第二章 精馏习题讲解
化工基础课后习题答案-精馏
第六章 精 馏1、正戊烷（ T a =36.1o C ）和正已烷（ T b = 68.7[ o C ] ）的溶液可以认为是理想溶液，已 知两个纯组分的饱和蒸气压（毫米汞柱）和温度（︒C ）的关系如下：︒ 1065 正戊烷lg p 1= 6.852 + t 232.0 ︒ 1172正已烷 lg p 2= 6.878 + t 224.4试计算该二组分溶液的气液相平衡关系（用 y-x 函数关系，或 y-x 相图表示）。
解：二组分沸点的平均值+ t = 36.1 68.7 = 252.4 °C 在52.4°C 时lg p 1°=6.852- 1065 +52.4 232.0=3.107 p 1°=1279.4mm-Hg lg p 2°=6.878- 1172 = 2.644 +52.4 224.4∴ P2°=440.6 mm-HgP . 〈 = 1 = 1279.4 = 12. P 2 〈12x 440.6 2.9042.904x ∴ y=+ 〈 1)x = + 1 ( 12 1 1.904x 2、在常压连 武汉大学-2 09（易挥发组分的摩尔分率，作回流比为（1（2解：（1♣∵♦-27= -27+ -27=-27+ -23911kmol/h组成为0.3，釜残液组成为0.05，操ol/h。
♥Fx f Dx d Wxq x q x q x W n,F f n,D d n,W W-40q (x x ) 100(0.30 0.05)∴qn ,D=X X=0.95 0.05d= 27.78 KmolWhw = 100 27.78 = 72.22kmolh 1（2）求精馏段与提馏段的上升蒸气流量和下降液体流量q n,V 、q n,L 和q n,V 2、q n,L 2① 精馏段∵ R =q n ,L q n ,D =3.5 ∴ = L 3.5q n ,D= ⋅ =97.23 Kmolh∵ q n ,V = q n ,L + q n ,D∴ q n ,V =+-1397.23 27.78=125.01[Kmol ② 提馏段]h∴ 因系泡点进料 ∴ ™ =1 由q n,L ’ = q n,L + ™q n,F = q n,L + q n,FL'=92.23 +100=192.23[Kmol ]由V = q n,V = q 2n,V + (1 ™)q n,F∴ q n,V = q 2n,V=125.01 [ Kmol ]h中含甲醇小于解：∵∴∴ 武汉大学q n,F = q n,D + q n,W作取回= = =∴q q q 235 201.4 33.6[Kmol ]n,W n,F n,D h4、在常压连续精馏塔中，分离甲醇-水溶液。
(完整word版)精馏习题与题解
精馏习题与题解一、填空题:1. 精馏塔设备主要有_______、______、_______、________、_______。
***答案*** 筛板塔 泡罩塔 浮阀塔 填料塔 舌形板板式塔2. 在1个大气压.84℃时, 苯的饱和蒸气压P=113.6(kpa),甲苯的饱和蒸气压p=44.38(kpa),苯--甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成x=__________.气相组成y=______.相对挥发α=____. ***答案*** 0.823 0.923 2.563. 在精馏操作中，回流比增大，精馏段操作线与平衡线之间的距离________，需理论板_________。
***答案*** 越远， 越少4. 精馏的基本原理是________而且同时应用___________，使混合液得到较彻底的分离的过程。
***答案*** 多次 部分冷凝和部分汽化5. 精馏塔不正常的操作有：_________________________________________________。
***答案*** 液泛、严重漏液、严重液沫夹带6. 试述五种不同进料状态下的q 值：（1）冷液进料＿＿＿＿；（2） 泡点液体进料＿＿＿＿＿；（3）汽液混合物进料＿＿＿； （4）饱和蒸汽进料＿＿＿＿；（5）过热蒸汽进料＿＿＿____。
***答案*** （1） ｑ＞1 （2） ｑ＝1 （3） 0＜ｑ＜1 （4） ｑ＝0 （5）ｑ＜07. 已知精馏段操作线为y=0.75x+0.24,则该塔的操作回流比R=_______，塔顶产品组成x=_____。
***答案*** 3， 0.968. 试比较某精馏塔中第ｎ，ｎ＋1层理论板上参数的大小（理论板的序数由塔顶向下数起），即：1+n y n y n t ＿＿＿1+n t ，n y n x***答案*** ＜， ＜， ＞9. 精馏操作的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。
实现精馏操作的必要条件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
