“化工原理”第10章《精餾》復(fù)習(xí)題

一、填空題

化工原理精餾復(fù)習(xí)題 (2009.09.01)1,p=160.5(kPa),甲苯的飽和蒸氣壓p=65.66(kp),苯甲苯A B A混合溶液達(dá)于平衡,液相組成x 氣相組成相對揮發(fā)α= .答案***0.376 0.596 2.44)在汽-液相平衡的t-x-y圖中,沸點(diǎn)與液相組成的關(guān)系曲線,稱為 沸點(diǎn)與汽相組成的曲線,稱為 .(答案液相線(或泡點(diǎn)) 汽相(或露點(diǎn)))在液相平衡的t-x-y圖中,液相線與汽相線將圖平面平分為三個(gè)汽相線以上的區(qū)域稱液相線以下的區(qū)域稱汽液相線之間的區(qū)域.答案*** 汽相區(qū) 液相區(qū) 汽液共存)在y-x圖中,以A組份標(biāo)繪的平衡曲線在對角線的左上,則表示A組分比B組分的揮發(fā)平曲線若在對角線的右下則表示A組分比B組分揮發(fā).答案***高低)精餾過程就是利用混合液的各組分具有不同利、 的法,將各組分得以分離的過.答案***沸點(diǎn)(或揮發(fā)度) 多次部分汽化 多次部分冷)某泡點(diǎn)進(jìn)料的連續(xù)精餾塔,已知其精餾段操作線方程為y=0.80x+0.172,提餾段操作線方程為y=1.3x-0.018,則回流比R= ,餾出液組成x= ,原料組成.釜液組x= .(答案***40.860.380.06)x=0.35,α=2.44,x=0.93時(shí),分離要求的最小回流比R=.答案***1.66)8.當(dāng)塔板中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿時(shí)，該塔板稱理論塔板。答案*** (上升的汽相與下降液相之間達(dá)到相平衡),其中一組平衡數(shù)據(jù)為x=0.823,y=0.923,α=。(2.578)分離某些α接近1的物系,可采用一些特殊的精餾方如 ， 答案萃取精餾 恒沸精)分離要求一定。當(dāng)回流比為一定時(shí)，在五種進(jìn)料狀況中，＿＿＿＿進(jìn)料的ｑ值最大，其溫度＿＿＿＿＿＿，此時(shí)，提餾段操作線與平衡線之間的距離＿＿＿＿，分離所需的總理論板數(shù)＿＿＿＿＿＿＿＿。答案冷液 ｔF＜ｔ泡 最遠(yuǎn) 最少)＿＿＿＿，塔頂溫度＿＿＿＿＿＿＿＿。（增大，減小，不變，不確定答案:減小， 增加， 增)。＿＿＿＿對分離＿＿_(dá)＿＿＿(越小 越高 越不)精餾操作的依據(jù)是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。實(shí)現(xiàn)精餾操作的必要條件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_(dá)＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(混合液中各組分的揮發(fā)度差異。塔頂液相回流 塔底上升氣)簡單蒸餾過程中，釜內(nèi)易揮發(fā)組分濃度逐漸＿＿＿，其沸點(diǎn)則逐漸＿＿＿答案*減小升高)16..總壓為155.7kPa與相組成＝＿＿＿，苯的液相組成=＿＿＿＿＿_(dá)（均以摩爾分率表示。苯與甲苯的相對揮發(fā)度＝＿＿＿。答案***

