精馏含答案.docx
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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Xf下降，而F、q、R、V
仍不变，试分析L、V、L、D、W及xD、xW将如何变化?
分析F不变，D不变，则W不变;
分析V'不变，W不变，则不变;
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
从物料衡算的角度来分析，因为F、D、W都不变，FxfDxdWxw，所以Xf下降，可
得：
xD减少、xW也减少。
20、某分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佳位置，而偏
下了几块板。
若F、Xf、q、R、V'均同设计值，试分析L、V、L、D、W、及Xd、Xw的变
化趋势？
（同原设计值相比）
分析R不变，V不变，则D不变;
21、设计一精馏塔，其物料性质、进料量及组成、馏出液及釜液组成、回流比、冷却水温度、加热蒸汽压力均不变。
当进料状态由泡点进料改为饱和蒸汽进料时，塔板数是否相同？
再沸器所需蒸汽量是否改变？
22、有一正在操作的精馏塔分离某混合液。
若下列条件改变，问馏出液及釜液组成有何改
变？
假设其他条件不变，塔板效率不变。
（2）xF上升，馏出液组成增大，釜液组成增大。
3）馏出液组成减小，釜液组成增加。
23、在精馏塔操作中，若F、V维持不变，而XF由于某种原因降低，问可用哪些措施使XD维持不变？
并比较这些方法的优缺点。
解：
可以采用以下措施。
（1）增大回流比R,但会减少塔顶产品产量
2）降低进料管位置，缺点是釜液组成增大，使塔底产品纯度下降
3）减少进料的焓（如有可能，即原来的料液通过预热的，降低其预热程度），即相当
于增大提馏段回流比,但以减小塔顶产品产量为代价。
可根据允许付出的代价,选择其中一法,或同时用多于一法的组合。
附答案
1、蒸馏是分离液体混合物的单元操作。
利用混合物中各组分间挥发度不同的性质，通过加入或取出热量的方法,使混合物形成气液两相,并让它们相互接触进行质量传递,致使易挥发组分在气相中增浓,难挥发组分在液相中增浓,实现混合物的分离,这种操作统称为蒸馏。
2、蒸馏是这种单元操作的总称,精馏是其中一类,具体地说蒸馏按其操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊蒸馏等。
简单蒸馏和平衡蒸馏适用于易分离物系或分离要求不高的场合；精馏适用于难分离物系或对分离要求较高的场合；特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的物系。
工业生产中以精馏的应用最为广泛。
蒸馏和精馏的根本区别是精馏具有回流,因此精馏称为具有回流的蒸馏。
3、操作压强对物系的相平衡及蒸馏操作经济性等都有影响,压强是由经济衡算或比较来
加以确定的。
简而言之,蒸馏按其操作压强可分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。
工业生产中多采用常压蒸馏。
对在常压下物系的沸点较高，或在高温下易发生分解、聚合等现象的物系
（即热敏性物系），常采用减压蒸馏。
对常压下物系的沸点在室温以下的混合物或为气态混合物，则采用加压蒸馏。
4、气相中某一组分的蒸汽压和它在与气相平衡的液相中的摩尔分率之比称为该组分的挥
发度。
两个组分之间的挥发度之比称为相对挥发度。
5、溶液中不同组分分子之间的吸引力和纯组分分子间的吸引力不相等的溶液称为非理想
溶液。
其特点是都不服从拉乌尔定律，大多数都具有共沸点。
6、气液两相处于同一系统压强下，且温度相等；溶液中任一组分从液相逸出到气相分子的数量相等。
7、在精馏操作中，将一部分塔顶馏出液返回塔内的过程称之为回流。
