化工原理精餾習(xí)題及答案

1、化工原理精餾習(xí)題及答案一選擇題1 蒸餾是利用各組分（ ）不同的特性實(shí)現(xiàn)分離的目的。 C A 溶解度；B 等規(guī)度；C 揮發(fā)度；D 調(diào)和度。 2在二元混合液中，沸點(diǎn)低的組分稱為（ ）組分。 C A 可揮發(fā)；B 不揮發(fā)；C 易揮發(fā)；D 難揮發(fā)。 3（ ）是保證精餾過程連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件之一。 A A 液相回流；B 進(jìn)料；C 側(cè)線抽出；D 產(chǎn)品提純。4在（ ）中溶液部分氣化而產(chǎn)生上升蒸氣，是精餾得以連續(xù)穩(wěn)定操作的一個(gè)必不可少條件。 C A 冷凝器；B 蒸發(fā)器；C 再沸器；D 換熱器。5再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D A 上升物料；B 上升組分；C 上升產(chǎn)品；D 上升蒸氣。6冷凝器的

2、作用是提供（ ）產(chǎn)品及保證有適宜的液相回流。 B A 塔頂氣相；B 塔頂液相；C 塔底氣相；D 塔底液相。 7冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品及保證有適宜的（ ）回流。 B A 氣相；B 液相；C 固相；D 混合相。8在精餾塔中，原料液進(jìn)入的那層板稱為（ ）。 C A 浮閥板；B 噴射板；C 加料板；D 分離板。 9在精餾塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）稱為（ ）。 B A 精餾段；B 提餾段；C 進(jìn)料段；D 混合段。 10某二元混合物，進(jìn)料量為100 kmol/h，xF = 0.6，要求塔頂xD 不小于0.9，則塔頂最大產(chǎn)量為（ ）。 (則W=0) B A 60 kmol/h；B 66.7

3、 kmol/h；C 90 kmol/h；D 100 kmol/h。11精餾分離某二元混合物，規(guī)定分離要求為、。如進(jìn)料分別為、時(shí)，其相應(yīng)的最小回流比分別為、。當(dāng)時(shí)，則 （ ）。 AA； B；C； D的大小無法確定12 精餾的操作線為直線，主要是因?yàn)椋?）。 DA 理論板假定； C. 理想物系；B 塔頂泡點(diǎn)回流； D. 恒摩爾流假定13 某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分。液相組成時(shí)相應(yīng)的泡點(diǎn)為，氣相組成時(shí)相應(yīng)的露點(diǎn)為， 則（ ） DA； B；C； D無法判斷14 某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分。液相組成時(shí)泡點(diǎn)為，與之相平衡的氣相組成時(shí)，相應(yīng)的露點(diǎn)為，則 （ ）。 AA； B ；C； D 不能判斷

4、15 操作中連續(xù)精餾塔，如采用的回流比小于原回流比，則（ ）。 BA、均增加； 減小，增加；、均不變； 不能正常操作16 某真空操作精餾塔，在真空度降低后，若保持、及加料位置不變，則塔頂產(chǎn)品組成變化為（ ）。 AA.變??； B變大；C.不變； D不確定；17 精餾操作時(shí)，若在、不變的條件下，將塔頂產(chǎn)品量增加，其結(jié)果是（ ）。 CA下降， 上升； B下降， 不變；C下降， 亦下降； D無法判斷；分析：當(dāng)增加時(shí)，必然減小，但因回流比不變，只有和同時(shí)增加，即和同時(shí)增加，以為例，從提餾段操作線斜率看，當(dāng)增大后， 變小，而不變，故有 減小。18二元溶液連續(xù)精餾計(jì)算中，進(jìn)料熱狀況的變化將引起以下線的變化（