化工原理-精馏习题课
第一章 蒸馏1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方程的表达形式并能进行计算；2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。
3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。
习题1分析：w 来表① 2=76，四② ③ 因，而不④习题2其中而对于x q q=1，q q ，y q 后代求出q 方程）求出二者间的交点坐标，也就是（x q ，y q ）再求出最小回流比即可。
习题3：书上P72页课后习题第12题；分析：本题是精馏中相对复杂一些的综合题，包含了分凝器与全凝器的区别、最小回流比的求解、进料热状况的判断和相关参数的求解、气液平衡方程的求解等等综合运用。
①首先要明确分凝器和全凝器之间的区别，其中分凝器相当于一块理论塔板，所以上面的气液相组成仍旧符合气液平衡方程，而全凝器没有这个性质。
所以根据题目首先还是列出已知条件（提醒：大家在读题的时候一定要注意题目给出的是质量分数还是摩尔分数，本题是摩尔分数相对比较简单，如果是质量分数的话一定要先转换成摩尔分数）这里大家要注意，因为我们分析知道分凝器相当于一块塔板，但是题目中已经告诉我们精馏塔塔顶第一层板的液相组成，所以分凝器的塔板编号就不能是第一块，而一般我们对塔板编号是从塔顶往塔底编号，所以这里我们就假设分凝器是第零块塔板，下标用“0”代替，所以根据题目来说我们就知道分凝器向塔内提供的回流液就是分凝器上的液相组成，而分凝器上的气相则进入了全凝器，也就是说进一步分析题目，已知是泡点进料，根据上面几题分析，可知q=1，q 线方程式x=x F ，所以由此我们还可以知道以上就是我们根据题目所知道的条件 ②但是根据最小回流比的求算公式min D q q qx x R y x -=-我们可以知道要求最小回流比还缺少y q ，而要求它则必须知道气液平衡方程，然后代入x q 来求解，所以把了。
化工原理-精馏习题课
第一章蒸馏1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q线方程的表达形式并能进行计算；2、能根据物料进料状况列出q线方程并用于计算，从而根据q线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q，y q），再进一步计算出最小回流比R min；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q线方程式x=x F，即x q=x F；而饱和蒸汽进料时，q线方程式y=x F，即y q=x F。
3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。
习题1：书上P71页课后习题第5题；分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。
在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，①子量②③子量④问题了。
习题2其中x q，y qx q=x F；q线方程，习题3液平衡方程，而全凝器没有这个性质。
所以根据题目首先还是列出已知条件（提醒：大家在读题的时候一定要注意题目给出的是质量分数还是摩尔分数，本题是摩尔分数相对比较简单，如果是质量分数的话一定要先转换成摩尔分数）这里大家要注意，因为我们分析知道分凝器相当于一块塔板，但是题目中已经告诉我们精馏塔塔顶第一层板的液相组成，所以分凝器的塔板编号就不能是第一块，而一般我们对塔板编号是从塔顶往塔底编号，所以这里我们就假设分凝器是第零块塔板，下标用“0”代替，所以根据题目来说我们就知道分凝器向塔内提供的回流液就是分凝器上的液相组成，而分凝器上的气相则进入了全凝器，也就是说进一步分析题目，已知是泡点进料，根据上面几题分析，可知q=1，q线方程式x=x F，所以由此我们还可以知道以上就是我们根据题目所知道的条件②但是根据最小回流比的求算公式min D qq q x x R y x -=-我们可以知道要求最小回流比还缺少y q ，而要求它则必须知道气液平衡方程，然后代入x q 来求解，因此此处最重要的就是求出气液平衡方程，即：这样实际上就是要求相对挥发度α，因此必须找到某一块塔板上符合气液平衡的气液相组成数据代进这个方程就可以，而从上面分析我们就知道，分凝器上的数据恰好符合这一要求，所以把分凝器的数据（x 0，y 0）代入就可以求出α，也就是然后把0.5q x =代入上面气液平衡方程求出y q ，再代入最小回流比方程就可以求出最小回流比了。
精馏典型例题题解
第1段：y R x xD R1 R1
