化工原理第五章精馏题Word文件下载.docx

1、1.6 某二元混合物原料中易挥发组分xF=0.4（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）1.7 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。1.8 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

2、求馏出产品中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。1.9 在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程为y=-0.5x+1.5xF, 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=0.44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 1.10 一常压精馏塔将含苯0.4（摩尔分率以下同）的苯甲苯混合液1000kg/h,分离为组成xD=0.97塔顶产品和xw=

3、0.02的底部产品。已知回流比R=3.7,进料温度为20，料液平均比热为159.2kJ/kmol，在常压下苯的汽化潜热为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2.5kgf/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。1.11 在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料

4、为饱和液体，其中易挥发组分含量为 0.50（摩尔分率），回流比R=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为-0.0187，求xD。 1.12 由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，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=0.84，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=0.45x+0.55，求:（1） 塔釜液组成xw；（2） 每小时能获得的馏出液量D。1.13 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下： 精馏段 y=0.723x+0.263 习题12 附图 提馏段 y=1.25x-0.0187试求馏出液和釜液的组成及回流比。若原料

5、为饱和蒸汽进料，求其组成?1.14 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=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度=4，进料组成为xF=0.5（摩尔分率），回流比R=1时，求: （1） 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? （3） 两操作线交点d的气液组成?1.15 组成为xF=0.45的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为1:2，塔顶xD=0.95（以上均为摩尔分率），易挥发组分回收率为95%，回流比R=1.5Rmin，相对挥发度=2.5,试求: （1） 原料

6、中汽相和液相组成; （2） 列出提馏段操作线方程。精 馏 设 计 型 计 算1.16 欲设计一连续精馏塔用以分离苯和甲苯各50%的料液,要求xD=96%，xw=5%（以下均为摩尔%）。泡点进料，操作回流比R=3，系统相对挥发度为2.5，试用逐板计算法求所需的理论板数与加料板的位置。1.17 某二元混合液的精馏操作过程如图所示。已知原料以饱和液体状态直接加入塔釜，原料组成xF=0.52（摩尔分率,下同），要求塔顶产品组成xD=0.8，D/F=0.5的操作条件下，物系的=3.0，塔顶设全凝器，泡点回流。若设计回流比R=3.0，求为完成上述分离任务所需的理论板板数。（操作满足恒摩尔流假定）。习题17

7、附图 习题19附图1.18 乙烯乙烷混合液于饱和蒸汽状态加入精馏塔中，回流比R=5，且已知xD=0.9 ,xw=0.1，xF=0.5（均为乙烯的摩尔分率）。试用图解法求取所需的理论板数。1.19 用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分离含甲醇为0.3，流量为100kmol/h的甲醇 水溶液，泡点进料,并要求塔顶产品含甲醇为0.95，塔底产品含甲醇为0.015（以上均为摩尔分率）,已知精馏段操作线为:y=0.6x+0.38;操作条件下的平衡关系如图所示，试求： （1） 塔顶及塔底的产品流量（kmol/h）; （2） 塔的理论板数及进料位置: （3） 流入再沸器的液相流量及组成，离开再沸器的气相流量及组成

8、。1.20 用一连续精馏塔分离苯与氯苯混合物，xF=0.45，xD=0.95（以上均为摩尔分率）。 进料状态为汽液混合物,其中汽液比为1:2（摩尔比）。苯与氯苯的平均相对挥发度=4.6。试求: （2） 最小回流比R min。1.21 试用捷算法计算环氧乙烷环氧丙烷连续精馏塔的理论板数与加料板位置。如全塔效率EO=70%，求实际板数（釜可视为一块理论塔板）和实际加料板位置。已知xF=0.6, xD=0.98,xw=0.05（皆为环氧乙烷的摩尔分率），R=1.5R min，相对挥发度=2.47，饱和液体进料。1.22 今用连续精馏塔同时取得两种产品xD1=0.9，xD2=0.7（如图所示），已知x

9、F=0.4（以上均为摩尔分率），泡点进料，R=2，相对挥发度=2.4，D1/D2=2（摩尔比）。求精馏段所需的理论论板数。（逐板计算法与图解法均可）。1.23 现用连续精馏塔将含甲醇35%与水65%的混合液分离，以便得到含甲醇95%的馏出液与含甲醇4%的残液（均为%摩尔）。操作回流比R=1.5，料液温度为20，釜中用直接蒸汽加热，试用图解法求理论板数。已知35%的甲醇水溶液泡点为78，比热为0.88 kcal/kg；水的汽化潜热为552kcal/kg。在1atm下,甲醇水的平衡数据如下：x 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2y 0.134 0.234 0.30

10、4 0.365 0.418 0.517 0.579 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.665 0.729 0.779 0.825 0.87 0.915 0.958 习题22附图 习题24附图1.24 在常压连续精馏塔中分离A、B混合液（如图所示）。两股进料情况如下: F1=100kmol/h，xF1=0.6（摩尔分率，下同）; F2=200kmol/h，xF2=0.2,均为饱和液体进料。要求分离后馏出液中组分A含量不小于0.8，釜液中组分A浓度不于 0.02，操作回流比为2。试求两股进料间的操作线方程。精馏操作型计算1.25 一精馏塔有24层塔板（实际板数），