5、 ）。 AA 提餾段操作線與線；?平衡線；C平衡線與精餾段操作線； ?D.平衡線與線；19某精餾塔精餾段和提餾段的理論板數(shù)分別為和，若只增加提餾段理論板數(shù)，而精餾段理論板數(shù)不變，當(dāng)、等條件不變時(shí)，則有（ ）。 BA減小，增加； B減小，不變；C減小，減??； D減小，無法判斷20下列哪些判斷正確（ ）。 B，C，DA上升氣速過大引起漏液； B.上升氣速過大造成過量霧沫夾帶；C. 上升氣速過大引起液泛； D. 上升氣速過大造成大量氣泡夾帶；E. 上升氣速過大使板效率降低21當(dāng)氣體量一定時(shí)，下列判斷哪些正確（ ）。 C，D，EA 液體量過大引起漏液； C. 液體量過大引起氣泡夾帶；B 液體量過大引起

6、霧沫夾帶； D. 液體量過大引起液泛；E.液體量過大使板效率降低22精餾操作中適宜回流比應(yīng)取 1 最大回流比和最小回流比的平均值 通過經(jīng)濟(jì)衡算來決定 按最小回流比決定23、某二元連續(xù)精流塔，第三塊塔板下降液體濃度為0.4（摩爾分率，下同），第二塊塔板下降液體濃度為0.45，若相對(duì)揮發(fā)度為2.5，全回流操作，則第三塊塔板的氣相單板效率為。AA.22.5二、 填空題1溶液被加熱到鼓起第一個(gè)氣泡時(shí)的溫度稱為溫度。泡點(diǎn)2氣相混合物被冷卻到有第一滴液滴析出時(shí)的溫度稱為溫度。露點(diǎn)3精餾過程是利用和的原理進(jìn)行完成的。 多次部分氣化；多次部分冷凝4最小回流比是指。 塔板數(shù)為無窮多時(shí)的回流比的極限值5當(dāng)分離要求

7、和回流比一定時(shí)，進(jìn)料的值最小，此時(shí)分離所需的理論板數(shù)。 過熱蒸氣；最多6對(duì)于二元理想溶液, 若輕組分含量越高, 則泡點(diǎn)溫度。 越低 7對(duì)于二元理想溶液, 相對(duì)揮發(fā)度大, 說明該物系。 容易分離 8對(duì)于二元理想溶液, x-y圖上的平衡曲線離對(duì)角線越近, 說明該物系。 不容易分離 9完成一個(gè)精餾操作的兩個(gè)必要條件是塔頂和塔底。 液相回流，上升蒸氣10精餾操作中，再沸器相當(dāng)于一塊板。 理論板 11用逐板計(jì)算法求理論板層數(shù)時(shí)，用一次方程就計(jì)算出一層理論板。 相平衡12精餾操作中，當(dāng) q = 0.6 時(shí), 表示進(jìn)料中的含量為60%。 液相 13若原料組成、料液量、操作壓力和最終溫度都相同，二元理想溶液的

8、簡單蒸餾和平衡蒸餾相比較的結(jié)果有：所得餾出物平均濃度_；所得殘液濃度_;餾出物總量_。簡單蒸餾的餾出物平均濃度大于平衡蒸餾的餾出物平均濃度；兩種情況的殘液濃度相同；平衡蒸餾的餾出物總量大于簡單蒸餾的餾出物總量。14某精餾塔操作時(shí)，若保持進(jìn)料流率及組成、進(jìn)料熱狀況和塔頂蒸氣量不變，增加回流比，則此時(shí)塔頂產(chǎn)品組成，塔底產(chǎn)品組成，塔頂產(chǎn)品流率，精餾段液氣比。增加；減少；減少；增加分析：由，當(dāng)不變時(shí)，增加，必須減少。在理論板數(shù)不變時(shí)，回流比的增加平均傳質(zhì)推動(dòng)力加大，必會(huì)使產(chǎn)品分離程度提高。當(dāng)增加時(shí)，液氣比必然也增大。15某精餾塔的設(shè)計(jì)任務(wù)是：原料為、，分離要求為、。設(shè)計(jì)時(shí)若選定回流比不變，加料狀況由原

