新版化工原理习题答案(09)第九章 蒸馏
第九章 蒸馏
1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*
A p =107.6 kPa 及*
B p ＝41.85 kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面
上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*
B
*A 总*B 总*A A 总*
A
A =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa
8808.085
.416.10785
.4176.99*B
*A *
B =--=
--=p p p p x 总
本题也可通过相对挥发度求解
571.285
.416.107*B *A ===p p α
由气液平衡方程得
()()
8808.095.01571.295.095
.01=-+=-+=y y y x α
()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *
B
A *A =-+?=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相
组成。苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为
24.22035.1206032.6lg *A +-
=t p
58
.21994.1343078.6lg *B +-
=t p 式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa
对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）
解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则
191.224
.2206.9435.1206032.6lg *A =+-
=p 得 37.155*
A =p kPa
同理 80.158
.2196.9494.1343078.6lg *B =+-
=p 15.63*
B =p kPa
4.03996.015
.6337.15515
.63100A ≈=--=
x
或 ()kPa
04.100kPa 15.636.037.1554.0=?+?＝总p
则 46.215
.6337.155*
B *
A ===p p α
6212.04
.046.114
.046.2)1(1=?+?=-+=
x x y αα
（2）总压为p 总＝10 kPa
通过试差，泡点为31.5℃，*
A p =17.02kPa ，*
B p ＝5.313kPa
203.3313
.502
.17==
α 681.04
.0203.214
.0203.3=?+?=
y
随压力降低，α增大，气相组成提高。
3．在100 kPa 压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol ，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0+=x y 。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸）
依题给条件
56
.044.01=-=q
则 x x q x x q q y 273.125.11
56.055.0156.056.011F -=---=---=
由平衡方程 0.460.5
4y x =+
联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045
D F 0.440.44100n n ==?kmol = 44kmol
%8.58%10055
.0100735
.044%100F F D =???=?=
x n y n η （2）简单蒸馏
44D =n kmol 56W =n kmol
W 0.55F W 100d ln
ln 56x n x n y x
==-? 即 0.5490.5410.5798ln 0.54
0.5490.540.55
W
x -=-?
解得 x W = 0.3785
()()7683.03785.055.044
56
55.0W F D W F =-+
=-+=x x n n x y %46.61%10055
.01007683
.044A =???=
η
简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）
4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。
解：（1）馏出液的流量和苯的收率
h kmol 50h kmol 05.095.005.05.0100W D W F F
n,D n,=--?=--=x x x x q q
%95%1005
.010095
.050%100F F n,D D n,A =???=?=x q x q η
（2）馏出液的最大可能流量
当ηA =100%时，获得最大可能流量，即
kmol/h 52.63 kmol/h 95
.05
.0100D
F F n,Dmax n,=?=
=
x x q q 5．在连续精馏塔中分离A 、B 两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A 的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。
解：（1）馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算，可得
kmol/h 43.2kmol/h 45.010096.096.0F F n,D D n,=??==x q x q ()kmol/h
1.8kmol/h 45.010096.01W W n,=??-=x q
n,W 1.8
0.033
q =
kmol/h=54.55 kmol/h ()n,D n,F n,W 10054.55q q q =-=-kmol/h=45.45 kmol/h 9505.045
.452
.43D ==
x （2）精馏段操作线方程
2604.0726.065
.39505.065.365.211D +=+=+++=
x x R x x R R y （3）提馏段的液相负荷
()kmol/h 4.202kmol/h 10045.4565.2F n,D n,F n,L n,L n,=+?=+=+='q Rq qq q q
6．在常压连续精馏塔中分离A 、B 两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩
尔分数，下同），原料液的泡点为92 ℃。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q 值和提馏段的气相负荷。
（1）40 ℃冷液进料； （2）饱和液体进料； （3）饱和蒸气进料。
已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg ，比热容为1.82 kJ/(kg ?℃)。 解：由题给数据，可得
kmol/h .3972kmol/h 04
.096.004
.046.060W D W F F n,D n,=--?=--=x x x x q q
()kmol/h 32.61kmol/h 39.2760W n,=-=q
（1）40 ℃冷液进料 q 值可由定义式计算，即
()()255.1371
409282.111F b P =-+=-+
=r t t c q ()()()()[]h 119.4kmol/ kmol/h 60255.1139.2718.211D n,=?--?+=--+='F q q R V
（2）饱和液体进料 此时 q = 1
().1kmol/h 041kmol/h 39.278.31D n,=?=+=='q R V V （3）饱和蒸气进料 q = 0
().1kmol/h 44kmol/h 601.104F n,=-=-='q V V
