精馏习题课答案

第十章精馏

[一] 填空题

1、精馏过程是利用部分汽化和部分冷凝的原理而进行的。精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗高，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先变小再变大_的变化过程。

2、分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 过冷液体进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离越大, 分离所需的总理论板数越少。

3、相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏方式分离，但能用（萃取和恒沸）分离。

4、某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=，要求得到塔顶xD不小于，则塔顶最大产量为FXf》DXd 。

5、精馏操作的依据是各组分挥发度不同，实现精馏操作的必要条件包括液相回流和气相回流。

6、写出相对挥发度的几种表达式a 书上。

7、等板高度是指书上。

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 1:1.1

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xA=，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成yA=，相应的露点为t2，则_A____

A t1=t2

B t1

C t1>t2

D 不确定

4 、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__B____

A 变小

B 变大

C 不变

D 不确定

5、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 A ，塔底温度 C ，塔底低沸点组分浓度 B 。

A 升高

B 下降

C 不变

D 不确定

6、某二元混合物，a=3，全回流条件下xn=，则yn-1= 。

A B 0.3 C D

7、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=，相应的泡点为t1，气相组成为yA=，相应的露点组成为t2，则 B 。

A t1=t2

B t1

C t1>t2

D 不能判断

8、精馏的操作线是直线，主要基于以下原因 B 。

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

9、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平衡线与操作线 D 平衡线与q

三、计算题

1、一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯摩尔分率，以100Kmol/h 流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数，操作回流比为最小回流比的倍；要求塔顶馏出液组成为(苯的摩尔分率，下同)，塔底釜液组成为。在操作条件下，苯和甲苯的相对

挥发度为。试求：

（1）塔顶和塔底产品量；

（2）最小回流比；

（3）精馏段操作线方程；

（4）提馏段操作线方程。

解答：

1 求塔顶和塔底产品量

由F=D+W

FxF=DxD+WxW

得D=F（xF-xW）/(xD-XW)=100 D=h

W=F-D==h

2 求最小回流比

由题可知q=

q线方程为：y=-xF/

y=-x+ ①

平衡线方程为：y=αx/(1+(α-1)x)

y=(1+ ②

令①=②并化简得

+求得q线与平衡线交点：

xe=

ye=

∴Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=

3 求精馏段操作线方程

R== yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1)=+1)++1)

yn+1=+

4求提馏段操作线方程

L′=L+qF=RD+0.5F= V′=V+(q-1)F=D(R+1)+x100=

Ym+1=(L ′/V ′)xm-wxw/V ′= Ym+1=、 某具有全凝器及间接加热再沸器的精馏塔，分离两组分

理想溶液。

已知：F =100kmol/h ，x f=，q =1，α=3，塔内为理论

板。测得：x d=，x w=，L =60kmol/h 。

⑴ 求D =，W =；

⑵ 求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时

精馏段操作线的斜率；

⑶ 求x 0、y 1、x 1、y 2及y w

⑷ 现因再沸器加热蒸汽压力下降，致使热量下降10％，问

欲使塔顶产品质量不变，在操作上可采取哪些措施

解： ⑴ 求D =，W =

可解得：D =50 kmol/h ，W =50 kmol/h

⑵ 求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时

精馏段操作线的斜率

操作条件下：R =L /D =60/50= 精馏段操作线斜率为：

最小回流比：q =1，x e=x F=，则

最小回流比下精馏段操作线斜率为：

???+=+=W D F Wx Dx Fx W D F ????+?=?+=05.095.05.0100W D F W D 545.012.12.11=+=+R R 75.05.0)13(15.03)1(1e e e =?-+?=-+=x x y α

α8.05.075.075.095.0e e e D min

=--=--=x y y x R

全回流下精馏段操作线斜率为：

⑶ 求x 0、y 1、x 1、y 2及y w

全凝器：x 0=y 1=x D=

⑷ 现因再沸器加热蒸汽压力下降，致使热量下降10％，问

欲使塔顶产品质量不变，在操作上可采取哪些措施

釜加热量减少10% →V ’减少10%

q =1时，V ’=(R +1)D -(1-q )F =(R +1)D

为保证顶产品质量(x D)不变，可保持R 不变，D 减少10%

3、 在连续精馏塔内分离苯-甲苯二元混合液，原料液中含苯

(摩尔分率，以下同)，于泡点温度下加入塔内。要求馏出

液中含苯，回收率为96％。塔顶采用一个分凝器和一个

全凝器，分凝器向塔内提供泡点温度的回流液，从全凝器中

得到合格产品。塔底采用间接水蒸汽加热。现测得塔顶回流

液中含苯，离开塔顶第一层板的液体含苯。试计算：

⑴ 操作回流比为最小回流比的倍数；

⑵ 为得到每小时50kmol 的馏出液，需消耗的原料液量；

⑶ 精馏段和提馏段的汽相负荷各为多少kmol/h

假定：①操作条件下，相对挥发度为常数；②精馏段和 444.01

8.08.01min min =+=+R R 11

1=+∞∞=+∞∞R R 864.095.0)13(395.0)1(111=?--=--=y y x αα7084.02375.0545.0111D 12=+=+++=x R x x R R y 1364.005.0)13(105.03)1(1W W W =?-+?=-+=x x y αα

提馏段均保持恒摩尔流；③塔内各板均为理论板。

解：据题意知：x F=,q =1,x D=,φ=,x 0=,

x 1=,y 0=x D=

⑴ 操作回流比为最小回流比的倍数

q =1，x e=x F=，则

则 R /R min== ⑵ 为得到每小时50kmol 的馏出液，需消耗的原料液量

⑶ 精馏段和提馏段的汽相负荷各为多少kmol/h

V =(R +1)D =+1)×50=130 kmol/h

V ’=(R +1)D -(1-q )F =V =130 kmol/h

4、一精馏塔，原料液组成为（摩尔分率），饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h ，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作线程为y=+，塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求： 591.295.088.088.095.088.095.0)1(1000000000=?-?-=--=?-+=y x x y x y x x y ααα

1 D

7215.05.0)1591.2(15.0591.2)1(1e e e =?-+?=-+=x x y αα032.15.07215.07215.095.0e e e D min =--=--=x y y x R 907.079.0)1591.2(179.0591.2)1(1111=?-+?=-+=x x y αα593.188.0907.0907.095.011011D D 01=--=--=?+++=x y y x R R x x R R y kmol/h 96.985.096.095.050F D F D =??==?=x Dx F Fx Dx φφ

(1) 塔顶、塔底产品组成；

(2)全凝器中每小时冷凝蒸气量；

(3)蒸馏釜中每小时产生蒸气量

(4)若全塔平均α=，塔顶第一块塔板默弗里效率Eml=，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。

5、有一精馏塔，已知塔顶馏出液组成xD =（摩尔分数），回流比R=2，塔顶采用全凝器，泡点回流，其气液平衡关系为，求从塔顶数起离开第一块板下

降的液体组成x1和离开第二块板上升的气相组成y2。

[四]判断题

1.在一定压强下，液体混合物没有恒定的沸点。（）

2.相对挥发度a值越大，则表示此混合液越难分离。（）

3.对双组分理想混合液，相对挥发度的大小可以判别该物系的分离难易程度。因此，在相同条件下，分离相对挥发度大的物系，所需理论板数多。（）