9、來的氣液混合改為過冷液體加料，則所需的理論板數(shù)，精餾段和提餾段的氣液相流量的變化趨勢(shì)，。若加料熱狀況不變，將回流比增大，理論塔板數(shù)。減少；不變；不變；增加；增加；減少分析：在進(jìn)料組成、流率、回流比和產(chǎn)品的分離要求一定時(shí)，進(jìn)料的越大，平均傳質(zhì)推動(dòng)力越大，所需理論板數(shù)越少。由全塔物料平衡知，當(dāng)、一定時(shí)，塔頂產(chǎn)品流率和塔底產(chǎn)品流率也一定。則由知不變，同理也不變。由知當(dāng)、不變時(shí)，值越大，越大。而由可知，越大，也越大。 16用圖解法求理論塔板時(shí)，在、和操作壓力諸參數(shù)中，與解無關(guān)。 進(jìn)料流率17 當(dāng)增大操作壓強(qiáng)時(shí)，精餾過程中物系的相對(duì)揮發(fā)度，塔頂溫度，塔釜溫度。 減??；增加；增加分析：同一物系，總壓越高，

10、物系中各組分的沸點(diǎn)及混合物的泡點(diǎn)越高。物系中各組分的飽和蒸氣壓亦隨總壓升高而升高，由于輕組分的飽和蒸氣壓上升的速率低于重組分的飽和蒸氣壓上升的速率，故各組分的揮發(fā)度差異變小。18精餾塔結(jié)構(gòu)不變,操作時(shí)若保持進(jìn)料的組成 、流率、熱狀況及塔頂流率一定,只減少塔釜的熱負(fù)荷,則塔頂_,塔底_,提餾段操作線斜率_。減少；增大；增大分析：塔釜熱負(fù)荷減少意味著蒸發(fā)量減少，當(dāng)不變時(shí)，的減少導(dǎo)致減少，即回流比減小，故精餾段操作線斜率減小，提餾段操作線斜率增加。塔板數(shù)不變時(shí)，兩段操作線斜率的改變只能使減小和增大。19精餾塔的塔底溫度總是_塔頂溫度，其原因一是_, 二是_。高于；由于塔頂輕組分濃度高于塔底的，相應(yīng)的

11、泡點(diǎn)較低；由于塔內(nèi)壓降使塔底壓力高于塔頂，因而塔底的泡點(diǎn)較高20將板式塔中泡罩塔、浮閥塔、篩板塔相比較, 操作彈性最大的是_,造價(jià)最昂貴的是_， 單板壓降最小的是_.。 浮閥塔; 泡罩塔;篩板塔21. 板式塔塔板上氣液兩相接觸狀態(tài)有_種, 它們是_。板式塔不正常操作現(xiàn)象常見的有_，它們是_。3種；鼓泡接觸狀態(tài)，泡沫接觸狀態(tài)，噴射接觸狀態(tài)；3種；嚴(yán)重漏液、液泛、嚴(yán)重霧沫夾帶22. 評(píng)價(jià)塔板性能的標(biāo)準(zhǔn)主要是_條，它們是_。塔板負(fù)荷性能圖中有_條線，分別是_。5；（1）通過能力大，（2）塔板效率高，（3）塔板壓降低，（4）操作彈性大，（5）結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低；5；（1）液泛線，（2）霧沫夾帶線，（3）

12、漏液線，（4）液相上限線，（5）液相下限線23. 板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是_，填料塔中填料的作用是_。保證塔板上有一定高度的液層，以便氣液兩相充分接觸傳質(zhì)；讓液體在表面上形成液膜并沿填料間空隙下流，同時(shí)讓氣體在填料空隙間上升并在潤濕的填料表面上進(jìn)行氣液兩相間的傳質(zhì)。24. 常見的連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備是_塔，塔內(nèi)_為分散相，_為連續(xù)相，為保證操作過程中兩相的接觸良好，塔內(nèi)頂部應(yīng)設(shè)裝置，中部應(yīng)設(shè)裝置。填料；液體；氣體；液體分布裝置；液體再分布裝置25. 板式塔中氣、液兩相發(fā)生與主體流動(dòng)方向相反的流動(dòng)，稱現(xiàn)象，它們主要是：液沫夾帶（霧沫夾帶），產(chǎn)生的原因?yàn)?，氣泡夾帶，產(chǎn)生的原因?yàn)?。返混現(xiàn)