三种进料热状态下，由于q 的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V ′
最小。
7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h ，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x +0.238；q 线方程为y = 2-3x 。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值x q 及y q ；（4）提馏段操作线方程。
解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得
75
.01
=+R R 及238.01D =+R x 解得 R = 3，x D = 0.952
2）进料热状况参数及原料液组成 由于
31q
q =--及21F =-q
x 解得 q = 0.75（气液混合进料），x F = 0.5
（3）两操作线交点的坐标值x q 及y q 联立操作线及q 线两方程，即
238.075.0+=x y 23y x =- 解得 x q = 0.4699及y q = 0.5903
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
W V n,W n,V n,L n,x q q x q q y '
'
'-
'=
'
式中有关参数计算如下：
kmol/h 68.24kmol/h 952
.05.05094.0D F F n,A D n,=??==x x q q η ()n,W n,F n,D 5024.68q q q =-=-kmol/h = 25.32
kmol/h
()()0592.032
.255.05094.011W n,F F n,A W =??-=-=q x q x η
()n,L n,D n,F 324.680.7550q Rq qq '=+=?+?kmol/h =111.54 kmol/h ()n,V n,L n,W 111.5425.32q q q ''=-=-kmol/h = 86.22 kmol/h
则 111.5425.320.0592 1.2940.0173986.2286.22
y x x ''=
-?=- 8．在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。
解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。
习题8 附 表
x
0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 x x
y 46.1146.2+=
0.115 0.214 0.381 0.513 0.621 0.711 0.787 0.852 0.908 0.957
1.0
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.70.80.9
1.0115
d
b
x W
x D
c a
e
x F
y
X
习题8 附 图 在x –y 图上作出平衡线，如本题附图所示。 由已知的x D ，x F ，x W 在附图上定出点a 、e 、c 。
精馏段操作线的截距为
271.01
5.295
.01=+=+R x D ，在y 轴上定
出点b ，连接点a 及点b ，即为精馏段操作线。 过点e 作q 线（垂直线）交精馏段操作线于点d 。连接cd 即得提馏段操作线。 从点a 开始，在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离
程度需11层理论板，第5层理论板进料。 9．在板式精馏塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸
气量为93 kmol/h ，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h ，泡点回
流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。
解：（1）原料液的处理量 由全塔的物料衡算求解。 对于泡点进料，q = 1
()kmol/h 931D n,V n,V n,=+=='q R q q
()n,D n,V n,L 9358.5q q q =-=-kmol/h=34.5 kmol/h
D n,F n,W n,q q q -=
则 ()05.05.345.3495.06.0F n,F n,?-+?=q q 解得 n,F 56.45q =kmol/h
（2）R 为R min 的倍数
()5.34193?+=R
R = 1.70
对于泡点进料，R min 的计算式为
333.16.01)95.01(26.095.01)1(11F D F D min =??
?
???--?-=??????----=
x x x x R αα 于是
275.1333
.17
.1min ==R R 10．在常压连续精馏塔内分离苯—氯苯混合物。已知进料量为85 kmol/h ，组成为0.45（易挥发组分的摩尔分数，下同），泡点进料。塔顶馏出液的组成为0.99，塔底釜残液组成为0.02。操作回流比为3.5。塔顶采用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽化热分别为30.65 kJ/mol 和36.52 kJ/mol 。水的比热容为4.187 kJ/ (kg ?℃)。若冷却水通过全凝器温度升高15 ℃，加热蒸汽绝对压力为500 kPa （饱和温度为151.7 ℃，汽化热为2 113 kJ/kg ）。试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略组分汽化热随温度的变化。
解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即
h 37.94kmol/kmol/h 02
.099.002
.045.085W D W F F n,D n,=--?=--=x x x x q q
对于泡点进料，精馏段和提馏段气相负荷相同，则
()kmol/h 170.7kmol/h 94.375.41D n,V n,V n,=?=+=='R q q q
（1）冷却水流量 由于塔顶苯的含量很高，可按纯苯计算，即
kJ/h
232.5kJ/h 1065.307.1703A V n,c =??==γq Q
kg/h 1033.8kg/h 15
187.410232.5)(46
12c p,c c
m,?=??=-=t t c Q q （2）加热蒸汽流量 釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即
6.234kJ/h
kJ/h 1052.367.1703B V n,B =??=='γq Q
kg/h 2.95＝kg/h 2113
10234.66B
B
h m,?==
γQ q
11．在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100 kmol/h ，进料热状态参数q =1，馏出液流量为60 kmol/h ，釜残液组成为0.01（易挥发组分的摩尔分数），试求（1）操作线方程；（2）由塔内最下一层理论板下降的液相组成x ′m 。
解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。 （1）操作线方程 此为提馏段操作线方程，即
W V n,W n,V n,L n,x q q x q q y '
'
'-
'=
'
式中 kmol/h 100F n,L n,=='qq q
n,V n,D 60q q '==kmol/h
()n,W n,F n,D 10060q q q =-=-kmol/h ＝40 kmol/h
则 0067.0667.101.060
4060100-'=?-'='x x y
（2）最下层塔板下降的液相组成 由于再沸器相当于一层理论板，故
0198.001
.0101
.02)1(1W W W
=+?=-+='x x y αα x ′m 与y ′W 符合操作关系，则
0159.0667
