1、化工原理第五章 精馏 题五 蒸馏 汽液相平衡 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压mmHg和温度的关系如下: t 90 100 110 120 130 p 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 719 760 若苯氯苯溶液遵循Raoult定律,且在1atm下操作,试作：(1) 苯氯苯溶液的tx(y)图及yx图；(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯氯苯的xy值。、 苯甲苯混合液的组成x=(摩尔分率),求其在总压p=600mmHg下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40(体积)，求常压下的露点。已知苯甲苯混合液服从拉乌尔定律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p
2、、p mmHg,按下述Antoine方程计算：式中t为温度。 lg p= p= 某双组分理想物系当温度t=80时，p=，p=40kPa，液相摩尔组成为 xA=，试求: (1) 与此液相组成相平衡的汽相组成yA； (2) 相对挥发度。 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组成y1=(摩尔分率,下同)，冷凝液组成xD=，两个组分的相对挥发度=2，求: (1) 出分凝器的汽相组成yD=(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/VD= 习题4附图 在1atm下对x=(摩尔分率)的甲醇水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。设x=附近平衡线可近视为直
3、线，其方程为 y=+ 某二元混合物原料中易挥发组分xF=(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。（设相对挥发度为3） 将含有24%(摩尔,以下同)易挥发组分的某液体混合物送入连续操作的精馏塔，馏出液中含有95%的易挥发组分，残液中含有3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为850kmol/h， 回流量为670kmol/h，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。 现有一连续精馏塔只有精馏段，用于A、B两组分的分离。已知A与B的分子量分别为78与92，进料量为100kg/h，含A组成为10%(质量%以下同)，进料状态为饱和蒸汽自塔底送入，如图示。如果要求馏
4、出产品中A的组成为95%，残液中A的组成为1%,试求:(1) 塔顶馏出液的量、釜残液量及塔顶的蒸汽量各为多少kg/h (2) 回流比R (3) 写出该塔操作线的数值表达式。 在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=+,q线方程为y=+, 试求:(1) 回流比R(2)馏出液组成xD (3) 进料液的q值 (4) 当进料组成xF=时,精馏段操作线与提馏段操作线的交点处xq值为多少 并要求判断进料状态。 习题8附图 （ 一常压精馏塔将含苯(摩尔分率以下同)的苯甲苯混合液1000kg/h,分离为组成xD=塔顶产品和xw=的底部产品。已知回流比R=,进料温度为20，料液平均比热为kJ/kmol，在常压下苯的
5、汽化潜热为30807kJ/kmol，甲苯汽化潜热为33320kJ/kmol。试求： (1) 精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量Lkmol/h;提馏段上升蒸汽量V和下降的液体量Lkmol/h; (2) 求塔顶冷凝器的热负荷；如使用水为冷却剂，且水初温为20，出口温度为 50，求每小时耗水量kg/h (3) 求再沸器的热负荷；设加热所用水蒸汽压强为kgf/cm2(绝压)，求蒸汽 消耗量kg/h (4) 写出提馏段操作线方程数值表达式。 在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为 (摩尔分率)，回流比R=3，提馏段操作线斜率为，截距为，求xD。 由一层理论板与塔釜组成的连续
6、精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40%(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成xD=，塔顶采用全凝器，回流比R=3, 在操作条件下的平衡关系为y=+，求:(1)(2)塔釜液组成xw；(3)每小时能获得的馏出液量D。 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下： 精馏段 y=+ 习题12 附图 提馏段 y=试求馏出液和釜液的组成及回流比。若原料为饱和蒸汽进料，求其组成 某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=(摩尔分率)，二元系统相对挥发度=4，进料组成为xF=(摩尔分率)，回流比R=1时，求: (1)