13、象；小液滴因其沉降速度小于氣流速度被氣流夾帶至上層塔板和大滴液因板間距小于液滴的彈濺高度而被氣流帶至上層塔板；液體在降液管中停留時(shí)間過短，氣泡來不及從液體中分離返回至板面而被液體卷入下層塔板。26. 板式塔中板上液面落差過大導(dǎo)致，造成液面落差的主要原因有。為減小液面落差，設(shè)計(jì)時(shí)可采用的措施常見的有。氣流分布不均勻，影響汽液間傳質(zhì)；塔板結(jié)構(gòu)，液相流量，液流長度（塔徑）；采用結(jié)構(gòu)簡單的篩板塔， 溢流 裝置采用雙溢流或多溢流。27. 板式塔中氣體通過塔板的阻力主要有和兩部分。塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，溢流堰長度應(yīng)適當(dāng)，過長則會(huì)，過短則會(huì)。溢流堰高度也應(yīng)適當(dāng)，過高會(huì)，過低會(huì)。干板降壓；液層降壓；降低塔板面積有效

14、利用率；由于降液管截面過小導(dǎo)致流不暢，同時(shí)塔板上液流分布不均；使塔板壓降增大并易發(fā)生霧沫夾帶；由于液層高度太小，液體在堰上分布不均，影響傳質(zhì)效果。28. 板式塔的塔板有和兩種，塔徑較大的塔常采用塔板，以便。塔板面積可分為4個(gè)區(qū)域，它們分別是，各自的作用是。整塊式；分塊式；分塊式；通過人孔裝拆塔板；鼓泡區(qū)，設(shè)置篩孔、浮閥或泡罩的區(qū)域，為氣液傳質(zhì)的有效區(qū)域。溢流區(qū)，為降液管和受液盤所占的區(qū)域。破沫區(qū)，又稱安定區(qū)，位于鼓泡區(qū)和湍流區(qū)之間，分兩條，入口側(cè)防止漏液，出口側(cè)使液體中夾帶的泡沫進(jìn)入降液管前可部分脫離液體。邊緣區(qū)，又稱無效區(qū)，是靠近塔壁的一圈邊緣區(qū)，供支承塔板之用。29精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)，若工藝要求

15、一定，減少需要的理論板數(shù)，回流比應(yīng)，蒸餾釜中所需的加熱蒸氣消耗量應(yīng)，所需塔徑應(yīng)，操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的總投資將是的變化過程。增大；增大；增大；急速下降至一最低后又上升30恒沸精餾和萃取精餾的主要區(qū)別是 _； _ 。恒沸精餾添加劑應(yīng)與被分離組分形成新的恒沸物；萃取精餾中的萃取劑則應(yīng)具有沸點(diǎn)比原料中組分的沸點(diǎn)高得多的特性。用相對(duì)揮發(fā)度=2.16的理想混合物進(jìn)行平衡蒸餾（閃蒸）時(shí)，已知XF為0.5，氣化率為60%。則得氣相組成為，液相組成為；若采用簡單蒸餾并蒸至滏溫等于閃蒸時(shí)溫度，則塔頂產(chǎn)品組成閃蒸時(shí)氣相組成，汽化率為。0.574；0.385；大于；31、恒摩爾流結(jié)果基于的假設(shè)是：；。各組分的摩爾汽化熱相

16、等；氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可以忽略；塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略32、對(duì)某一板式塔進(jìn)行改造，若其他條件不變，增大板間距，則該塔的操作彈性；液泛氣速。增大；提高33、恒沸精餾與萃取精餾的共同點(diǎn)是，主要區(qū)別是。在混合液中加入第三組分，以提高各組分間的相對(duì)揮發(fā)度差別使其得以分離；恒沸精餾加入第三組分，該組分能與原料液中的一個(gè)或個(gè)組分形成新的恒沸液；萃取精餾中加入第三組分萃取劑要求沸點(diǎn)較原料液中各組分的沸點(diǎn)高得多，且不與組分形成恒沸液34、板式塔在相同操作條件下，若塔板的開孔率增加，則塔板壓降 ，漏夜量。35、一理想物系，平衡時(shí)測(cè)得氣相組成是液相組成的兩倍。若將含輕組分50%的該物系進(jìn)行平