.10067.00198.0667.10067.0W m =+=+'='y x
提馏塔的塔顶一般没有液相回流。
12．在常压连续精馏塔中，分离甲醇—水混合液。原料液流量为100 kmol/h ，其组成为0.3（甲醇的摩尔分数，下同），冷液进料（q =1.2），馏出液组成为0.92，甲醇回收率为90％，回流比为最小回流比的3倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。甲醇—水溶液的t –x –y 数据见本题附表
习题12 附 表
温度t ℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 温度t ℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 100 0.0
0.0
75.3 0.40
0.729
96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20
0.579
64.5
1.0
1.0
0.00.1
0.20.3
0.40.50.60.70.8
0.9 1.0
0.0
0.10.20.30.40.50.6
0.70.80.91.0x D
间接加热
6
4
b d
c
e
a
(x q ,y q )x
W
x F
Y
X
0.00.1
0.20.3
0.40.50.60.70.8
0.9 1.0
0.00.1
0.20.30.40.50.6
0.70.80.91.0
x D
直接蒸汽加热
7
4
b
d
c
e
a
(x q ,y q )x
W
x F
Y
X
附 图1 附 图2
习题12 附 图
78.0 0.30 0.665
解：（1）釜液组成 由全塔物料衡算求解。 ① 间接加热
h 29.35kmol/kmol/h 92.03.01009.09.0D F F n,D n,=??==x x q q 0425.035.291003.0100)9.01(W =-??-=x
② 直接水蒸气加热
F n,D n,L n,W n,qq Rq q q +=='
关键是计算R 。由于q =1.2，则q 线方程为
5.161
1F -=---=
x q x x q q
y 在本题附图上过点e 作q 线，由图读得：x q = 0.37，y q = 0.71
6176.037
.071.071
.092.0q
q q D min =--=
--=
x y y x R
min 330.6176 1.85R R ==?=
于是 ()kmol/h 174.3kmol/h 1002.1 29.3585.1W n,=?+?=q
0172.08
.1833
.0100)9.01(W =??-=
x
显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由于冷凝水的稀释作用，x W 明显降低。 （2）所需理论板层数 在x –y 图上图解理论板层数
①间接加热 精馏段操作线的截距为
323.085
.292
.01==+R x D 由x D = 0.92及截距0.323作出精馏段操作线ab ，交q 线与点d 。
由x W =0.0425定出点c ，连接cd 即为提馏段操作线。
由点a 开始在平衡线与操作线之间作阶梯，N T = 5（不含再沸器），第4层理论板进料。
②直接蒸汽加热 图解理论板的方法步骤同上，但需注意x W =0.0172是在x 轴上而不是对角线上，如本题附图所示。此情况下共需理论板7层，第4层理论板进料。
计算结果表明，在保持馏出液中易挥发组分收率相同条件下，直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意，直接蒸汽加热时再沸器不能起一层理论板的作用。
习题13附图
13．在具有侧线采出的连续精馏塔中分离两组分理想溶液，如本题附图所示。原料液流量为100 kmol/h ，组成为0.5（摩尔分数，下同），饱和液体进料。塔顶馏出液流量q n,D 为20 kmol/h ，组成x D1为0.98，釜残液组成为0.05。从精馏段抽出组成x D2为0.9的饱和液体。物系的平均相对挥发度为2.5。塔顶为全凝器，泡点回流，回流比为3.0，试求（1）易挥发组分的总收率；（2）中间段的操作线方程。
解：（1）易挥发组分在两股馏出液中的总收率 由全塔的物料衡算，可得
n,D D1n,D2D2
A n,F F
100%q x q x q x η+=
?
q n,D2的计算如下
W n,D2n,D1n,F n,q q q q ++=
及
()D2n,D2n,F F n,2010005.09.098.020q q x q --++?=
整理上式，得到
4.268
5.0D2n,=q
则 kmol/h 06.31D2n,=q
于是 A 200.9831.060.9
100%95.1%1000.5
η?+?=
?=?
（2）中间段的操作线方程 由s 板与塔顶之间列易挥发组分的物料衡算，得
n,Vs s 1n,Ls s n,D D1n,D2D2q y q x q x q x +=++ （1）
式中 h kmol 80h kmol )204()1(D1n,Vs n,=?=+=q R q
()h 28.94kmol/kmol/h 06.31203D2n,D1n,Ls n,=-?=-=q Rq q
将有关数值代入式（1）并整理，得到
s 1s 0.3620.5944y x +=+
14．在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35（易挥
发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气加料。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x +0.20，试求（1）操作回流比与最小回流比的比值；（2）若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，该板的气相默弗里效率E MV1。
解：（1）R 与R min 的比值 先由精馏段操作线方程求得R 和x D ，再计算R min 。 由题给条件，可知
75.01
=+R R
解得 3=R
8.042.0)1(20.0=?=+=R x D
对饱和蒸气进料，q = 0，y q = 0.35
1772.0)
35.01(5.235.035
.0)
1(q q q
q =-+=
-+=
y y y x α
604.21772
.035.035
.08.0q
q q D min =--=
--=
x y y x R
则
152.1604
.23min ==R R （2）气相默弗里效率 气相默弗里效率的定义式为
12
M,V *
12
y y E y y -=
- （1） 式中 8.0D 1==x y
725.020.07.075.020.075.012=+?=+=x y
8537.07
.05.117
.05.2)1(111*1=?+?=-+=
x x y αα
将有关数据代入式（1），得
%3.58583.0725
.08537.0725
.08.0V M ,==--=
E
15．在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100 kmol/h ，组成为0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气进料。馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。物系的平均相对挥发度为2.0。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。塔釜的汽化量为最小汽化量的1.6倍，试求（1）塔釜汽化量；（2）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成。
解：先求出最小回流比，再由最小回流比与最小汽化量的关系求得q n,Vmin 。液相组成x 2可用逐板计算得到。 （1）塔釜汽化量 对于饱和蒸汽进料q = 0，y F = 0.5，R min 可用下式计算，即
7.215.0195.015.095.021*******F D F D min =-??