＝（ｐ-ｐ°）/（ｐ

°）＝(101.3-63.3)/(155.3-63.3)=0.411A B A By＝ｐ°×x/ｐ＝155.7×0.411/101.3=0.632; α＝ｐ

°＝155.7/63.3=2.46)A A A A B試述五種不同進(jìn)料狀態(tài)下的q（）冷液進(jìn)料＿＿＿＿（）泡點(diǎn)液體進(jìn)料＿＿＿＿＿）汽液混合物進(jìn)料＿＿＿；4）飽和蒸汽進(jìn)料＿＿＿＿（）過熱蒸汽進(jìn)料＿＿ 。答案***（1）ｑ＞1（2）ｑ＝1（3）0＜ｑ＜1（4）ｑ＝0 （5）ｑ＜0）某連續(xù)精餾塔中，若精餾段操作線方程的截距等于零，則）回流比等于＿＿＿（）于＿＿＿3）操作線斜率等于＿＿＿（以上均用數(shù)字表示0；1)某精餾塔的設(shè)計(jì)任務(wù)為：原料為

，要求塔頂為x，塔底為

。設(shè)計(jì)時(shí)若選定的回流比RF D W不變，加料熱狀態(tài)由原來的飽和蒸汽加料改為飽和液體加料，則所需理論板數(shù)N＿＿＿，蒸汽量V'＿＿＿＿，提餾段下降液體量L'＿＿，精餾段上升蒸汽量V＿＿＿＿，精餾段下降液體量＿＿＿（增加，不變，減少答案)某二元物系的相對揮發(fā)度α＝3，在具有理論板的精餾塔內(nèi)于全回流條件下作精餾塔操作，已知x4y由塔頂往下數(shù)答案***y=0.5633 4x＝y(tǒng)＝0.563 y＝3×0.563/（1＋2×0.563）＝0.794)3 4 3，回流比R和提餾段上升蒸汽量不變，則此時(shí)D＿＿＿＿，x＿＿＿＿，W＿＿＿＿，x＿＿＿＿＿＿（增加不變，減少，無法確定答案*** 減少，增加，增加，增)精餾塔中的恒摩爾流假設(shè)其主要依據(jù)是各組分的＿＿＿＿＿＿，但精餾段與提餾段的摩流量由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿影響而不一定相等答案*** 摩爾潛熱相等進(jìn)料狀態(tài)的不)

，q，VRx＿＿＿，

＿＿＿＿DF D W＿＿＿＿，L/＿＿＿＿（增加，不變，減少（**答案**增加，增加,,增加）

，q，DRx＿＿＿，

＿＿＿＿VF D W＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿答案*** 增加，減少，增加，增加)精餾過程的回流比是，最小回流比是答案*** 回流量與塔頂產(chǎn)品量之比；塔板數(shù)為無限多時(shí)的回流比的極限)(1)＿＿＿＿＿＿＿；(2)＿＿＿＿＿＿＿＿＿。簡單蒸餾操作時(shí)易揮發(fā)組分的物料衡算式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿(**答案*** 不穩(wěn)定操作＝0,W＝－（－）ｄW)如圖所示ａ點(diǎn)表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ｂ點(diǎn)表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ｃ點(diǎn)表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ａｂ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；ｂｃ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（填空題27題附圖） （填空題33題附圖） （選擇題3題附圖）(**答案**ａ（x ，y）ｂ（x，y）ｃ（x ，y ）ｄ）x -x;ｅ）y-y n-1 n n n ; n n+1 n-1 n n n+1,進(jìn)料狀態(tài)q1D/＝0.（摩爾比

＝0.（摩爾分率，回流比R2，且知提餾段F操作線方程的截距為零。則：提餾段操作線方程的斜率（L’/V’）＝＿＿＿，餾出液x＝＿＿＿＿。D答案*** y＝（L’/V’）x－Wx/∵D/F＝0.5,x＝0，又ｑ＝1W W∴L’/V’＝（R×（D/F）＋1）/（R＋1）×D/F）＝（2×0.5＋1）/（3×0.5）＝4/3，x＝x/（D/F）＝0.4/0.5＝0.8D FF，q，x，DR

，則x＿＿F＿＿，x＿＿＿＿；（2）若R增大，則x

min D＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿。W D W（增加，減小，不變，不確定答案*** （1）減少，增加。 （2）增加，減少，增加)精餾塔在操作過程中進(jìn)料組成不變進(jìn)料量適當(dāng)增加則塔頂組成x 將＿＿＿＿，塔釜組成x 將D W＿＿＿＿＿（泡點(diǎn)液體進(jìn)料。答案*** 不變; 不變),保持