17、衡蒸餾分離，控制液化率50%，分離后餾出液輕組分濃度是原料含輕組分濃度的倍。1.3336、蒸餾是利用各組分的不同的特性實(shí)現(xiàn)分離的。精餾是通過多次的和的過程分離混合物。問答：在間接蒸汽加熱的連續(xù)常壓精餾過程中，考察經(jīng)過一塊理論板的氣液相組成變化情況。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一塊理論板后精餾段液相組成變化程度要高于對(duì)應(yīng)的氣相組成（即Y），提餾段則相反。試從物料恒算角度對(duì)此加以分析并予以解釋三、計(jì)算題1用連續(xù)精餾塔每小時(shí)處理100 kmol含苯40%和甲苯60%的混合物，要求餾出液中含苯90%，殘液中含苯1%（組成均以mol%計(jì)），求： （1）餾出液和殘液的流率（以kmol/h計(jì)）； （2）飽和液體進(jìn)料時(shí)，若塔釜的

18、氣化量為132 kmol/h，寫出精餾段操作線方程。 解：（1） 代入數(shù)據(jù) 解此方程組，得 D = 43.8 kmol/h，W = 56.2 kmol/h （2）飽和液體進(jìn)料時(shí)，V = V，即V = 132 kmol/h，則 L = V D = 132 43.8 = 88.2 kmol/h R = L/D = 88.2/43.8 = 2 精餾段操作線方程 2氯仿（CHCl3）和四氯化碳（CCl4）的混合物在一連續(xù)精餾塔中分離。餾出液中氯仿的濃度為0.95（摩爾分率），餾出液流量為50 kmol/h，平均相對(duì)揮發(fā)度= 1.6，回流比R = 2。求： （1）塔頂?shù)诙K塔板上升的氣相組成； （2）精

19、餾段各板上升蒸氣量V及下降液體量L（以kmol/h表示）。 氯仿與四氯化碳混合液可認(rèn)為是理想溶液。 解：（1）由題知，y1 = xD = 0.95，R = 2 由相平衡方程 ， 得即 由精餾段操作線方程 則 （2）V = L + D，L/D = R，V =（R + 1）D V = 350 = 150 kmol/h， L = 250 = 100 kmol/h 3一連續(xù)精餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料。已知操作線方程如下： 精餾段 y = 0.8 x + 0.172 提餾段 y = 1.3 x 0.018 求原料液、餾出液、釜液組成及回流比。 解：由精餾段操作線方程 ，得 R = 4； ，得 xD = 0.86

20、將提餾段操作線方程與對(duì)角線方程 y = x 聯(lián)立 解得 x = 0.06，即 xw = 0.06 將兩操作線方程聯(lián)立 解得 x = 0.38 因是泡點(diǎn)進(jìn)料，q = 1，q線垂直，兩操作線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即是進(jìn)料濃度， xF = 0.38 4用一精餾塔分離二元理想混合物，塔頂為全凝器冷凝，泡點(diǎn)溫度下回流，原料液中含輕組分0.5(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，操作回流比取最小回流比的.倍，所得塔頂產(chǎn)品組成為，釜液組成為料液的處理量為料液的平均相對(duì)揮發(fā)度為，若進(jìn)料時(shí)蒸氣量占一半，試求：（1）提餾段上升蒸氣量；（2）自塔頂?shù)?層板上升的蒸氣組成。分析：欲解提餾段的蒸氣量，須先知與之有關(guān)的精餾段的蒸氣量。而又須通過才可