7、离开第一块板的液相组成x1为多少 (2) 进入第一块板的气相组成y2为多少综合计算题 拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分含量为40%(mol%下同)，流量为100kmol/h的料液，要求馏出液组成为92%，回收率为90%，料液为泡点进料。回流比为最小回流比的倍，全塔效率为，操作条件下物系的平衡关系见附图。试求: (1) 完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置；(2) 若F、xF、Np为不变，欲提高此系统易挥发组分的回收率，试定性说明可采 用的措施有哪些 用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设有再沸器， 进料量为150kmol/h，其中含苯(摩尔分率,下同)，泡
8、点进料，通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为%，塔底产品中苯的组成为，实际操作回流比R=，已知操作条件下平衡关系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料。 试求:(1)(2)塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;(3)该塔具有理论板数和进料位置;(3)精馏段及提馏段液气比各为多少(4) 因长期操作再沸器内结垢，试问对塔顶产质量有何影响如何才能维持正常生产(设产品流量不变)。 某两组分混合液用精馏分离，其易挥发组分在进料中浓度为50%(摩尔)，泡点进料，系统的相对挥发度=2，塔顶出料是进料量的60%(摩尔%)，如现采有的理论板数为无穷多，试计算： (1) R=时釜底与塔顶产口的组成各为多少， (2) R=时，试
9、绘出表示精馏段和提馏段操作线的示意图。 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知xF=(摩尔分率,下同) ，xD=，xw=，相对挥发度=3，回流比R=2Rmin。试求: (1) 提馏段操作线方程; (2) 进入第一块理论板(由顶往下数)的汽相浓度; (3) 若因故塔釜停止加热，欲维持XD不变应如何操作此时塔釜排液xw= 用有两块理论板的精馏塔提取水溶液中易挥发组分，饱和水蒸汽S=50kmol/h由 塔底进入，加料组成xF=(摩尔分率,下同)，温度为20，F=100kmol/h，料液由塔顶加入，无回流，试求塔顶产品浓度xD及易挥发组分的回收率。在本题范围内平衡关系可表示为y=3x，液相组
10、成为x=时，泡点为80，比热为100kJ/kmol，汽化潜热40000kJ/kmol。精馏流程如图所示。已知原料组成xF=(摩尔分率,下同)，xw=,y1=,塔顶蒸汽全部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层组成xD=作为产品，下层x0=于泡点下回流，试在yx图上作图求理论塔板数。， 有一精馏塔，用以分离=2的A、B二元混合物。测得进入第n层理论板的蒸汽量为100 Kmol/h，组成yA=，进入液体量为100 Kmol/h，组成xA=。设A、B的摩尔潜热近似相等，热损失为零，忽略显热变化。该板的液相默弗里效率EmL=，问离开该板的气液相组成各为多少 用图示的蒸馏釜对苯、甲苯二元混合物进行
11、连续精馏(塔内没有塔板)，原料直接加入塔 釜，原料组成xF=(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成xD=。塔顶设分凝器，其中50%的蒸汽冷凝并返回塔顶做回流。出分凝器的蒸汽与冷凝液保持平衡。进料量为100 Kmol/h。问塔顶、塔釜产量为多少气化量为多少已知= 欲用连续精馏塔分离二元混合液。已知原料为饱和液体，原料组成xF=(摩尔分率,下同)，回流比R=4，塔顶采出率D/F=（摩尔比），物系的=。试求：（1）当塔顶产品组成xD=时，精馏段及提馏段的操作线数值方程。（2）（3）板数不限时，馏出液最大浓度。 某精馏塔分离A组分和水的二元混合液（其中A为易挥发组分），xD=，xw=,xF=，原料为饱和
12、液体。塔顶设全凝器，泡点回流。回流比R=，塔底用饱和水蒸气直接加热，每层塔板的气相默弗里效率EmV=，在本题计算范围内，相平衡关系为y=+。试求：（1）从塔顶的第一块实际板下降的液体组成；（2）塔顶的采出率D/F。 所示的回收塔。饱和液体进料，F=100kmol/h，易挥发组分含量xF=(摩尔分率，下同);要求塔顶易挥发组分回收率为，xw=，系统的=。试求： (1).馏出液组成xD,塔顶、塔底产物流率； (2).操作线方程 (3).在加料流率及塔釜蒸发量不变时，可能获得的最高馏出液浓度。# 分离二元理想混合物采用如图所示的精馏分离流程，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，第一股加料，F1=1kmol/
13、s， xF1=(摩尔分率,下同),q1=1, 第二股加料，F2=h， xF2=，q2=0；要求：xD=,xW=。 (1).若回流比R=1，求塔中段（两个加料口之间）的操作线方程； (2).若相对挥发度=3，求最小回流比Rmin。 &习题39 附图 习题40 附图 某精馏塔塔顶有饱和液体进料，xf=(摩尔分率，下同); 塔底出料xw=，塔顶蒸汽冷凝到泡点，1/3作产品，2/3作回流，xD=, 系统的=。试计算：(1). 所需的理论板板数。(2).若F、xF、q不变，塔釜加热量和回流量也不变，当塔的理论板数不限时，问塔顶可达到的最大浓度为多少/ 在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯混合液，在全回流