在精馏操作中，回流的第一个作用是为第一块塔板提供轻组分和下降液体，维持塔板上气液平衡，保持部分汽化的液体维持一定水平，防止像简单蒸馏那样轻组分越蒸越少，不能连续进行。
回流的第二个作用就是实现部分冷凝的冷却剂，由于有塔顶回流和各层塔板下降的液体存在，才能使上升蒸汽实现部分冷凝。
8、精馏塔塔顶上升蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔内，称为全回流。
全回流时回流比为无限大。
全回流操作主要应用在：
精馏塔的开工阶段，开工时采用全回流操作，既可减少精馏塔
的稳定时间，又可降低不合格产品的采出量；精馏塔的实验研究，如塔板效率的测定，塔性能的测定等。
9、从t-x-y图上进行分析，将蒸汽进行多次的部分冷凝操作，可得到几乎纯的易挥发组
分，同样，将液体进行多次的汽化操作，可得到几乎纯的难挥发组分，考虑到能量的综合利用，
将汽化和冷凝操作组合在一起，即同时进行多次的部分汽化和部分冷凝操作，可将混合物分离成几乎纯态组分。
10、理论板：
离开这一块的气液相组成满足平衡关系的块。
求法：
逐板法、图解法、简捷法。
11、精馏过程是一个传质、传热同时进行的过程，蒸馏釜或再沸器则是为传热提供热源，
为传质提供上升蒸汽，并逐个通过每层塔板进行气液相接触，以完成部分汽化和部分冷凝，保证精馏操作的正常进行。
没有蒸馏釜或再沸器，蒸馏操作将无法进行。
12、跨过两操作线交点的梯级所对应的位置即为适宜的进料位置。
此时所需的理论塔板数为最少。
13、汽化千摩尔原料液所需的热量与原料液的千摩尔汽化潜热之比值。
饱和液体：
g=1;饱和蒸汽：
g=o；气液混合物：
0Vgv1；过冷液体：
g>1;过热蒸汽g
<0。
14、在绘三角形梯级时，使用了一次平衡关系和一次操作线关系，而逐板法求理论塔板数时，每跨过一块塔板时，都使用了一次平衡关系和一次操作线关系，因此我们可以说每绘一个三角形梯级即代表了一块理论板。
15、恒縻尔汽化流：
在塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的蒸汽的縻尔（千）流量皆相等，提馏段也是如此，但两段的蒸汽流量不一定相等。
恒縻尔溢流：
在塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的縻尔（千）流量皆相等，提馏段也是如此，但两段的液体流量不一定相等。
16、精馏过程须满足以下条件：
各组分的摩尔汽化潜热相等；汽液接触时，因温度不同而交换的显热可以忽略；塔设备保温良好，热损失可以忽略。
18、
17、在化工生产中，要求精馏塔板板效率高，生产能力大，操作稳定、弹性大，塔板压降小，结构简单、制造维修方便，造价低。
塔内出现积液，直至整个塔内充满液体的现象称为液泛。
有溢流液泛和夹带液泛。
溢流液泛：
塔内液体流量超过降液管的最大液体通过能力而产生的液泛。
夹带液泛：
由于过量雾沫夹带引起的液泛。
夹带：
有液沫夹带和泡沫夹带。
液沫夹带：
液沫夹带是上升的气流，带着液滴在板间的空间上升，液滴来不及沉降分离，而随气体进入上一层塔板，这种现象叫液沫夹带。
泡沫夹带：
是气泡随着板上液流进入降液管，由于停留时间不够，而随液体进入下一层塔板的现象叫泡沫夹带。
泄漏：
液体不经正常的降液管通道流到下一层塔板的现象。
1.在101.3kPa时正庚烷和正辛烷的平衡数据如下:
温度/c
液相中正庚烷的摩尔分数
气相中正庚烷的摩尔分数
98.4
1.0
1.0
105
0.656
0.81
110
0.487
0.673
115
0.311
0.491
120
0.157
0.280
125.6
0
0
试求：
（1）在压力101.3kPa下，溶液中含正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡蒸汽
的瞬间组成?
（2）在压力101.3kPa下被加热到117C时溶液处于什么状态？
各相的组成为多少?
（3）溶液被加热到什么温度时全部气化为饱和蒸汽?