，q，R不變，增加塔底排液量W，則：x

＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿，F(xiàn) Dx＿＿＿＿（增大，減少，不變，不確定答案*** 增大，不變，增大)W恒沸精餾與萃取精餾主要針的物系，采用第三組分的辦法改變原物系的 。（恒沸物體系、沸點(diǎn)相差很小；相對揮發(fā)度）已知圖中的平衡曲線，且知泡點(diǎn)進(jìn)料，回流比R＝4，原料液、塔頂產(chǎn)品、塔底液組成分別為0.30、0.900.10，此時(shí)所需理論板數(shù)。板式精餾塔中每層塔板的作。(***答案***提供氣、液兩相接觸場所，在塔板上及其板上方空間進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)作用。)常壓下沸點(diǎn)為185℃與水不互溶的A組分，若采用水蒸汽蒸餾方法，在常壓下，此不互溶的混合的沸點(diǎn)會(huì)降℃以下答案*** 100)對現(xiàn)有一個(gè)精餾塔，若將其回流比增大時(shí)，其需要的理論板數(shù)，產(chǎn)品的濃度。答案*** 減少；增加)某二元理想溶液的連續(xù)精餾塔,提餾段操作線方程為:y=1.3x-0.018,系統(tǒng)的平均相對揮發(fā)度α=2.5,當(dāng)x=0.06時(shí)(摩爾分率),此時(shí)從塔底數(shù)起的第二塊理論板數(shù)(塔底可視為第一塊理論板)下流液體的組成W為 . 答案*** 0.120(摩爾分))某二元理想溶液的連續(xù)精餾塔,餾出液組成為x=0.96(摩爾分率).精餾段操作線方程為y=0.75x+0.24.該D物系平均相對揮發(fā)度α=2.5,此時(shí)從塔頂數(shù)起的第二塊理論板上升蒸氣組成為y2

= .(答案*** 0.919)二、選擇題某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分，液相組成

＝0.6相應(yīng)的泡點(diǎn)為ｔ，與之相平衡的汽相組成A by＝0.，相應(yīng)的露點(diǎn)為d，則（ 。A

＝ｔd;B.ｔ＜ｔd;C.ｔ

＞ｔd; D.不能判斷 (A.)b b b精餾中引入回流，下降的液相與上升的汽相發(fā)生傳質(zhì)使上升的汽相易揮發(fā)組分濃度提高，最恰當(dāng)?shù)恼f法( )。液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相；B.汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相；C.液相中易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分同時(shí)進(jìn)入汽相，但其中易揮發(fā)組分較多；D.液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相和汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相的現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生。 3.某二元混合物，汽液相平衡關(guān)系如圖。ｔ和ｔ分別表示圖中相應(yīng)點(diǎn)的溫度。則（ ）1 2A.ｔ＝ｔ;B.ｔ＜ｔ;C.ｔ＞ｔ;D.不能判斷. (D)1 2 1 2 1 24.（2分）計(jì)所需理論板數(shù)（ ）

，xF

，xW

q＝1q＞1，設(shè)A.多； B.少； C.不變； D.判斷依據(jù)不足。 (B.)5.某精餾塔精餾段理論板數(shù)為N層，提餾段理論板數(shù)為N層，現(xiàn)因設(shè)備改造，使提餾段的理論板數(shù)增加，精餾段的理論板數(shù)不變，且F、x

、q、R，V等均不變，則此:（ ）FA.x 減小，x 增加； B.x 減小，x 不變；D W D WC.x,x 減小；D.x 減,x 的變化視具體情況而定 (A)D W D W操作中精餾塔，保持