?
???---?-=-??????----=
y x y x R αα n,Vmin min n,D (1)q R q =+
而 50kmol/h kmol/h 05.095.005.05.0100W D W F F n,D n,=--?=--=x x x x q q 则 kmol/h 185kmol/h 50)17.2(Vmin n,=?+=q
kmol/h
85kmol/h )100185()1(F n,Vmin n,min V n,=-=--='q q q q
kmol/h 361kmol/h )856.1(6.1min V n,V n,=?==''q q
min ,V n q '也可由提馏段操作线的最大斜率求得，即
W
q W q min
V n,min L n,x x x y q q --=
''
3333.05.025.05
.0q =?+=
x
即 588.105
.03333.005.05.0min V n,W n,min V n,=--=+''q q q 将q n,W = 50 kmol/h 代入上式，解得
kmol/h 85min V n,='q
（2）第2层理论板下降液相组成x 2 逐板计算求x 2需导出精馏段操作线方程。
13610050)1()1()1(F n,D n,V n,=-?+=--+='R q q q R q
解得 72.3=R
2013.0788.072
.495.072.472.311D +=+=+++=x x R x x R R y 塔顶全凝器 95.0D 1==x y
9048.005
.0295.095
.0)1(1111=?+=-+=
y y y x α
9143.02013.09048.0788.02=+?=y
8421.0)
9143.01(29143.09143
.02=-+=
x
16．某制药厂拟设计一板式精馏塔回收丙酮含量为0.75（摩尔分数，下同）水溶液中的丙酮。原料液的处理量为30 kmol/h ，馏出液的组成为0.96，丙酮回收率为98.5%。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试根据如下条件计算塔的有效高度和塔径。
进料热状况 饱和液体 总板效率 61％ 操作回流比 2 全塔平均压力 110 kPa 理论板层数 17.0 全塔平均温度 81 ℃ 板间距 0.40 m 空塔气速 0.82 m/s 解：由题给条件，可得
kmol/h 09.32kmol/h 96
.075.030985.0985.0D F F n,D n,=??==x x q q
69.3kmol/kmol/h 09.233)1(D n,V n,V n,=?=+=='q R q q
88.2761
.00.17T T P ===
E N N
取28 （1）塔的有效高度
10.8m m 4.0)128()1(T P =?-=-=H N E
（2）塔径 精馏段和提馏段气相负荷相同，则
V,V 4πq D u
=
式中 s m 5151.0s m 110
273360033.101)81273(3.694.2236004.2233
00V n,V V,=???+??==
p T Tp q q
于是 0.894m m π
82.05151
.04=?=
D
根据系列标准，选取塔径为900 mm 。
17．在连续精馏中分离A 、B 、C 、D 、E （按挥发度降低顺序排列）五组分混合液。在所选择流程下，C 为轻关键组分，在釜液中组成为0.006（摩尔分数，下同）；D 为重关键组分，在馏出液中的组成为0.005。原料液处理量为100 kmol/h ，其组成如本题附表1所示。
17题 附表1
组 分 A B C D E x F
0.213
0.244
0.183
0.142
0.218
试按清晰分割法估算馏出液、釜残液的流量和组成。
解：由题意，A 、B 组分在釜残液中不出现，E 组分在馏出液中不出现，且x W,C =0.006，x D,D =0.005。作全塔物料衡算，得
W n,D n,F n,q q q +=
D D,D n,C W,W n,C F,B F,A F,F n,D n,)(x q x q x x x q q +-++=
将有关数据代入上式，解得
h kmol 1.64D n,=q 计算结果列于本题附表2。
17题 附表2
组 分
A B C D E Σ Fi n,q /（kmol/h ） 21.3 24.4 18.3 14.2 21.8 100 Di n,q /（kmol/h ）
21.3 24.4 18.08 0.320 0 64.1 Wi n,q /（kmol/h ）
0 0 0.22 13.88 21.8 35.9 Di x 0.3323 0.3807 0.2821 0.005 0 1.0 Wi x
0.006
0.3866
0.6072
1.0
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？ 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7．进料热状况参数
8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四 计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（α=2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y 提馏段：0187.025.11-=+n n x y 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h ，组成为含苯0.3（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于0.05，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为78 ，甲苯92) 解：336.0927.0783.0783 .0=+= F x 0584.092 95 .07805.07805.0=+= w x 3 .87)336.01(92336.078=-?+?=+=FB B FA A F x M x M M h kmol F /3.573 .875000 == （5分） 3.57==+F W D （1）
化工原理学习指导-第6章-蒸馏-计算题答案
化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案 6-31 某二元混合物蒸汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为0.75和0.25，在总压为300kPa 条件下被冷凝至40℃，所得的汽、液两相达到平衡。求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。已知轻、重组分在40℃时的蒸汽压分别为370kPa 和120kPa 。 解：两相中，720.0120 370120 3000B 0A 0 B =--=--= p p p p x 888.0300 720.03700 A A =?===x p p p p y 设汽相摩尔量为V ，液相摩尔量为L ，总量为F ，则 L V F += Lx Vy Fx F += 由以上两式可得： 217.075 .0888.072 .075.0F F =--=--=x y x x L V 事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。 6-32 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：5077.0F =x ，7201.0F =y 。