14、条件下测得相邻板上液体组成分别为，和，试求三层板中下面两层的单板效率。 在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下 x y 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。原料液组成为（易挥发组分摩尔分率，下同），饱和蒸气加料。塔顶采出率为40%，且已知精馏段操作线方程为y=+，试求： 1提馏段操作线方程：）2若塔顶第一板下降的液相组成为，求该板的气相默夫里效率Emv1。 综 合 思 考 题选择与填空 1. 已分析测得这四股物料的组成为，试找出y6、x6、y7 、x7的对应值，y6= 、x6= 、y7= 、 x7= 。 2. 如图所示a 点表示 ; b 点表示 ; c 点表示 ;ab段
15、表示 ; bc段表示 。习题1附图 习题2附图， 3.在连续精馏塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1= ，xn=(均为易挥发组份摩尔分率)。已知操作条件下相对挥发度=3，则yn= ，x= ,以液相组成表示的第n板的单板效率EmL= 。 讨论:在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。4. 分离要求一定。当回流比一定时，在五种进料状况中， 进料的q值最大，其温度 ，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离 ，分离所需的总理论板数 . 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。 5.(1) 蒸馏操作依据是组分间沸点差异此话错在何处 (2
16、) 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为t1，液相泡点温度为t2。塔底某理论板上汽相露点温度为t3，液相泡点温度为t4。试按温度大小顺序用、=、符号排列如下: t4 t3 t2 t1 (3) 恒沸精馏与萃取精馏都需加入添加剂(第三组分),其目的是 . 6.已知某精馏塔在情况一下操作得到F1、xF1、q1、R1、D1、xD1、xw1。今改变操作为情况二，且知F1=F2，xD1=xD2，xw1=xw2，q1=q2但xF1、=、,=,=,) 12.设计二元理想溶液精馏塔时，若F,xF,xD,xW 不变，则随原料中液相分率增加其最小回流比 ;在相同回流比下，总理论板数 ；精馏段理论板数 ；塔顶冷凝器热负
17、荷 ；塔釜热负荷 。 13.(1) 在设计连续操作的精馏塔时，如保持xF，D/F，xD，R一定，进料热状态及空塔气速也一定，则增大进料量将使塔径 ，而所需的理论板数 。 (2) 全回流时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为_对相同的xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数 。 14.(1) 理想溶液的特点是同分子之间的作用力 异分子之间的作用力,形 成的溶液 容积效应和热效应。 (2) 精馏塔设计时，当回流比加大时，所需要的理论板数 ，同时蒸馏釜中所需要的加热蒸汽消耗量 ，塔顶冷凝器中冷却剂消耗量 ，所需塔径 。 15. 精馏操作时，增大回流比，若F，xF，q不变，则精馏段液汽比L
18、/V ， 提馏段液汽比L/V ，塔顶xD ，塔底xW 。,16. 试比较连续精馏塔的塔釜用直接蒸汽加热（D）与间接蒸汽热（I） (,=)。 （1）xF、xD,R,q,D/F相同，则NTI NTD, xWI xWD; (2) xF,xD,R,q,xw相同，则NTI NTD; (D/F)I （D/F）D. 17. 操作中精馏塔，保持F,q,xF,D不变。 (1) 若采用回流比R小于最小回流比Rmin，则xD ，xW ; (2) 若R增大，则xD ，xW ，L/V 。 (增大,减小,不变,不确定) 18. 若维持操作中精馏塔的F,xF,q,D不变，而减少塔釜蒸发量V。 则:xD ,xW ,L/V 。
19、 (变大,变小,不变,不确定)19. 某精馏塔设计时操作线如图示。现保持塔顶冷凝量不变，改为q=0加料时设计，试在同一图上画出改变后操作线并回答有关参数有何变化 / L/V ,NT 。20. 连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态(F,xF,q)不变， 则L/V ,xD ,xW 。(变大,变小,不变,不确定) 21. 精馏塔设计时采用的参数(F,xF,q,D,xD, R均为定值)，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量 ，塔内实际上升蒸汽量 ，精馏塔液汽比 ，所需理论板数 。(增大,减小,不变,不确定) 22. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料
20、，且保持 F，xF，回流比R和提馏段上升蒸汽量V不变，则此时D ，xD ，W ,xW 。(增加,不变,减小,无法确定) 23. 某精馏塔操作时，F,xF,q,D保持不变，增加回流比R，则此时xD ，xW ,L/V 。 (增加,不变,减少) 24. 某精馏塔在操作时，加料状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持F、xF、V 、D不变，则此时xD ,xW ,R ,L/V 。(增加,不变,减少) 25. 精馏塔中第n-1，n，n+1块实际板效率小于1,与yn相平衡的液相浓度为x,则x xn；与xn+1相平衡的汽相浓度y*n+1，则y*n+1 yn+1，yn xn-1。 (,NT1; (B)NT2=NT1; (c)NT2NT1; (D)判断依倨不足。 34. 请将你认为最确切答案填在( )内。 (1) 某二元混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为xD，xW。如进料为xF1时,则相应的最小回流比为Rml，若进料为xF2相应为Rm2
