化工原理蒸馏考试题库.pdf

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1、第一章蒸播复习题一、填空1 精谭过程是利用 和 的原理而进行的。精微设计中，回流比越_，所需理论板越少，操作能耗，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现 的变化过程。2 精储设计中，当回流比增大时所需理论板数 L 增大、减小），同时蒸储釜中所需加热蒸汽消耗量（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量（增大、减小），所需塔径 _（增大、减小）。3分离任务要求一定，当回流比一定时，在 5 种 进 料 状 况 中,进料的q 值最大，提馀 I 段 操 作 线 与 平 衡 线 之 间 的 距 离 ,分 离 所 需 的 总 理 论 板 数。4相对挥发度a 刁，表示不能用 分离，但能用分离。5某二

2、元混合物，进料量为1 0 0 k m o l/h,XF=0.6,要求得到塔顶XD不小于0.9,则塔顶最大产量为。6精微操作的依据是,实现精偶操作的必要条件包括 和07 负 荷 性 能 图 有 条 线，分别是、和。8写出相对挥发度的几种表达式a=/0=区&=射=/瑞。-PBB XAIXB-二、选择1已知q=l.l,则加料中液体量与总加料量之比为 oA 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 D 0.1:12精馆中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最 恰 当 的 说 法 是。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

3、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必定同时发生。3某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x,、=0.6,相应的泡点为3,与之相平衡的汽相组成y,、=0.7,相应的露点为t 2,则A t i t z B t K t z C t i t z D 不确定4某二元混合物，进料量为1 0 0 k m o l/h,x,=0.6,要求得到塔顶x 0 不小于0.9,则塔顶最大产量为 oA 6 0 k m o l/h B 6 6.7 k m o l/h C 9 0 k m o l/h D 不能定5精储操作时，若 F、D、XK q、R、加料板位置都

4、不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成XD 变化为A 变小 B 变大 C 不变 D 不确定6在一二元连续精微塔的操作中，进料量及组成不变，再沸器热负荷恒定，若回流比减少，则塔顶温度，塔 顶 低 沸 点 组 分 浓 度,塔底温度，塔底低沸点组分浓度A 升高 B 下降 C 不变 D 不确定7 某二元混合物，a=3,全回流条件下x n=0.3,则y*。A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.7948 某二元混合物，其 中 A 为易挥发组分，液相组成xA=0.4,相应的泡点为t 气相组成为YA=0.4,相应的露点组成为t z,则。A tl=t2 B tlt2 D 不能判断9 某二元混

5、合物，a=3,全回流条件下XF0.3,则 ye=A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.79410精微的操作线是直线，主 要 基 于 以 下 原 因。A理论板假定 B 理想物系C塔顶泡点回流 D 恒摩尔流假设1 1 某筛板精微塔在操作一段时间后，分离效率降低，且全塔压降增加，其原因及应采取的措施是 oA塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷B筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作C塔板脱落，理论板数减少，应停工检修D降液管折断，气体短路，需更换降液管12板 式 塔 中 操 作 弹 性 最 大 的 是 oA筛板塔 B 浮阀塔 C泡罩塔13 下 列 命 题

6、中 不 正 确 的 为。A上升气速过大会引起漏液 B 上升气速过大会引起液泛 C上升气速过大会使塔板效率下降D 上升气速过大会造成过量的液沫夹带14二元溶液连续精储计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化 oA平衡线 B 操作线与q 线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q 线15下列情况 不是诱发降液管液泛的原因。A液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C塔板间距过小 D 过量漏液三、计算1某塔顶蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的气、液两相互成平衡。气相作产品，液相作回流，参见附图。塔顶产品组成为：全凝时为X。，分凝时为汽。设该系统符合恒摩尔流的假定，试推导此时的精铺段操作线方程。解：由精微段一截面

7、与塔顶（包括分凝器在内）作物料衡算。Vy=Lx+Dya,若回流比为RL D R 1贝|J y=-x H y -x H-ynV V R+R+lO对于全凝时R-x+R+1精储段操作线y1-XDR+1 可知：当选用的回流比一致，且 X。=儿时两种情况的操作线完全一致。在图上重合，分凝器相当于一块理论板。2 用一精微塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h,易挥发组分x=0.5,泡点进料，得塔顶产品x=0.9,塔底釜液x“=0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61,该物系平均相对挥发度a=2.2 5,塔顶为全凝器，求：塔顶和塔底的产品量(k m o l/h)；(2)第一块塔板卜.降的液体组