21、確定。可見，先確定最小回流比，進(jìn)而確定是解題的思路。理想體系以最小回流比操作時(shí)，兩操作線與進(jìn)料方程的交點(diǎn)恰好落在平衡線上，所以只須用任一操作線方程或進(jìn)料方程與相平衡方程聯(lián)立求解即可。解：（）由相平衡方程 及進(jìn)料方程 聯(lián)立解得 取 則 R=再由物料衡算方程 及 解得 （2）已知由相平衡關(guān)系 再由精餾段操作線方程解得5某二元混合液的精餾操作過程如附圖。已知組成為的原料液在泡點(diǎn)溫度下直接加入塔釜內(nèi)，工藝要求塔頂產(chǎn)品的組成為0.75，（以上均為輕組分A的摩爾分?jǐn)?shù)），塔頂產(chǎn)品采出率D/F為1:2，塔頂設(shè)全凝器，泡點(diǎn)回流。若操作條件下，該物系的為3.0，回流比R為2.5，求完成上述分離要求所需的理論板數(shù)（

22、操作滿足恒摩爾流假設(shè)）。 分析：因題中未給平衡相圖，只可考慮逐板計(jì)算法求理論板數(shù)。當(dāng)料液直接加入塔釜時(shí)，應(yīng)將塔釜視作提餾段，然后分段利用不同的操作線方程與相平衡方程交替使用計(jì)算各板的氣液相組成，直至?xí)r止。解：由 ,代入物料平衡方程及 聯(lián)立解得 =0.34整理精餾段操作線方程(a)而相平衡方程 整理成 （b）交替利用(a) (b)兩式逐板計(jì)算由 代入(b)得 代入(a)得 代入(b) 整理提餾段操作線方程由 則 y=即 (c)將代入(C) 得 -代入（b）得 故包括塔釜在內(nèi)共需3塊理論塔板。6在一連續(xù)精餾塔中分離二元理想混合液。原料液為飽和液體，其組成為0.5，要求塔頂餾出液組成不小于0.95,

23、釜?dú)堃航M成不大于0.05(以上均為輕組分A的摩爾分?jǐn)?shù))。塔頂蒸汽先進(jìn)入一分凝器，所得冷凝液全部作為塔頂回流,而未凝的蒸氣進(jìn)入全凝器，全部冷凝后作為塔頂產(chǎn)品。全塔平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5,操作回流比。當(dāng)餾出液流量為時(shí)，試求：（1） 塔頂?shù)?塊理論板上升的蒸汽組成；（2） 提餾段上升的氣體量。分析：因?yàn)槌龇帜鞯睦淠号c未液化的蒸氣成相平衡關(guān)系，故分凝器相當(dāng)一層理論塔板。應(yīng)注意，自分凝器回流塔內(nèi)的液相組成與自全凝器出來的產(chǎn)品組成不同。解：（1）由平衡方程及泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí) 精餾段操作線方程 再由平衡方程及 得 代入精餾段操作線方程(2)由當(dāng)泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，則 7用一連續(xù)精餾塔分離由組分A、B所組成的理想混合液

24、。原料液中含A 0.44，餾出液中含A 0.957（以上均為摩爾分率）。已知溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5，最小回流比為1.63，說明原料液的熱狀況，并求出q值。 解：采用最小回流比時(shí)，精餾段操作線方程為 即 由相平衡方程 ， 得 聯(lián)立兩方程 ， 解得 x = 0.367，y = 0.592 此點(diǎn)坐標(biāo)（0.367，0.592）即為（xq，yq）。 因 xF = 0.44，即xqxFyq，說明進(jìn)料的熱狀況為氣液混合進(jìn)料。 由q線方程 ， 此線與平衡線的交點(diǎn)即是操作線與平衡線的交點(diǎn) 有 解出 q = 0.676 8一連續(xù)精餾塔分離二元理想混合溶液，已知某塔板的氣、液相組成分別為0.83和0.70，相鄰上層塔板的液相組成為0.77，而相鄰下層塔板的氣相組成為0.78（以上均為輕組分A的摩爾分?jǐn)?shù)，下同）。塔頂為泡點(diǎn)回流。進(jìn)料為飽和液體，其組成為0.46。若已知塔頂與塔底產(chǎn)量比為2/3，試求：（1） 精餾段操作線方程；（2） 提餾段操作線方程。解：精餾段操作線方程依精餾段操作線方程 將該板和上