，q，V＇不變，減少D，則塔頂易揮發(fā)組分回收率η變化為（ ）F變大 B.變小 C.不變 D.不確定 (B)具有正偏差的非理想溶液中，相異分子間的吸引力較相同分子間的吸引力（ 。大； B.小； C.一樣 (B)非理想溶液不一定都有恒沸點(diǎn)，只有對拉烏爾定律有明顯的（ ）的非理想溶液才具有恒沸點(diǎn)。A.偏差??； B.偏差大 C.偏差中等 (B)精餾操作進(jìn)料的熱狀況不同q值就不同，沸點(diǎn)進(jìn)科時(shí)q值為（ ；冷液進(jìn)料時(shí)δ值（ 。A.0； B.＜0； C.1； D.＞1 (C；D)在指定條件下進(jìn)行精餾操作，所需的實(shí)際板數(shù)較理論板數(shù) （ 。為多； B.為少； C.相等； (A)精餾段操作線的斜率為R（R+，全回流時(shí)其斜率等于（ 。A. 0； B. 1； C. (B)從沸點(diǎn)一組成圖中可以看出只有將混合液加熱（ 才能從混合液中分出易揮發(fā)組分增多的汽。液相區(qū)； B.氣相區(qū)； C.氣液共存區(qū) (C)常壓下沸點(diǎn)為℃與水不互溶的A組分，若采用水蒸汽蒸餾方法，在常壓下，此混合液的沸點(diǎn)為（ 。A.B.C.D.=185℃ (A)（ 。A.逐漸增多； B.逐漸減少； C.不變 (A)精餾塔的進(jìn)料狀況為冷液進(jìn)料時(shí)，則提餾段的液體下降量）＞L+F; B.＜L+FC.=L+F （注一精餾段液體下降量一進(jìn)料量） 17.用y一x圖表示精餾塔在某一回流比操作時(shí)，其操作線的位置（ 。A.在對角線之下； B.與對角線重合； C.在對角線與平衡線之間 三．問答題精餾塔在一定條件下操作，試問：回流液由飽和液體改為冷液時(shí)，塔頂產(chǎn)品組成有何變化？為什么？答案*** 從泡點(diǎn)回流改為冷液回流時(shí)，x 。其原因是：冷液回流至塔頂時(shí)，冷凝一部分蒸氣，D放出的潛熱把冷液加熱至塔頂?shù)谝话宓娘柡蜏囟取＠淠糠种泻y揮發(fā)組分較大，使氣相易揮發(fā)組分增濃。同時(shí)，在塔頂回流比保持不變的條件下，增加了塔內(nèi)的內(nèi)回流，這也有利于分離。精餾塔在一定條件下操作時(shí)為什么？答案***離能力下降易揮發(fā)組分收率降低。D W精餾塔進(jìn)料量對塔板層數(shù)有無影響？為什么？答案***x。F D W而進(jìn)量的改變對上述參數(shù)都無影響，所以對塔板數(shù)無影響。為什么說全回流時(shí)，所需的理論板數(shù)最少？答案*** 全回流時(shí)，操作線與y-x圖的對角線相重合，此時(shí)的操作線偏離平衡線最遠(yuǎn)，即傳質(zhì)動(dòng)力最大，故要達(dá)到一定的分離要求時(shí)，其所需的理板數(shù)為最少。四、計(jì)算題1.（10分）某連續(xù)精餾塔進(jìn)料液中含易揮發(fā)組分55%(摩爾百分?jǐn)?shù)，下同)（與此相平衡的汽相組成為75%，要求塔頂產(chǎn)品含易揮發(fā)組分95(1(2組成與進(jìn)料組成相同，回流比為最小回流比的1.5倍時(shí)，求進(jìn)料板上一板流下的液體組成。答案*** Rmin=（x－y）/（y－x）＝(0.95-0.75)/(0.75-0.55)=1，D e e ex

y

＋x/(R+1)，0.75=[1.5/(1.5+1)]x

＋0.95/(1.5+1)，x

＝0.62F F

D

F-1

F-1.10分）用連續(xù)精餾塔每小時(shí)處理100kmol含苯40和甲苯6090，殘液中含苯1%（組成均以kmol%計(jì)kmol.h-1。(2)132kmol，問回流比為多少？答案***Fx＝Dx＋Wx W=56.2kmol.h-1 D=43.8kmol.h-1F D WV'=VR=L/D=88.2/43.6=2.02. 12分）其中易揮發(fā)組分的含量為0.54（摩爾分率，回流比R=3.，提餾段操作線的斜率為1.2-0.018，求餾出液組成xD答案*** q線方: y=x=0.54 (1)，精線方:

