连续精馏计算中。 进料热状态的变化将引起以下线的变化 B 。A.平衡线 B.操作线和 q 线 C.平衡线和操作线 D.平衡线与 q 线39、由 A 、B 两组分组成的理想溶液。在 120下两组分的饱和蒸汽压分别是 PA=120kPa， PB=48kPa，其相对挥发度为 D 。A.0.5 B.1 C.2 D.2.540、相对挥发度为 aAB=2 的双组分混合物，当气相与液相达到平衡时，两相间组 成的关系是 A 。A.yA xA B. .yA0；泡点进料， q1；气液混合进 料， 0q1；露点进料， q0；过热

22、蒸气进料， q0。6、q 值的物理意义是什么？答：q 值的物理意义： 将 1kmol 原料变成饱和蒸汽所需的热量与原料的摩尔汽化热 之间的比值关系，其在数值上等于进料中液相所占的分率。7、在进行精馏塔的设计时，若将塔釜间接蒸气加热改为直接蒸气加热，而保持 进料组成及热状况、塔顶采出率、回流比及塔顶馏出液组成不变，则塔釜产 品量和组成，提馏段操作线的斜率及所需的理论板数如何变化？答：在上述条件下，塔釜产品量增加，组成减小，提馏段操作线斜率不变，所需的理论板数增加 分析：在 D、D/F、 xF 、 R已定时，两种蒸气加热时的操作线位置相同，区别只是直接蒸气加热的提馏段操作线将原间接加热的提馏段操作

23、线延长至 y 0 的 x 轴上，其交点为直接蒸气加热时的塔底组成，故梯级线也应同时跨越新 的 xW 而略有增加，这是因为直接蒸气的稀释作用，需稍增加塔板层数回收 轻组分。由于 DxD 恒定，故W (1 ) xF ，当 xW 降低时，W 必然增加。 FxF F xW F8、什么是理论板？说明理论板与实际塔板的关系。 答：理论板是指离开该板的蒸气和液相组在达到平衡的塔板。理论板和实际塔板 间存在如下关系：NTN9、什么叫理论板？说明理论板与实际塔板间的关系。 答：理论板是指离开该板的蒸气和液体组成达到平衡的塔板。理论板与实际塔板 间存在如下关系：NTE T 100%N10、在精馏生产中，将灵敏板取

24、在精馏段某层塔板处，发现灵敏板温度升高，请 说明此时会对塔顶产品什么影响？应采取什么手段进行调节？ 答：灵敏板温度升高，则塔顶产品组成 xD 下降，应采取增大回流比的方法进行 调节。11、精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和 塔底产品组成将有何变化？为什么？ 答：当加料板从适宜位置向上移两层板时， 精馏段理论板层数减少， 在其它条件 不变时，分离能力下降， xD ，易挥发组分收率降低， xW 12、精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品 组成有何变化？为什么？答：从泡点回流改为冷液回流时， xD 。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝 一部

25、分蒸气， 放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。 冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。 同时，在塔顶回流比保持不变的条件下， 增加了塔内的内回流，这也有利于分离。13、为什么精馏操作需要塔顶回流？ 答：主要是为了保持塔内下降的液流，使精馏塔保持稳定操作。14、简单蒸馏与精馏有什么相同和不同？、 答：它们同属蒸馏操作。简单蒸馏是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需 回流，产量小。精馏是复杂的蒸馏，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。 精馏在塔顶、底可以获得两种产品。精馏必须有回流。15、一套完整的精馏装置，由由哪几个部分构成？ 答：主体是精馏塔，塔底有再沸器，塔顶有冷凝器

26、，产品贮槽以及加料装置。16、精馏塔进料的热状况对提馏段操作线有何影响？ 答：进料的热状况不同， q 值及 q线的斜率也不同，故 q线与精馏段操作线的交 点亦因进料热状不同而变动 ,从而提馏段操作线的位置也就随之而变动。17、精馏塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？ 答：无影响。因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是 x ， x ，x ，R 和 q 。而进料量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。18、精馏操作中，加大回流比时，对塔顶产品有何影响？为什么？ 答：当精馏塔的塔板数已固定， 若原料的组成及其受热状况也一定时， 则加大回 流比 R 可以提高产品的浓度（因操作线改变

27、） ，但由于再沸的负荷一定（即上升 蒸汽 V 一定），此时 R加大会使塔顶产量下降 因V=（R+1）D，而R则 D，即 降低塔的生产能力。19、用一般的精馏方法，能否得到无水酒精？为什么？ 答：用一般的精馏方法， 不能得到无水酒精， 因为乙醇一水溶液是具有最大正偏 差的溶液，这种溶液在 t-x-y 图上温度出现最低共沸点， 而在 y-x 图上出现拐点， 在该点上，气液相组成相同，即 y=x=0.894，直到蒸干为止，浓度仍无改变。20、精馏塔中精馏段与提馏段的作用？ 答：精馏段是利用回流液把上升蒸汽中难挥发组分 （又叫重组分）逐步冷凝下来， 同时回流液中挥发组分 （又叫轻组分） 汽化出来， 从而在塔顶得到较纯的易挥发 组分。提馏段