D, xD
全塔物料衡算 F1 F2 D W
F1 , xF 1
1段
F1 x f 1 F2 x f 2 Dx DWxW
D 82.35kmol / h,W 200 82.35 117.65kmol / h
解得：x2=0.633
yW1 W2 W1 x1 W2 x2
2
y
W1 x1
W2 x2
0.7
0.633 3
0.834
W1 W2
1 2
（1）平衡蒸馏
3
原因是：简单蒸馏始终在最低（泡点）的温度下操作，
解得：y=0.816 ; x=0.642
相对挥发度比较大，即在较低的温度下，重组分不易 挥发，故所汽化的组分中轻组分浓度大。
第3页/共77页
例1:某连续精馏塔，泡点进料，已知操作线方程如下：
精馏段(rectifying section)： 提馏段(stripping section)：
y 0.8x 0.172
y 1.3x 0.018
试求：原料液组成、馏出液组成、釜液组成、回流比。
解： R 0.8 R 4
R1
V2 L2 T B 280 30 70 240kmol / h
D, xD
F, xF
1#
1段 2段
3段 T , xT
1段 2#
2段
B, xB
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W , xw
1#塔虚线所围范围易挥发组分物料衡算：
L2 x TxT V2 y BxB
F~T段操作线方程：
y L2 x TxT Bx B
采用连续精馏塔分离某双组分混合物，进料组成为 0.4（易挥发组分摩尔分率），进料 汽液比为 1：1（摩尔量比）。塔顶泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。要求塔顶易挥发组分 回收率达到98% ，塔釜难挥发组分回收率达到99% 。已知该物系的相对挥发度为 3 试 求：（1）塔顶、塔底产品的组成和塔顶采出率；（2）Rmin
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。
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==''VLV L4.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。
精馏(含答案)
1、什么是蒸馏操作？2、蒸馏和精馏有何区别？3、如何选定蒸馏操作压强？4、何谓挥发度与相对挥发度？5、何谓非理想溶液？它们的特点是什么？6、溶液的气液相平衡的条件是什么？7、什么是回流？精馏操作过程中回流有什么作用？ 8、什么是全回流操作？主要应用？ 9、从t-x-y 图上简述精馏的理论基础？ 10、何谓理论板？理论塔板数是如何求取的？ 11、精馏塔为什么要设蒸馏釜或再沸器？ 12、什么位置为适宜的进料位置？为什么？13、q 值的物理意义是什么？不同进料状态下的q 值怎样？14、用图解法求理论塔板数时，为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 15、恒縻尔流假设的内容？16、为使恒摩尔流假设成立，精馏过程须满足什么条件？ 17、化工生产中，对精馏塔板有哪些要求？ 18、何谓液泛、夹带、漏液现象？19、一正在运行的精馏塔，由于前段工序的原因，使料液组成F x 下降，而F 、q 、R 、'V 仍不变，试分析L 、V 、'L 、D 、W 及D x 、W x 将如何变化？19、解： ()F q V V -+=1' 分析，因为'V 、q 、F 不变，则：V 不变；D RD D L V +=+= 分析 1+=R V D 因R 不变，V 不变，则D 不变；W D F += 分析F 不变，D 不变，则W 不变； RD L = 分析R 不变，D 不变，则L 不变； W V L +='' 分析'V 不变，W 不变，则L ｝不变；因为R 不变，所以L/V 不变；因为'V 、W 不变，所以'L /'V 不变；而精馏段和提馏段的理论塔板数也不变，由 F x 下降，可得：D x 减少、W x 也减少。
从物料衡算的角度来分析，因为F 、D 、W 都不变，W D F Wx Dx Fx +=，所以F x 下降，可得：D x 减少、W x 也减少。
20、某别离二元混合物的精馏塔，因操作中的问题，进料并未在设计的最正确位置，而偏下了几块板。
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• 则由清晰分割法可得：
• d1=100x0.10=10kmol/h • d2=100x0.40-b2=40-b2 • d3 • d4=0
b1=0 b2 b3=100x0.2-d3=20-d3 b4=100x0.3=30kmol/h
• 由分离要求有：
b2
0.05
50 b2 d 3
d3
相平衡关系 归一方程 相平衡常数式