用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下： 8 .2201211 031.6lg 0A +- =t p 5 .2191345 080.6lg 0B +- =t p 其中压强的单位为Pa ，温度的单位为℃。试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92℃） 解：（1）混合物中两组分的相对挥发度：49.25077 .015077 .07201.017201.011F F F F =--=--=x x y y α （2）设进料温度为92℃，则 16.28 .220921211 031.6lg 0 A =+-=p kPa 38.1440A =p 762.15 .219921345 080.6lg 0B =+- =p kPa 83.570B =p 由此求得体系的相对挥发度为：496.283 .5738 .144'0B 0A == =p p α 其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92℃。 体系总压为：()()kPa 77.1015077.0183.575077.038.1441F 0 B F 0A =-?+?=-+=x p x p p 6-33 一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某层塔板上的气、液相组成分别为0.83和0.70，与之相邻的上层塔板的液相组成为0.77，而与之相邻的下层塔板的气相组成为0.78
化工原理蒸馏考试题目
单项选择题 (每题2分,共50题) 成绩查询 第九章 蒸馏 1. 蒸馏是利用各组分______不同的特性实现分离的目的。 A ：溶解度 B ：等规度 C ：挥发度 D ：调和度 2. 在二元混合液中，沸点低的组分称为______组分。 A ：可挥发 B ：不挥发 C ：难挥发 D ：易挥发 3. 某真空操作精馏塔，因故真空度减小，而F ，D ，xf ，q ，加料位置，回流比R 都不变。则塔底残液xw______。 A ：变小 B ：变大 C ：不变 D ：不确定 4. 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：____。 A ：t1 ＝t2 B ：t1＜ t2 C ：t1＞ t2 D ：不能判断 5. 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；汽相组成yA=0.4相应的露点为t2。则： ____ A ：t1 ＝t2 B ：t1 ＜t2 C ：t1＞ t2 D ：不能判断 6. 原料的数量和浓度相同，用简单蒸馏得汽相总组成为xD1，用平衡蒸馏得汽相总组成为xD2。若两种蒸馏方法所得的汽相量相同，则： ____ A ：xD1 ＞xD2 B ：xD1 ＝xD2 C ：xD1＜xD2 D ：不能判断 7. 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______________。 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 ：液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。 8. 精馏理论中，“理论板”概念提出的充分而必要的前提是_____。 A ：塔板无泄漏 B ：板效率为 100% C ：离开塔板的气液达到平衡 D ：板上传持推动力最大 9. 下列哪几条是指导精馏塔操作线方程的前提？ 甲：恒摩尔流； 乙：平衡精馏； 丙：板式塔； 丁： 过程稳定（定常）。 A ：甲、乙 B ：甲、丁 C ：丙、丁 D ：乙、丙 10. 已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为_____。
化工原理蒸馏试题
化工原理蒸馏试题Newly compiled on November 23, 2020
蒸馏 一.填空题 1.蒸馏是分离____________的一种方法，蒸馏分离的依据是 _______________________________。 2.气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_______，但气相组成________液相组成。 3.气液两相组成相同时，则气相露点温度________液相泡点温度。 4.在精馏过程中，增大操作压强，则物系的相对挥发度________，塔顶温度_________，塔釜温度_______，对分离过程___________。 5.两组分溶液的相对挥发度是指溶液中_______的挥发度对________的挥发度的比值，a=1表示_______。 6.所谓理论板是指该板的气液两相____________，且塔板上_________________。 7.某两组分物系，其相对挥发度α=3，对第n，n-1两层理论板，在全回流条件下，已知x n=， 则y n-1=_________________。 8.某精馏塔的温度精馏段操作线方程为y=+，则该精馏塔的操作回流比是____________，馏出液组成为____________________。 9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是_____________和_________________。 10.在总压为温度为95℃下，苯与甲苯的饱和蒸汽分别为== kPa，则平衡时苯的液相组成为 =_________，气相组成为y=______________，相对挥发度为α=____________。 11.精馏塔有____________进料热状态，其中__________进料q值最大，进料温度____泡点。 12.在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为，，，.则=_________， =________，=_________，=_______. 13.对于不同的进料热状态，，与的进料关系为 （1）冷液进料，_________，___________ （2）饱和液体进料，_________，__________ （3）气液混合物进料，_________，___________ （4）饱和蒸汽进料，_________，__________ （5）过热蒸汽进料,_________，___________ 14.某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则：回流比等于_________，馏出液量等于____________，操作线方程为_______________。 15.板塔式的流体力学性能包括________，_________，________，_________， ________，_________。 16.塔板负荷性能图由________，________，________，_________，__________五条线组成，五条线围成的区域为_________，操作点应在_________。 17.加大板间距，则液泛线_________；减少塔板开孔率，则漏液线_________；增加降业管面积，则液相负荷上限线__________。 18.塔板的操作弹性是指___________________________________________________。 二选择题 1.精馏操作时，增大回流比，其他操作条件不改变，则精馏段液气比L/V（），馏出液组成（），釜残液组成（）。
化工原理蒸馏—答案