解:
t-x-y图
由t-x-y图可知
（1）泡点为114C，平衡蒸汽的组成为0.54（摩尔分数）；
（2）溶液处于汽液混合状态，液相组成为0.24（摩尔分数）,气相组成为0.42（摩尔分数）；
（3）溶液加热到119C时全部汽化为饱和蒸汽。
2.根据某理想物系的平衡数据，试计算出相对挥发度并写出相平衡方程式。
温度zr
pAO/kPa
pBO/kPa
70
123.3
31.2
80
180.4
47.6
90
252.6
70.1
100
349.8
101.3
解:
温度/r
70
80
90
100
PaO
PbO
3.952
3.790
3.603
3.453
4
3.9523.7903.6033.453
m3-70
（2）y
12.7x
3、今有苯酚和对苯酚的混合液。
已知在390K,总压101.3KPa下，苯酚的饱和蒸汽压为
11.58Kpa，对苯酚的饱和蒸汽压为8.76Kpa，试求苯酚的相对挥发度?
0
Pa
解：
苯酚的挥发度用A，对苯酚的挥发度用B
PapAXa
XaXa
苯酚的相对挥发度为1.32。
4、在连续精馏塔中分离含苯50%（质量百分数，下同）的苯一甲苯混合液。
要求馏出液
组成为98%釜残液组成为1%试求苯的回收率?
M苯
78
Xw
1
Xw
0.98
1
0.98
M苯
M
甲苯
78
92
Xw
0.01
M苯
78
Xw
1
Xw
0.01
1
0.01
M苯
M
甲苯
78
92
xw
0.98
0.983
D
0.012
馏出液组成：
x
釜残液组成：
Xw
题中未给原料液流量，一般设原料液流量为100Km%
得：
100DW1000.541D0.983W0.012
答：
苯的回收率为99%
5、在一常压连续精馏塔中，分离某理想溶液，原料液浓度为0.4,塔顶馏出液为0.95（均
为易挥发组份的縻尔分率）。
回流比为最小回流比的1.5。
每千縻尔原料变成饱和蒸汽所需热
量等于原料液的千縻尔汽化潜热的1.2倍。
操作条件下溶液的相对挥发度为2,塔顶采用全冷
器，泡点回流。
试计算由第二块理论板上升的气相组成?
解：
已知:
2；Xd0.95；q1.2；R1.5Rmin
相平衡关糸：
y厂r
答：
精馏段第二块的气相物料组成为0.926。
6、某二元混合物在连续精馏塔中分离，饱和液体进料，组成为Xf0.5，塔
顶馏出液组成为0.9，釜液组成为0.05，（以上均为易挥发组分的縻尔分率），相对挥发度为3,回流比为最小回流比的2倍。
塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热。
试求:
进入第一块理论板的气相浓度？
离开最后一块理论板的液相浓度?
答13解：
以F1Kmol/h为准，FDW，FxfDxdWxw。
得:
D0.529Kmo%，W0.471Kmo^^
精馏段操作线方程为：
y0.545X0.41。
而塔釜相当于一块理论板。
yw3.Xw，xw0.05，yw0.1346。
12.xw
yw1.405Xn0.0202，Xn0.1115。
答进入第一层理论板的气相浓度为0.819;离开最后一层理论板的液相浓度为0.1115。
7、图示的精馏塔是由一只蒸馏釜和一块实际板所组成。
料液由塔顶加入，泡点进料,
L*=LM=f
//n.r
FA'r_fJx
"=L876Vi-0.0752
L-兀-I一兀KF-叫
.—S
心―m0.2-0.125
&根据下图，
（1）写出两操作线方程，
（2）画出理论塔板数，并说出加料位置？
（3）
写出塔顶、塔釜产物的组成?
—/
”..z
//
//
//
//
Z
/■
/
/
/
/
/
/
Z
解：
从图中可读出
y0.62x0.36
得：
0.04A0.04B;0.67A0.35B得：
A2.03，B0.041
提馏段操作线方程为：
y2.03X0.041
理论塔板数为8,第5块板为加料板。
塔顶塔釜组成为：
Xd0.95，XW0.04o
0.041；理论塔板
答精馏段操作线方程为y0.62X0.36,提馏段操作线方程为y2.03X
，要求塔顶馏出
q为多少？
若原
9.用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合液，原料中含苯0.4（摩尔分数，下同）液中含苯0.97,釜液中含苯0.02，若原料液温度为25C，求进料热状况参数料为气液混合物，气液比为3:
4，q值为多少?