(2)F D提段方: y=1.25x-0.0187=0.54 (3)。式(1)與聯(lián)立得兩操作線交點(diǎn)坐標(biāo)x=x=0.447dy=0.54,xd

=0.447代入(2)得

=0.8764D4.（15分）用常壓精餾塔分離雙組分理想混合物，泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料量100kmol.h-1，加料組成為50%,塔頂產(chǎn)品組成x＝95％,產(chǎn)量D＝50kmol.h-1，回流比R=2Rmin，設(shè)全塔均為理論板，以上組成均為摩D爾分率。相對揮發(fā)度α＝3。求：1.Rmin(最小回流比) 2.精餾段和提餾段上升蒸汽量。3.列出該情況下的精餾段操作線方程。***答案***1.y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)，泡點(diǎn)進(jìn)料q=1,x=xe

=0.5,Fy=3×0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75，Rm/(Rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9，Rm=4/5=0.8e2.V=V′=(R+1)D=(2×0.8+1)×50=130kmol.h-1，

=[R/(R+1)]x+x/(R+1)=0.615x+0.365n+1 n D n第二塊理論板上，塔頂產(chǎn)品組成x=0.（摩爾分率，二元系統(tǒng)相對揮發(fā)度＝4，進(jìn)料組成為x＝0.5（摩爾分率離開第一塊板的液相組成X1為多少？(2)y2為多少？(3)兩操作線交點(diǎn)d的氣液組成？答案***⑴y1=xd=0.9, x1=0.9/(4-3×0.9)=0.692,⑵y2=1×0.692/(1+1)+0.9/2=0.796,⑶x=xf=0.5, y=0.5/2+0.9/2=0.7d d(計(jì)算題5題附) 計(jì)算題8題附)分）已知某精餾塔進(jìn)料組成xf＝0.5，塔頂餾出液組成x＝0.95，平衡關(guān)系y＝0.8x＋0.2，試求下D列二種情況下的最小回流比Rmin。(1)飽和蒸汽加料；(2)飽和溶液加料。答案***Rmin=(x-y)/(y-x)---(1)；y=0.8x+0.2 ---(2)；y=q×x/(q-1)-x/(q-1) ---(3)D e e e e e e e F⑴q=0,由(3)y=xe

=0.5;由(2)xe=(0.5-0.2)/0.8=0.375, Rmin=(0.95-0.5)/(0.5-0.375)=3.6F⑵q=1,由(3)x=x=0.5, 由(2)y=0.8×0.5+0.2=0.6; Rmin=(0.95-0.6)/(0.6-0.5)=3.5e F e50%（%）0.82摩爾分率的酒精700kg.-,殘液中含酒精不超過0.1（3.5進(jìn)料和殘液各為多少kg.h-1？(2)塔頂進(jìn)入冷凝器的酒精蒸汽量為多少kg.h-1kg.h？(3)沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)提餾段操作線方程。附：乙醇分子量46***答案***1）F，W；xD

=（46×0.82)/(46×0.82+18×0.18)=0.92（質(zhì)量分率）代入方程：F=700+W ,F=1289kg.hF×0.5=700×0.92+W×0.001,W=589kg.h-1V=（R+1）D=4.5×700=3150kg.h L=DR=700×3.5=2450kg.h-13）提餾段提作線方程： L′=L+qF 而q=1 又：xW