蒸馏 一. 填空题 1.蒸馏是分离 __均相混合物的一种方法，蒸馏分离的依据是______挥发度差异_____。 2. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_相同______，但气相组成____大于____液相组成。 3. 气液两相组成相同时，则气相露点温度________液相泡点温度。3.大于 4. 在精馏过程中，增大操作压强，则物系的相对挥发度________，塔顶温度_________，塔釜温度_______，对分离过程___________。 4. 下降 升高 升高 不利 5. 两组分溶液的相对挥发度是指溶液中_______的挥发度对________的挥发度的比值，a=1表示_______。 5.易挥发组分 难挥发组分 不能用蒸馏方法分离 6. 所谓理论板是指该板的气液两相____________，且塔板上_________________。 6.互呈平衡 液相组成均匀一致 7. 某两组分物系，其相对挥发度α=3，对第n ，n-1两层理论板，在全回流条件下，已知x n =0.3，则y n-1 =_________________。 7. 0.794 8. 某精馏塔的温度精馏段操作线方程为y=0.75x +0.24，则该精馏塔的操作回流比是____________，馏出液组成为____________________。 8. R=3 96.0=D x 9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是_____________和_________________。 9.塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶 10. 在总压为103.3kPa 温度为95℃下，苯与甲苯的饱和蒸汽分别为0A p =155.7kPa 0B p =63.3 kPa ，则平衡时苯的液相组成为x =_________，气相组成为y=______________，相对挥发度为α=____________。 10. 411.0=x 632.0=y α=2.46 11. 精馏塔有____________进料热状态，其中__________进料q 值最大，进料温度F t ____泡点b t 。11. 五种 冷液体 小于 12. 在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为0.62，0.70，0.75，0.82.则n y =_________，n x =________，1+n y =_________，1+n x =_______. 12. 82.0=n y 70.0=n x 75.01=+n y 62.01=+n x 13. 对于不同的进料热状态， q x ，q y 与F x 的进料关系为 （1）冷液进料，q x _________F x ， q y ___________F x （2）饱和液体进料，q x _________F x ， q y __________F x （3）气液混合物进料， q x _________F x ， q y ___________F x （4）饱和蒸汽进料，q x _________F x ， q y __________F x （5）过热蒸汽进料, q x _________F x ， q y ___________F x 13. （1）＞ ＞ （2）= ＞ （3）＜ ＞ （4）＜ = （5）＜ ＜
柴诚敬化工原理课后题答案(09)第九章 蒸馏
第九章 蒸馏 1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*A p =107.6 kPa 及* B p ＝41.85 kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。 解：本题可用露点及泡点方程求解。 ()()()()95.085.416.10785.416.107总总* B *A 总*B 总*A A 总* A A =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa 8808.085 .416.10785 .4176.99*B *A * B =--= --=p p p p x 总 本题也可通过相对挥发度求解 571.285 .416.107*B *A ===p p α 由气液平衡方程得 ()() 8808.095.01571.295.095 .01=-+=-+=y y y x α ()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A * B A *A =-+?=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相 对挥发度和平衡的气相组成。苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为 24.22035.1206032.6lg *A +- =t p 58 .21994.1343078.6lg *B +- =t p 式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起 点，100 kPa 和10 kPa 对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃） 解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则 191.224 .2206.9435.1206032.6lg * A =+- =p 得 37.155* A =p kPa 同理 80.158 .2196.9494.1343078.6lg *B =+- =p 15.63* B =p kPa 4.03996.015 .6337.15515 .63100A ≈=--= x 或 ()kPa 04.100kPa 15.636.037.1554.0=?+?＝总p 则 46.215 .6337.155* B * A ===p p α
化工原理复习题及答案
1.某精馏塔的设计任务为：原料为F, X f ，要求塔顶为X D，塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V 不变，精馏段下降 液体量L不变。（增加，不变，减少） 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96（摩尔分率）.精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时，F，X f ，q，V保持不变，增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_，X w减小，D减小，L/V 增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、—同种_的流体中，处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa?s， 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ，流动类型为_______ 湍流________ 。 8.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的_4_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法，将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群，再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系，即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度，总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数.
