新版化工原理习题答案(09)第九章蒸馏
化工原理-第九章-液体精馏
化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏（⼀）测试⼀⼀．选择题1．蒸馏是利⽤各组分（）不同的特性实现分离的⽬的。
CA 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。
CA 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。
AA 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。
CA 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。
DA 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。
BA 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。
BA 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（）。
CA 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（）。
BA 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 = 0.6，要求塔顶x D 不⼩于0.9，则塔顶最⼤产量为（）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 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（）。
AA ．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（）。
化工原理09--蒸馏
层 塔 板上 上层 升塔 蒸板 汽下 的降 组液 成体 间的 的组 关成 系和 下
操 作 线 方 程 的 物 理 意 义 ：
提馏段操作线方程
31
一精馏塔用于分离乙苯-苯乙烯混合物，进料量 3100kg/h，其中乙苯的质量分率为0.6，塔顶、底 产品中乙苯的质量分率分别要求为0.95、0.25。 求塔顶、底产品的质量流量、摩尔流量。
1、保持回馏比恒定 根据精馏段的操作线 方程，其斜率不变。
斜率 =R/R+1
xwe
xw1
xde
xd1
2、保持馏出液组成恒定
因回流比不断增大， 精馏段操作线的截 距不断减小。
63
xwe xw1
xd
第六节
特殊精馏
一、水蒸气蒸馏：
用于易分解而与水又 不互溶，或要求分离 压力不易达到的体系。 d 在分离的气相： P=pA+pw f
47
48
3、逐板计算法求理论塔板数：
平衡关系： y=x/（1+（ -1）x），x=y/（y+ （1-y））
精馏段操作线方程： y=Rx/（R+1）+xD/（R+1）
提馏段操作线方程： y=L’x/（L’-W）+L’xW/（L’-W）
反复使用平衡关系和操作线关系即可求得理论塔板数
y1=xD 平衡关系 精馏段操作线方程 y’1 提馏段操作线方程 y2 x1 x2
组成量的关系满足 杠杆定律。
17
简单蒸馏的计算： 蒸馏釜的生产能力，根据热负荷 和传热能力 计算。 馏出液、残液的浓度与馏出量（或残留量） 之间的关系。
物料衡算 相平衡关系
18
三、简单蒸馏的计算： 在釜内某一瞬时，液体量为W，经微分时间dt 后，残液量为（W-dW），液相组成由x降为 （x-dx），气相组成为y。 对dt时间作易挥发组分的物料衡算： Wx=（W-dW）（x-dx）+ydW dW = dx W y-x 积分限为W=W1，x=x1；W=W2，x=x2， 1、溶液为理想溶液，得： lnW1/W2 =[1/(-1)] ln[x1(1-x2)/x2(1-x1)]+ln[1-x2/1-x1] 由:x1=A1/W1, x2=A2/W2 得:A1/A2=(B1/B2) W1=A1+B1,W2=A2+B2
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. 0.7948. 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 x9.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 =155.7kPa0B 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=2.4611. 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 。
化工原理-14-第九章-蒸馏-习题
解：①未漏气
P
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
p
0 A
x
A
p
0 B
1 xA
则： xA
P pB0
p
0 A
pB0
A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得：
乙苯 苯乙烯
A 9.3993 9.3991
B 3279.47 3328.57
C -59.95 -63.72
3
ln p0 A B T C
式中p0单位：bar；T的单位K
V ' xe2 xW
0.2 0.05
24
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
W2
两阶段总平均组成：
yT
W1x1 W3 x3 W1 W3
x1
W3 W1
x3
1 W3
0.6 0.7 0.5297 1 0.7
0.764
W1
12
结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓 度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与 残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出 物（第一阶段得到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只 有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液 体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续 化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的 简单蒸馏。
化工原理第九章液体精馏
FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定，不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式，得 定义：
L L I iF F I i
q
I iF分子：1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母：原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q＝0，饱和气体（露点）；q＝0，饱和液体（泡点） q<0，过热蒸气；0<q<1，气液两相，q>1，冷液
不管加料板上状态如何，离开加料板的两相温度相
等，组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3）精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算：F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得：y q x xF q 1 q 1
热量衡算：忽略组成对比热影响，
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1
化工原理精馏习题及答案.docx
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。
CA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。
CA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。
AA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。
CA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。
DA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。
BA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（）。
CA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 = 0.6 ，要求塔顶 x D不小于 0.9 ，则塔顶最大产量为（）。
( 则 W=0)BA 60 kmol/h；B 66.7 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xD、xw。