yi Ki xi
yi 1 xi 1
i
i
Ki fi(P,T, x, y)
(i 1, ,c) (i 1, ,c)
当 Ki=f(T，P)可手算，则泡点温度计算步骤为：
P, xi 设Tbo Ki Sy Ki xi 1 Sy yTb , yi , Ki
• 塔径小，近似全混 ，EMV＝EOG ； • 塔径↑，板上有部分混合，存在浓度梯度，
EMV>EOG； • 塔径太大，板上液相的不均匀流动，板间汽相的
不完全混合产生，使EMV ↓；
EMV EOG
1
D
1.5—6m
2-2：
2-3：
2-5：
• 2-8:某精馏塔分离四元烃类混合物，操作压力为 85atm，进料量为100kmol/h。已知：
XDi 0.2044 0.7656 0.03 0.071
i Ki
27
13 4.55
说明塔顶温度低了，即正常操作时，塔顶温 度应大于105oC，此时若釜温为105oC，即塔 顶温度大于塔底温度，不合常理，故釜温为 105oC时，不能正常操作。
（2）参考课本图2-18（p53）
（3）看课本(p54)
（4）3是轻关键组分，2是重关键组分，1是重非关键 组分，4是轻关键组分
（5）p52 Nm
lg(
xlk xhk
)D
(
xhk xlk
lg lk ,hk
)B
=
lg( 42.86 *21.43)
Nm
1.07 2.14 lg 2
=8.6
9，决定恒沸精馏塔塔顶产物和塔底产物的基本原则 有哪几条？(p76,77)
0.03
50 b2 d 3
解得：d3=1.467kmol/h
b3=18.533kmol/h
b2=2.554kmol/h
d2=37.446kmol/h
塔顶产品量D=10+37.446+1.467=48.913 kmol/h
塔底产品量B=2.554+18.533+30=51.087 kmol/h
调整T
N F(T) 1 Ki xi
6，有一分离四个组分混合物的精馏塔，已知条件如
下： 组分
Fi
di
wi
ai
1
10.0
0.00
10.00
0.25
2
22.5
1.07
21.43
0.50
3
45.0
42.86
2.14
1.00
4
22.5
22.50
0.00
2.00
塔顶全凝器，塔底用再沸器，泡点进料，塔在最小回流比 下操作。试问：
2，工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条 ？各自的Ki计算式是什么？(p16)
答：
① Ki
yi xi
ˆiL ˆiV
适用于中压下非理想弱的烃类系统
②
Ki
yi xi
fi0 i PˆiV
适用于中压下液相非理想强的系统
3，当气液两相均可作为理想溶液处理时，泡点温度 计算的基本方程是什么？写出泡点温度计算的框图 。（p31） 答：基本方程如下：
由XDi=di/D 和 XBi=bi/B可算出塔顶，塔底组成如下：
组分 甲烷 乙烯 丙烯 丁烯
XDi
0.2044 0.7656 0.03 0
XBi
0
0.05 0.3628 0.5872
• （2）当釜温为105oC时，求塔顶温度 • 设塔顶温度T=105oC • 查P-T-K图得：K甲=27 K乙=13 K丙=4.55
（1）哪些组分为分布组分？哪些为非分布组分？ （2）用简图画出塔内恒浓区。 （3）当di≠0时，塔内恒浓区有何变化？也用简图画出。 （4）找出关键组分与非关键组分。 （5）将上述最小回流比改成全回流操作。若组分2在塔底 和组分3在塔顶的组成都不变，需要多少理论级？（p53）
• 答：
（1）组分2和3是分布组分，组分1和4是非分布组分
• 对于三元体系：因存在多个精馏区，则塔顶和塔 底产物取决于料液与夹带剂的混合液位于哪个精 馏区，位于不同的精馏区可以产生不同的塔顶和 塔底产物。
11 ， 板 效 率 随 塔 径 如 何 变 化 ？ 请 说 明 变 化 原 因 。 (p82)
EMV 随塔径变化有一极值，其范围在1.5～6m。
• 答：对于二元体系：（1）如图2-36(a),系统中不 存在恒沸物时，无论进料组成如何，只要塔的分 离能力足够，总能从塔顶得到较纯的轻组分，塔 底得到较纯的重组分。（2）如图2-36(b),存在最 低恒沸物时，形成了两个浓度区域。当进料浓度 落在0~Xa区内，从塔底可得到较寸组分2，但塔 顶只能得到恒沸物；当进料浓度在Xa~1范围内， 则从塔底得到较纯组分1，塔顶仍为恒沸物。
进料组成 甲烷 乙烯 丙烯 丁烯
xF
0.10
0.40
0.20
0.30
分离要求：塔顶的丙烯含量˂3 %（摩尔分率），塔 底的乙烯含量˂5 %（摩尔分率），求：
(1)用清晰分割法计算塔顶、塔底的组成及产量
(2)塔在正常操作时可达指定分离要求现测得釜温为 105oC，操作是否正常？（计算说明）
• 解:(1)用1,2,3,4依次编号甲烷，乙烯，丙烯，丁烯。 由题意可知乙烯为轻关键组分，丙烯为重关键组 分，甲烷为轻组分，丁烯为重组分。