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提 馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？
1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后
化工原理--精馏习题及答案
一．选择题 1．蒸馏是利用各组分（）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。 2．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。 3．（）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。 4．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。 5．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。 6．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。 7．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。 8．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。 9．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。 10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = ，要求塔顶x D 不小于， 则塔顶最大产量为（ ）。 (则W=0) B A 60 kmol/h ； B kmol/h ； C 90 kmol/h ； D 100 kmol/h 。 11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。如进料分别为1F x 、 2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则 （ ）。 A A ．2min 1min R R <； B ．2min 1min R R =； C ．2min 1min R R >； D ．min R 的大小无法确定 12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。 D A ． 理论板假定； C. 理想物系； B ． 塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 13． 某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的 泡点为1t ，气相组成3.0=A y 时相应的露点为2t ， 则（ ） D A ．21t t =； B ．21t t <； C ．21t t >； D ．无法判断 14． 某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ， 与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ ）。 A
化工原理蒸馏部分模拟试题及答案
化工原理蒸馏部分模拟 试题及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
化工原理蒸馏部分模拟试题及答案 一、填空 1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。 2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）。 3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。 4相对挥发度α=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。 5某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=，要求得到塔顶x D不小于，则塔顶最大产量为 kmol/h 。 6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。 7负荷性能图有五条线，分别是液相上限线、液相上限线、雾沫夹带线、漏液线和液泛线。 二、选择 1 已知q=，则加料中液体量与总加料量之比为 C 。 A :1 B 1: C 1:1 D :1 2 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 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。 3 某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成y A=，相应的露点为t2，则A A t1=t2 B t1
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 $ 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确全回流时，该说法是否成立为什么 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L | 4.简述有哪几种特殊精馏方法它们的作用是什么 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分）
: 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系 四 计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（α=）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占，现要求塔顶、塔底产品组成分别为和,回流比取最小回流比的倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少 ' 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y 提馏段：0187.025.11-=+n n x y 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h ，组成为含苯（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为78 ，甲苯92) 解：336.0927.0783.0783 .0=+= F x 0584.092 95 .07805.07805.0=+= w x 3 .87)336.01(92336.078=-?+?=+=FB B FA A F x M x M M
化工原理蒸馏部分模拟试题及答案
化工原理蒸馏部分模拟试题及答案 一、填空 1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。 2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）。 3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。 4相对挥发度α=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。5某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶x D不小于0.9，则塔顶最大产量为 66.7 kmol/h 。 6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。 7负荷性能图有五条线，分别是液相上限线、液相上限线、雾沫夹带线、漏液线和液泛线。 二、选择 1 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 2 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 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。 3 某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成y A=0.7，相应的露点为t2，则???A??? A t1=t2 B t1
化工原理习题解答第六章
第6章蒸馏 6-1.苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压数据为 苯的饱和蒸气压 p A /kPa 甲苯的饱和蒸 气压p B / kPa 80.2 101.33 39.99 84.1 113.59 44.4 88.0 127.59 50.6 92.0 143.72 57.6 96.0 160.52 65.66 100 179.19 74.53 104 199.32 83.33 108 221.19 93.93 110.4 233.05 101.33 根据上表数据作101.33kPa 下苯和甲苯溶液的t - y - x 图及y 一 x 图。此溶液服从 拉乌尔定律。 解: 80.2 1.0 1.0 84.1 0.823 0.925 88.0 0.659 0.83 9 2.0 0.508 0.72 96.0 0.376 0.596 100 0.256 0.453 104 0.155 0.304 108 0.058 0.123 110.4 0 0 P - P B P A X A 0 0 ； y A X A P A F B 6-2 .利用习题6-1的数据 （1 ）计算相对挥发度：?。（2）写出平衡方程式。 3）算出y-x 的一系列平衡数据与习题1作比较 （答：（1） :一2.44, （ 2） y = 2.44X ） 1 + 1.44x 解: ⑴：■ 80.2 2.53 1.0 1 84.1 2.56 0.823 0.919 88.0 2.52 0.659 0.825 92.0 2.50 0.508 0.716 96.0 2.44 0.376 0.595 100 2.40 0.256 0.456 104 2.39 0.155 0.309 108 2.36 0.058 0.131 110.4 2.30 0 0 P A
化工原理课后习题答案第八章 蒸馏习题答案
