化工原理第五章习题及答案

第五章蒸馏

一、名词解释：

1、蒸馏：

利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。

2、拉乌尔定律：

当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。

3、挥发度：

组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。

4、相对挥发度：

混合液中两组分挥发度之比。

5、精馏：

是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。

6、理论板：

气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。

7、采出率：

产品流量与原料液流量之比。

8、操作关系：

在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。

9、回流比：

精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。

10、最小回流比：

两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。

11、全塔效率：

在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。

12、单板效率：

是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。

二、填空题：

1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。相等

2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。离开的汽相与液相之间达到平衡时

3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于

__________________________________________________的场合。

难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低

4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。

降低，升高

5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。 增加回流比，不断下降

6、在精馏塔设计中，若F D x x R q

、、、，D/F 相同时，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，T ，间N ????????T ，直N ，W x ，间?????????W x ，直。 < , >

7、总压101.3kPa 、95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为155.7kPa 与63.3kPa ，则平衡时汽相中苯的摩尔分率为_______，液相中苯的摩尔分率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。 0.632、0.411、2.46

8、精馏操作的依据是__________________________________________________。实现精馏操作的必要条件包括____________________________________________和___________________________________________。 混合液中各组分挥发度的差异由塔板或填料层所构成的若干个接触级、塔顶有液相回流、塔底有上升气流。

9、精馏塔操作时，保持F 、x F 、q 、R 不变，增加塔底排液量W ，试定性画出变化前、后塔的操作线。

y x

附图

1 y x 附图

2 y

x 附图

3

10、精馏塔塔顶某理论板上汽相的露点温度为1t 、液相的泡点温度为2t ，塔底某理论板上汽相的露点温度为3t 、液相的泡点温度为4t ，试按从大到小顺序将以上4个温度排列如下：??????????????????????????。3t =4t ＞21t t =

11、简单蒸馏的主要特点是 __________________________________________。

间歇、不稳定、分离程度不高

12、测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的两股物流的组成分别为0.82和0.70，则其中________是汽相组成。 0.82

13、已知在塔顶为全凝器的连续精馏塔中，完成一定分离任务需N 块理论板。现若按下图流程设计，则在相同回流比条件下，完成相同的分离任务，所需理论板数将为???????块。 N-1

L,x

L

D,x

D

F,x

F

W,x

W

14、间歇精馏与连续精馏不同点在于：_________________________________________和____________________________________________。前者为非稳态，而后为稳态前者只有精馏段，没有提馏段。

15、某二元理想混合物（相对挥发度为3）中易挥发组分0.4

F

x=（摩尔分率），用平衡蒸馏方法使50%的物料汽化，则汽相中易挥发组分的回收率为?????????????。66% 16、精馏塔中第1

n-、n、n+1三块实际塔板的板效率小于1，与汽相组成y n相平衡的液

相组成为*

n

x,则*

n

x____

n

x，与液相组成

n+1

x相平衡的汽相组成为*

1

n

y

+

,则*

1

n

y

+

___

1

n

y

+

?和n

y___

1

n

x

-

。＜，＞，＞

17、试比较某精馏塔中（从塔顶往下）第11

n n n

-+

，，层理论板上参数的大小,即: n-1

y___

n

y,

1

n

T

-

___

n

T,

n

y___

n

x,

n

T___

n

t,

n

T___

n+1

T?

（T—气相温度；t—液相温度）＞，＜，＞，＝，＜

18、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

19、在精馏塔设计中，若

F D W

x x R q x

、、、、相同，则直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，T

N

，间

???????

T

N

，直

；

D

F

??

?

??间

?????????

D

F

??

?

??直

。> ，>

20、某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论板的精馏塔内作全回流精馏操作,已知

2

0.3

x=，则y1=____(由塔顶往下数)。0.794

21、平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别

__________________________________________________。前者为稳态过程，后者为非稳态过程

22、精馏塔设计中，回流比并不总是越大越好，原因是____________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________________________。

回流比增大，所需理论板数减少，塔设备所引起的设备费降低；但冷凝器、再沸器热负 荷增大，换热器设备费及加热蒸汽、冷却水所消耗的动力费增大。当R 大到一定值后，总 费用（设备费和动力费之和）呈现上升趋势。

23、有三个精馏塔分离相同的理想混合液，塔顶冷凝部份如图，塔顶第一板上升气相流率均为Vkmol/s ，其摩尔组成均为1y ，相对挥发度相同且均为常数。

请对图示的三种冷凝器情况，按从大到小的顺序排列回流液浓度123L L L x x x ，，，以及产品浓度123D D D x x x ，，的相对大小：?????????????????????????????????????????????? ??????????????????。 132L L L x x x ?? 321D D D x x x ??

V V

V 31 V V 41

24、在分离要求一定的条件下，当回流比一定时，________状况进料所需的总理论板数最少。 冷液

25、用连续精馏方法分离双组分理想混合液，原料中含易挥发组分0.40，馏出液中含易 挥发组分0.90（以上均为摩尔分率），溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比 为2，则料液的热状况参数q=________。 q=0.38

26、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 温度。 泡点

27、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

28、对于二元理想溶液，若轻组分含量越高，则泡点温度 。 越低

29、对于二元理想溶液，若重组分含量越高，则泡点温度 。 越高

30、对于二元理想溶液，相对挥发度大，说明该物系 。 容易分离

31、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

32、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

33、为完成精馏操作，需要在 设置冷凝器。 塔顶

34、为完成精馏操作，需要在 设置再沸器。 塔底

35、设计一精馏塔时，回流比选的大，则塔板数 。 少

36、精馏操作中，回流比的上限称为 。 全回流

37、精馏操作中，回流比的下限称为 。 最小回流比

38、精馏操作中，全回流时塔顶的产品量 。 为零

39、精馏操作中，再沸器相当于一块 板。 理论板

40、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

41、用图解法求理论板层数时， 代表一层理论板。 一个梯级

42、精馏操作中，当q=0.6时，表示进料中的 含量为60%。 液相

43、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、单选择题

1、连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理 论板数为Ｎ。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务 所需理论板数为Ｎˊ，其相对大小是______。 C

Ａ、Ｎˊ＞Ｎ； Ｂ、Ｎˊ＝Ｎ； Ｃ、Ｎˊ＜Ｎ； Ｄ、判断依据不足。

2、对某双组分理想物系，当温度t=80℃时，0106.7A a P kp =，040B a P kp =，液相摩尔组成0.4A x =，则与此液相组成相平衡的汽相组成A y 为??????????。 B

A 、0.5 ；

B 、0.64 ；

C 、0.72 ；

D 、0.6

3、恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。此 话________。 B

A 、对 ;

B 、错;

C 、无法判断

4、精馏段操作线方程为：y=0.75x+0.3，这绝不可能。此话______________。A

A 、对;

B 、错;

C 、无法判断

5、某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分，液相组成ｘ＝0.6相应的泡点为ｔ，与之相平衡的汽相组成ｙ＝0.7，相应的露点为T ，则：（ ）。 A

A 、ｔ＝T

B 、ｔ＜T

C 、ｔ＞T

D 、不能判断

6、对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。B

A 、对

B 、错

C 、无法判断

7、在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组份的混合液能得到分离，可采用哪种分离方法？ C

Ａ、恒沸精馏 Ｂ、普通精馏 Ｃ、萃取精馏 Ｄ、水蒸汽直接加热精馏

8、某二元混合物，汽液相平衡关系如图。1t 和2t 分别表示图中1，2点对应的温度。则?????????。

D

A 、12t t =

B 、12t t ?

C 、12t t ?

D 、1t 与2t 大小关系不能判断