=（0.001/46)/(0.001/46+0.999/18)=0.0004;∴ym+1

′=(L′/L′－w)x

′－w/(L′－w)xm

=(3739/3739－589)x′－(589/3739－589)×0.00041.19x′－7.5×10-5或：y=1.19x′－7.5×10-5常壓下，某一連續(xù)操作的精餾塔每小時(shí)處理10t.h-1苯一甲苯二元溶液。進(jìn)料液含苯40%，要求塔頂餾出液中含苯96，塔底產(chǎn)品含苯5（(1塔頂，塔釜的產(chǎn)品量為多少kmol.h-1？(2)若附78.192.1答案*** 1）D，W；單位換算D

=（96/78.1）/(96/78.1+4/92.1)=0.966x=(40/78.1)/(40/78.1+60/92.1)=0.44, x=(5/78.1)/(5/78.1+95/92.1)=0.058F W原料液的平均分子量M=ΣMx=78.1×0.44+92.1×0.56=85.94ii∴F=10000/85.94=116.4kmol.h-1∴116.4=D+W；116.4×0.44=D×0.966+W×0.058解出：D=49kmol.h W=67.4kmol.h2)Rmin：由公式：R

=(x-y)/(y-x飽和液進(jìn)料 =x=0.44min D e e e e F由x=x=0.44在y-x圖上在平衡線上找到y(tǒng)

=0.65則：Rmin=(0.966-0.65)/(0.65-0.44)=1.5e F e和進(jìn)料板位; 由R=2R=2×1.5=3作圖得N=10（塊）注：作圖方法略從圖中可知：加料板為第5塊（從上向下數(shù)）理論板。在連續(xù)精餾塔中，精餾段操作線方程y=0.75x+0.2075，q線方程式為y=-0.5x+1.5x,試求:(1)回流比FR,(2)餾出液組成x ,(3)進(jìn)料液的q,(4)當(dāng)進(jìn)料組成x=0.44時(shí)，加料板的液體濃度要求判斷進(jìn)料D F狀態(tài)。答案*** yn+1

=[R/(R+1)]xn

/(R+1)DR=0.75R+0.75 R=0.75/0.25=3/(R+1)=0.2075 x/(3+1)=0.2075 x＝0.83D D Dq=-0.5q+0.5 q=0.5/1.5=0.333④0.75x+0.2075=-0.5x+1.5x;0.75x+0.2075=-0.5x+1.5×0.44F1.25x=1.5×0.44-0.2075=0.4425 ;x=0.362原料為汽液混合物某精餾塔分離混合液，料液為含A和B50％的飽和液體，處理量為100kmol.h-1頂、塔底的產(chǎn)品量各為50kmol.-1，要求塔頂組成x＝0.9（摩爾分率，取回流比為D熱，塔頂采用全凝器，試求：(1)塔底產(chǎn)品組成；(2)塔頂全凝器每小時(shí)冷凝蒸汽量；(3)蒸餾釜每小時(shí)產(chǎn)生蒸汽量；(4)提餾段操作線方程式；(5)相對揮發(fā)度α=3，塔頂?shù)谝粚影宓陌逍蔈二塊板(實(shí)際板)的上升蒸汽組成。***答案***

=0.6，求離開第mL⑴

=D×xF

+W×xD

,;100×0.5=50×0.9+50x, W

=0.1W⑵V=(R+1)D=(5+1)×50=300(kmol.h-1)⑶V'=V-(1-q)F=300-0=300(kmol.h-1)⑷y =L'×x/V'-W×xW/V'=(5×50+100)x /300-50×0.1/300=1.167

-0.0167(m+1) m m m⑸E =(x-x)/(x-x-----------(1);x

/(α-(α-1)y)=0.9/(3-2×0.9)=0.75,mL1 D 1 D 1 1 1代入(1)式:0.6=(0.9-x1)/(0.9-0.75),x=0.811y=R×x/(R+1)+x

/(R+1)=5×0.81/(5+1)+0.9/(5+1)=0.8252 1 D液