8、成x i 为多少；(3)写出提储段操作线数值方程；(4)最小回流比。解：(1)塔顶和塔底的产品量(k m o l/h)；F=D+W=100(1)DxO.9 +WxO.O5=FXF=1 0 0X0.5 =5 0 (2)上述两式联立求解得 W=47.06 kmol/h D=52.9 4kmol/h(2)第一块塔板卜.降的液体组成X i 为多少；ryr因塔顶为全凝器，XD=X=-!D 1 +(。-1)再x,=-=-=1 a -3-D%2.2 5-1.2 5 x 0.9(3)写出提储段操作线数值方程；=V =(R +1)=2.6 1X5 2.9 4 =1 3 8.1 7U =L+qF=R D +F =

9、1.6 1x 5 2.9 4 +1 0 0 =1 8 5.2 3,L,W无 卬 1 8 5.2 3 ,4 7.0 6 x 0.0 5y _ _ x _ _ _ _ _ _ _-x -则,H+I V V 1 3 8.1 7 1 3 8.1 7=1.3 4 x；-0.0 1 7(4)最小回流比。泡点进料，g=l,=xF=0.5、%3-l +(a-l)x,2.2 5 x 0.51 +1.2 5 x 0.5=0.6 9 2RminxD-yq _ 0.9-0.6 9 2yq-xq 0.6 9 2-0.53-精储塔，原料液组成为0.5 (摩尔分率)，饱和蒸气进料，原料处理量为1 0 0 k m o l/h

10、,塔顶、塔底产品量各为5 0 k m o l/h .已知精微段操作线程为y=0.8 3 3 x+0.1 5,塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：(1)塔顶、塔底产品组成；(2)全凝器中每小时冷凝蒸气量；(3)蒸储釜中每小时产生蒸气量(4)若全塔平均a =3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率0=0.6,求离开塔顶第二块塔板的气相组成。解：（1）塔顶、塔底产品组成;因%?+1)=0 8 3 3,R=5 又%R +1)=1 5,xD-0.9 0由物料衡算 Fxr D xl+W xw得=(1 0 0 x 0.5-5 0 x 0.9)/5 0 =0.1（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；V=（R+l

11、）D=300kmol/h（3）蒸储釜中每小时产生蒸气量；q=0,V =V-F=300-100=200kmol/h（4）求离开塔顶第二块塔板的气相组成。=Xo f=0 6,=必*ax l +(a-l)x*i故0.93 2 x 0.9=0.7 50.9-X,0.9-0.7 5=0.6X =0.8 1乃=0.8 3 3 x 0.8 1 +0.1 5 =0.8 2 54在一常压精微塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.4 7,饱和蒸汽进料。已知进料量为1 5 0 k m o l/h,进料组成为0.4 （摩尔分率），回流比为4,塔顶馆出液中苯的回收率为0.9 7,塔

12、釜采出液中甲苯的回收率为0.9 5。试求：（1）塔顶储出液及塔釜采出液组成：（2）精馈段操作线方程；（3）提储段操作线方程；（4）回流比与最小回流比的比值；（5）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为0.6,全凝器液相组成为0.9 8,求由塔顶第二块板上升的气相组成。解：（1）塔顶储出液及塔釜采出液组成；由 0.9 7FXf,-DXD(a)0.9 5 R(l xQ =W(l-0)(b)FD+W+150(c)DXD+W xw=1 5 0 x 0.4 =6 0 (d)联 立(a)、(b)、(c)和(d)求解得:W=87.3kmol/h,D-6 2.7kmol/hxw=0.0206,XD

13、=0.9 28(2)精微段操作线方程；x +-=0.8 x“+0.1 8 5 6R +l R +l（3）提微段操作线方程;I Wxyv m，+=yf x v 卬f饱和蒸气进料，故 q=o V =(R+1)F,L=L=D R则y：+i =-x：-=1.5 3 4 x：-0.0 1 11(/?+l)-F (R+)D-F(4)回流比与最小回流比的比值;R=Lminyq-Xqy(l=xF=0.4由儿=axq1 +(a -l)x?得xg=0.2 1 2 5R _ 0.9 2 8-0.4m m -0.4-0.2 1 2 52.8 1 6,1.4 2(5)求由塔顶第二块板上升的气相组成。乃一为 */一 为0