附表常压下苯-甲苯的平衡数据
温度/C
液相中苯的
摩尔百分数
气相中苯的
摩尔百分数
温度/C
液相中苯的
摩尔百分数
气相中苯的
摩尔百分数
80.2
1
1
100
0.256067
0.452824
84.1
0.822807
0.922359
104
0.155186
0.305256
88.0
0.658917
0.829677
108
0.058149
0.126931
92.0
0.50778
0.720202
110.4
0
0
96.0
0.376028
0.595677
解：
由附图所示的苯-甲苯t-x-y图得泡点温度为94.5Co
查得：
r苯=r科=31018.3kJ/kmol平均温度t=（25+94.5）/2=59.75C
苯的比热容：
Cp143.7kJ/kmolK
汽液混合物：
q4
34
0.57
10.用一连续操作的精馏塔分离丙烯-丙烷混合液，进料含丙烯0.8（摩尔分数，下同），常
压操作，泡点进料，要使塔顶产品含丙烯
0.95，塔釜产品含丙烷0.95，物系的相对挥发度为
解：
⑴泡点进料，q=1则Xq=XF=0.8
（2）全回流时的最小理论板数
（1）塔顶组成的最大可能值；
解
（1）塔顶产品的极限组成
y1xD代入上式可得,
（2）产品合格时的最小回流比
按y1XD0.8考虑，即为满足产品合格的最小回流比。
解得所需最小回流比Rmin1.02
全凝器，泡点回流。
物系的平均相对挥发度为2.47。
试计算泡点进料时以下各项:
已知苯和甲苯的汽化热为427kJ/kg和410kJ/kg，水的比热为4.17kJ/（kg.C），绝压为200kPa的饱和水蒸气潜热
为2205kJ/kg。
再沸器和全凝器的热损失忽略。
常压下苯-甲苯的平衡数据
温度/c
液相中苯的摩尔
百分数
气相中苯的摩
尔百分数
温度/c
液相中苯的摩尔
百分数
气相中苯的摩尔
百分数
80.2
1
1
100
0.256067
0.452824
84.1
0.822807
0.922359
104
0.155186
0.305256
88.0
0.658917
0.829677
108
0.058149
0.126931
92.0
0.50778
0.720202
110.4
0
0
96.0
0.376028
0.595677
解：
（1）理论板数和加料板位置
6-26所示。
ac。
根据物系的相对挥发度，在x-y图上标绘平衡曲线和对角线，如本题附图
精馏段操作线截距
在附图6-26上连接点（0.975，0.975）和（0,0.217），即为精馏段操作线
泡点进料，q线为通过Xf=0.44的垂线ed，连接点b（0.0235,0.0235）和点d,即为提馏段操作线。
按图解法在附图
6-26上画梯级，图解的理论板数为11（不包括再沸器），第六块理论板为进料板。
（2）、再沸器热负荷和加热蒸汽消耗量
先由物料衡算求D
和W，即
Fxf
DxDWxw
100
则:
100
0.44D0.975W0.0235
联立求解得:
43.77kmol/h
精馏段上升蒸汽量:
56.23kmol/h
提馏段上升蒸汽量:
（R1）D（3.51）43.77196.97kmol/h
V（1q）F196.7（1q）100196.97kmol/h
6
QBVrBMB196.97410927.4310kJ/h
水蒸气消耗量为:
msB
学鹽3370kg/h
（3）全凝器热负荷和冷却水消耗量
因馏岀液中甲苯含量很低，故可近似按纯苯计算，全凝器热负荷为:
QCVrAMA196.97427786.56106kJ/h
冷却水消耗量为:
Qc
mSCCpc（t2t1）4.17（3525）
6.56101.57105kg/h
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