11、用于分离xF=0.5的苯甲苯溶液。全塔效率为50%，泡点进料，加料板位置为第14层板。现要求xD = 0.98，再沸器最大蒸发能力V=2.5kmol/h，求馏出液的最大产量。1.26 为测定塔内塔板效率，在常压下对苯甲烷物系进行全回流精馏。待操作稳定后，测得相邻三层塔板的液相组成为：x n-1=0.43，xn=0.285，x n+1=0.173。相对挥发度=2.46，求第n板和n+1板的板效率。1.27 如图示的精馏塔具有一块实际塔板及一只蒸馏釜，原料予热到泡点，由塔顶连续加入，xF=0.20（摩尔分率,以下同）。今测得塔顶产品易挥发组分的回收率为80%，且xD=0.28，系统的相对挥发度=2

12、.5。试求该块塔板的板效率。设蒸馏釜可视为一块理论塔板。1.28 如图所示的苯甲苯常压连续精馏塔，塔顶设置全凝器，泡点回流。塔内有三层理论板，而且塔釜可视为一层理论板，每小时100kmol含苯50mol%的苯甲苯混合液 ，从第三层塔板以泡点状态加入。塔顶产品含苯85kmol%，相平衡关系如图如示。（1） 回流比R，塔底排出液组成Xw，塔顶产品D及塔釜蒸发量 V；（2） 当回流中断，进料情况及塔釜供热状况仍保持不变时，精馏塔处于什么状态?综合计算题1.29 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%

13、，料液为泡点进料。回流比为最小回流比的1.5倍，全塔效率为0.7，操作条件下物系的平衡关系见附图。 （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?1.30 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0.4（摩尔分率,下同），泡点进料，通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为92.20%，塔底产品中苯的组成为0.05，实际操作回流比R=2.43，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。（1） 塔顶、塔底产品流量及塔顶

14、组成;（2） 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）。1.31 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=0.8时釜底与塔顶产口的组成各为多少？ （2） R=1.5时，试绘出表示精馏段和提馏段操作线的示意图。1.32 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知xF=0.5（摩尔分率,下同） ，xD=0.9，xw=0.05，

15、相对挥发度=3，回流比R=2Rmin。 （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=？1.33 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=0.2（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，液相组成为x=0.2时，泡点为80，比热为100kJ/kmol，汽化潜热40000kJ/kmol。1.34精馏流程如图所示。已

16、知原料组成xF=0.40（摩尔分率,下同），xw=0.1,y1=0.63,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=0.9作为产品，下层x0=0.5于泡点下回流，试在yx图上作图求理论塔板数。1.35 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=0.3，进入液体量为100 Kmol/h，组成xA=0.4。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=0.5，问离开该板的气液相组成各为多少？1.36 用图示的蒸馏釜对苯、甲苯二元混合物进行连续精馏（塔内没有塔板），原料直接加入

17、塔 釜，原料组成xF=0.7（摩尔分率,下同），要求塔顶产品组成xD=0.8。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=2.461.37 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=0.3（摩尔分率,下同），回流比R=4，塔顶采出率D/F=0.4（摩尔比），物系的=2.0。（1） 当塔顶产品组成xD=0.7时，精馏段及提馏段的操作线数值方程。（2） 板数不限时，馏出液最大浓度。1.38 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=0.95，

18、xw=0.1,xF=0.5，原料为饱和液体。塔顶设全凝器，泡点回流。回流比R=1.5，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=0.5，在本题计算范围内，相平衡关系为y=0.5x+0.5。（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。1.39 所示的回收塔。饱和液体进料，F=100kmol/h，易挥发组分含量xF=0.4（摩尔分率，下同）;要求塔顶易挥发组分回收率为0.955，xw=0.05，系统的=3.0。 （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。1.40 分离

19、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/s， xF1=0.6（摩尔分率,下同）,q1=1, 第二股加料，F2=0.5kmol/h， xF2=0.4，q2=0；要求：xD=0.99,xW=0.02。 （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1.41 某精馏塔塔顶有饱和液体进料，xf=0.5（摩尔分率，下同）; 塔底出料xw=0.2，塔顶蒸汽冷凝到泡点，1/3作产品，2/3作回流，xD=0.8, 系统的=3.0。试计算：（1）. 所需的

20、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？1.42 在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯混合液，在全回流条件下测得相邻板上液体组成分别为0.28，0.41和0.57，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 0.26 0.38 0.51 y 0.45 0.60 0.721.43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=0.75x+0.20，试求： 1

21、提馏段操作线方程：2若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，求该板的气相默夫里效率Emv1。综 合 思 考 题1.42选择与填空 1. 已分析测得这四股物料的组成为0.62，0.70，0.75，0.82，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=0.7 ，xn=0.5（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

22、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） 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

23、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） D1 D2 ; W1 W2 ;R1 R2 7.吉利兰（Gilliland）关联图如图示（纵轴上N及Nmin均包括塔釜）。试说明: （1）（R-Rm）/（R+1）=1.0时， R= ,N ; （2） 当（N-Nmin）/（N+1）=1.0时，R= ,N= 。 8.某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程截距等于零，则: （1） 回流比等于 ;（2）馏出液量等于 ; （3） 操作线斜率等于 。（以上均用数字表示） 9.某二

24、元物系的相对挥发度=3，在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知Xn=0.3，则yn-1= （由塔顶往下数）。 10.某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，温度T，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成x0，温度t，则y1 x0，T t 。（,=, 习题10附图11.试比较某精馏塔中第n-1，n，n+1层理论板上参数的大小，即： yn+1 yn，tn-1 Tn，yn Xn-1，Tn tn，Tn+1 Tn 。 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 ；塔顶冷凝器热负荷 ；塔釜热负荷

25、。 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/V ， 提馏段液

26、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 。 （变大,变小,不变

27、,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，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