习题 相平衡 1．已知甲醇和丙醇在80℃时的饱和蒸汽压分别为181.13kPa 和50.92kPa ，且该溶液为理想 溶液。试求： （1）80℃时甲醇与丙醇的相对挥发度； （2）若在80℃下汽液两相平衡时的液相组成为0.6，试求汽相组成； （3）此时的总压。 解：（1）甲醇与丙醇在80℃时的相对挥发度 557.392.5013.181===o B o A p p α （2）当x=0.6时 ()842.06 .0)1557.3(16.0557.311=?-+?=-+=x x y αα （3）总压 kPa y x p p o A 07.129842 .06 .013.181=?= = 2．已知二元理想溶液上方易挥发组分A 的气相组成为0.45（摩尔分率），在平衡温度下，A 、B 组分的饱和蒸汽压分别为145kPa 和125kPa 。求平衡时A 、B 组分的液相组成及总压。 解：对二元理想溶液的气液平衡关系可采用拉乌尔定律及道尔顿分压定律求解。 已知理想溶液 ,45.0y =A 则0.5545.0-1y 1y A B ==-= 根据拉乌尔定律 A o A A x p p = ，B o B B x p p = 道尔顿分压定律 A A p p y = ，B B p p y = 则有 o A A p p x A y = ,o p p x B B B y = 因为 1x x B =+A 所以 1p y p y 0B B A =??? ? ??+o A p 即 11250.55145 0.45=?? ? ??+p 可解得 p =133.3 kPa 则液相组成 414.014545.03.133y A =?== o A A p p x
化工原理蒸馏部分模拟试题及答案
化工原理蒸憎部分模拟试题及答案 一、填空 1精馆过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精馆设计中，回流比越大,所需理论板越少，操作能耗増加，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。 2精馆设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸馆釜中所需加热 煞汽消耗?!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），所需塔径増大（増大、减小）。 3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a值最大，提馆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_t ± ____ O 4相对挥发度a =1,表示不能用普通精憎分离分离，但能用萃取精憎或恒沸精锚分离。 5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 66.7kmol/h 。 6精馆操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精馆操作的必要条件包括 塔顶液相回流和塔底上升蒸气。 7负荷性能图有五条线,分别是液相上限线、液相上限线、_i 沫夹带线、漏液线和液泛线 二、选择 1已知q=l. 1,则加料中液体量与总加料量之比为_。 A 1. 1： 1 B 1:1. 1 C 1:1 D 0. 1:1 2精馆中引入回流，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 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。 3某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成XL0.6,相应的泡点为与之相平衡的汽相组成y.?=0.7,相应的靈点为t2,则_A_ A ti=t2 B tXta C ti〉t2 D 不确定 4某二元混合物，进料量为100kmol/h, x,.-0. 6,要求得到塔顶血不小于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 5精馆操作时，若F、D、xi., q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成血变化为_B_ A 变小B变大 C 不变 D 不确定 6在一二元连续精馅塔的操作中，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 o A 升高 B 下降 C 不变 D 不确定 7某二元混合物，a=3,全回流条件下X.F0. 3,则yn-.=_B_o A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.794
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习 下册第一章蒸馏概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1 — 4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响 2 ?连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于 1,提 馏段液气比总是大于 1,这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为， D=W=O，此时是液汽比的极限值，即 L L 1 V V 4简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么? 1?恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂, 以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5 ?恒沸精馏原理 6 ?试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的 操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2?雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3. 液相流量下限线（1分） 4. 液相流量上限线（1分） 5. 液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7 ?进料热状况参数
&平衡蒸馏原理 9、 液泛的定义及其预防措施 10、 简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、 什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占 50% （摩尔分率，下 同），进料混合物中苯占 0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为 0.95和0.05,回流比取最 小回流比的1.5倍，塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为 产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？ （ 2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成 为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段： y n 1 0.723X n 0.263 提馏段：y n1 1.25x n 0.0187 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为 （质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为 88%,要求塔釜含苯不高于 0.05，求馏出 D W F 57.35000kg/h ，组成为含苯 0.3 （苯的相对分子量为 78，甲苯92） 0.3 解：x F 78 0.336 0.3 0.7 78 92 0.05 78 0.0584 X w 0.05 0.95 78 92 M F M A x FA M B x FB 78 0.336 92 (1 0.336) F 黔心? 87.3 (5分) (1) 液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。
化工原理蒸馏
第六章蒸馏 蒸馏定义： 蒸馏分类： 易挥发组分 难挥发组分 有回流蒸馏（精馏） 无回流蒸馏：简单蒸馏（间歇操作） 平衡蒸馏（连续操作） 特殊蒸馏：萃取蒸馏、恒沸蒸馏 按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏 两组分精馏和多组分精馏 第一节双组分溶液的气液相平衡 一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律 纯组分的蒸汽压与温度的关系： 拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。 p =p A0x A A （6-2） p =p B0x B=p B0(1－ B x ) （6-3） A 式中p A、p B——溶液上方A，B组分的平衡分压，Pa； p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压，随温度而变，其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得，Pa； x 、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。 A
二、理想溶液气液平衡 （一）t-y-x图 1．沸点－组成图（t－ x－ y图） （1）结构以常压下苯-甲苯混合液t－ x－ y图为例，纵坐标为温度t，横坐标为液相组成x A和汽相组成y A（x，y均指易挥发组分的摩尔分数）。下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。两条曲线将整个t－ x－ y图分成三个区域，液相线以下称为液相区。汽相线以上代表过热蒸汽区。被两曲线包围的部分为汽液共存区。 t－ x－ y图数据通常由实验测得。对于理想溶液，可用露点、泡点方程计算。 （2）应用在恒定总压下，组成为x，温度为t 1 （图中的点A）的混合液升温 至t 2 (点J)时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度t2称为泡点，产生的第 一个气泡组成为y 1(点C)。同样，组成为y、温度为t 4 （点B）的过热蒸汽冷却至温 度t 3 （点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度t3称为露点，凝结 出第一个液滴的组成为x 1 (点Q)。F、E两点为纯苯和纯甲苯的沸点。 图苯－甲苯物系的t－ x－ y图图苯－甲苯物系的y－ x图应用t－ x－ y图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。当某混合物系的总组成与温度位于点K时，则此物系被分成互成平衡的汽液两相，其液相和汽相组成分别用L、G两点表示。两相的量由杠杆规则确定。 操作中，根据塔顶、塔底温度，确定产品的组成，判定是否合乎质量要求；反