如进料分别为xF1、xF 2时，其相应的最小回流比分别为Rmin 1、Rmin 2。
当xF1xF 2时，则（）。
AA．Rmin 1Rmin 2；B．Rmin 1Rmin 2；C．Rmin 1Rmin 2；D．Rmin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。
化工原理精馏和蒸馏练习习题
填空题1. 简单蒸馏的主要特征是________和______。
答案：不稳定操作或过程不连续；无回流2.当分离要求和回流比一定时，进料的值最小，此时分离所需的理论板数。
答案：过热蒸气；最多3. 恒沸精馏和萃取精馏主要针对_____和______物系，这两种特殊精馏均采取加入第三组分的办法以改变原物系的_______。
答案：沸点差很小；具有恒沸物体系；相对挥发度4.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为。
答案：0.45. 精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应，蒸馏釜中所需的加热蒸气消耗量应，所需塔径应，操作费和设备费的总投资将是的变化过程。
答案：增大；增大；增大；急速下降至一最低后又上升6. 精馏操作时，若进料的组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精馏段操作线方程的斜率，提馏段操作线方程的斜率_______,塔顶组成_______,塔底组成 _______.答案：增加；减小；增加；降低7.间歇精馏和平衡蒸馏的主要区别在于________；间歇精馏操作中，若保持回流比不变，则馏出液组成_______ ；若保持馏出液组成不变，回流比需不断________ 。
答案：前者是不稳态过程，后者为稳态过程；不断下降；增大8. 某精馏操作时，加料由饱和液体改为过冷液体，且保持进料流率及组成、塔顶蒸气量和塔顶产品量不变，则此时塔顶组成，塔底组成，回流比，精馏段操作线斜率L/V 。
答案：增加；减少；不变；不变判断题1. 精馏塔的全塔总效率不等于塔内各板的默弗里效率的平均值。
（√）2. 对于普通物系，原料组成浓度越低塔顶产品达到同样浓度所需要的最小回流比越大。
（√）3. 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。
（X ）4.当分离要求一定时，精馏塔内物料的循环量越大，所需的理论塔板数越多。
（X ）5. 在其他条件不变的情况下，降低连续精馏塔的操作压强，塔顶馏出物中易挥发组分的浓度变低。
化工原理习题第九章 液体精馏
第九章液体精馏1 ．精馏操作时，若Ｆ，ｘ ，ｑ，Ｒ均不变，而将塔顶产品量Ｄ增加，其结果是：（）。
（Ａ）ｘ 下降，ｘ 下降；（Ｂ）ｘ 下降，ｘ 上升；（Ｃ）ｘ 下降，ｘ 不变；（Ｄ）ｘ 不变，ｘ 下降。
2 ．某真空操作情馏塔，因故真空度减小，而Ｆ，Ｄ，ｘ ，ｑ，加料位置，回流比Ｒ都不变。
则塔底残液ｘ 变化为：（）（Ａ）变小（Ｂ）变大（Ｃ）不变（Ｄ）不确定3 ．精馏操作时，若Ｆ，Ｄ，ｘ ，ｑ，加料板位置，Ｒ都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成ｘ 变化为：（）（Ａ）变小（Ｂ）变大（Ｃ）不变（Ｄ）不确定4 ．精馏的操作线是直线，主要基于如下原因：（）（Ａ）理论板假定（Ｂ）理想物系（Ｃ）塔顶泡点回流（Ｄ）恒摩尔流假定。
5 ．操作中连续精馏塔，如采用回流比小于最小回流比，则（）（Ａ）ｘ，ｘ均增加（Ｂ）ｘ，ｘ均不变（Ｃ）不能操作（Ｄ）ｘ减小，ｘ增加6 ．两组份的相对挥发度越接近于 1 ，则表示分离该物系越____________（ A ）容易；（B ）困难；（ C ）完全；（ D ）不完全。
7 ．精馏设计时，若回流比 R 增加并不意味产品 D 减小，精馏操作时也可能有类似情况。
此话 ___________ 。
（ A ）对（ B ）错8 ．精馏设计时，采用相同的塔釜蒸发量，则冷液进料比热加料需要较少理论板数。
此话 _______（ 1 ）对（ 2 ）错9 ．某精馏塔的设计任务为：原料为 F 、 x f ，塔顶为 x D ，塔底为 x W ，若塔釜上升蒸汽量不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板 N T _____。
（ A ）增加（B ）减少（ C ）不变（ D ）不确定10 ．精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质，使上升汽相中的易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是由于 ________ 。
(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。
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（1）总压p总＝100 kPa
初设泡点为94.6℃，则
得 kPa
同理 kPa
或
则
（2）总压为p总＝10 kPa
通过试差，泡点为31.5℃， =17.02kPa， ＝5.313kPa
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。操作围的平衡关系可表示为 。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
则
由平衡方程
联立两方程，得y= 0.735，x= 0.4045
kmol = 44kmol
（2）简单蒸馏
kmol kmol
即
解得xW= 0.3785
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。
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xq及yq；（4）提馏段操作线方程。
解：（1）馏出液的流量和组成
由全塔物料衡算，可得
kmol/h=54.55 kmol/h
kmol/h=45.45 kmol/h
（2）精馏段操作线方程
（3）提馏段的液相负荷
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。
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=34.5 kmol/h
则
解得 kmol/h
（2）R为Rmin的倍数
R= 1.70
对于泡点进料，Rmin的计算式为
于是
10．在常压连续精馏塔分离苯—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。
（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
（1）40 ℃冷液进料q值可由定义式计算，即
（2）饱和液体进料 此时q= 1
（3）饱和蒸气进料q= 0
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。
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
0
0.115
0.214
0.381
0.513
0.621
0.711
0.787
0.852
0.908
0.957
1.0
在x–y图上作出平衡线，如本题附图所示。
由已知的xD，xF，xW在附图上定出点a、e、c。
解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得
及
解得R= 3，xD= 0.952
2）进料热状况参数及原料液组成 由于
及
解得q= 0.75（气液混合进料），xF= 0.5
（3）两操作线交点的坐标值xq及yq联立操作线及q线两方程，即
解得xq= 0.4699及yq= 0.5903
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
式中有关参数计算如下：
kmol/h = 25.32 kmol/h
kmol/h =111.54 kmol/h
kmol/h = 86.22 km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：（1）馏出液的流量和苯的收率
（2）馏出液的最大可能流量
当ηA=100%时，获得最大可能流量，即
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。
由气液平衡方程得
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
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 ℃）
精馏段操作线的截距为 ，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。
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 =107.6 kPa及 ＝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。
解得 kPa
本题也可通过相对挥发度求解