14、.6,而 y；=-!-全回流时，y2=xx1 +(a 1)%)ax 2.4 7%1 +(a -1)X|1 +1.4 7 y%=0.9 8,代入上式可得：%=0.9 6 9 35 2 在一常压精储塔内分离苯利甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为1 0 0 0 k m o l/h,含 苯 0.4,要求塔顶储出液中含苯0.9 （以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于9 0%,泡点进料，泡点回流。已知a=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。试求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成x”；（2）最小回流比：（3）精微段操作线方程；（4）提偏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降

15、的液相组成为多少？（6）若改用饱和蒸汽进料，仍 用（4）中所用回流比，所需理论板数为多少？解：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成X,；,由 ,=-DXD-，/得：D八 =-1-0-0-0-x-0-.-4-x-0-.-9=AQQkmol/h人 FXF 0.9W=F-D=1000-400=6 00kmol/h又由物料衡算 FXF=DXD+W x”,得=(1 0 0 0 x 0.4 -4 0 0 x 0.9)/6 0 0 =0.0 6 6 7（2）最小回流比;泡点进料，q=l,Xq=XF0.4%2.5 x 0.4)“-1 +(a -l)x0.1 4-1.5 x 0.4=0.6 2 5Rming=

16、0.9-g I.y q X g 0.6 2 5 0.4(3)精微段操作线方程;R=1.5HM=1.8 3L+iR xD-Xn +R+R+=0.6 4 6 x +0.3 1 8(4)提屈段操作线方程;V,=V =(/?+l)D =2.8 3 x 4 0 0 =1 1 3 2r=L +F =/?D +F =1.8 3 x 4 0 0 +1 0 0 0 =1 7 3 2,_ Z/,_ 1 7 3 2 ,6 0 0 x 0,0 6 6 7贝|J V Xn V，-1 1 3 2 /1 1 3 2=1.5 3 x；-0.0 3 5 3(5)从叮塔釜相邻的塔板上下降的液相组成axw 2.5 x 0.0 6

17、6 7 八y 1 v=-=-=0.1 5 2l +(a-l)xw 1 +1.5 x 0.0 6 6 7由操作线方程 立=1.5 3 x；-0.0 3 5 3得 打.=1.5 3 占-0.0 3 5 3x；=0.0 7 6 3(6)若改用饱和蒸汽进料，仍 用(4)中所用回流比，所需理论板数又为多少。饱和蒸气进料，g=0,yq=xF=0.41 +CC Rmin因砍 除曲,xD-yq _ 0.9-0.4yq-xq-0.4-0.2 1故 N,=82.6 35 3 用一连续精循塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.4 0,塔顶储出液中含苯0.9 5（以上均为摩尔分率）。原料液为气液混合进料，其中蒸汽占

18、1/3 （摩尔数比）。苯一甲苯的平均相对挥发度为2.5,回流比为最小回流比的2 倍，试求：（1）原料液中汽相及液相的组成；（2）最小回流比；（3）若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二快理论板下降的液体组成。解：（1）设原料液液相组成为X】，汽相组成为y 1（均为摩尔分率）x-=0.42 1贝 -x +-y =0.4（1）3 F 3联 立（1）式 和（2）式，可得：xF=0.3 26 yF=0.548(2)尤一九为一为因q=2/3,qy=-x-q 1 q 12.5xy=-l+1.5x(4)联立(3)和(4)可得：xq=0.3 26兀=0.548所以Rmin0.95-0.548 0.402,o-=

19、-=1.00.548-0.3 26 0.222(3)精微段操作线方程为 R=2 X 1.8=3.63.60.95-X H-4.6 4.60.783 x+0.207R加=77产+热%=x。=0 952.5x)，-l+1.5x,则a=0.884得1 1 1y2=0.783A：1 +0.207%=0.8992.5元0.899=-1 +1.5X2x2-0.7815 有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组分的组成为60%（摩尔百分率，以下同），于泡点下送入精储塔中，要求储出液中易挥发组分组成不小于9 0%,残液中易挥发组分组成不大于2%,试用计算方法求以下各项：(1)每获得米机。/播出液时原料液

20、用量；(2)若回流比R 为 1.5,它相当于最小回流比的若干倍；(3)回流比R 为 1.5时，精镭段需若干层理论板；(4)假设料液加到板上后，加料板上溶液的组成不变，仍为0.6,求上升到加料板上蒸汽相的组成。解(1)原料液用量依题意知福出液量。=Mm。/,在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：/=。+卬=1+卬3)FXF-DXD+Wxw或0.6/=0.9(l)+0.02W S)由上二式解得，收集1碗。/的储出液需用原料液量为：F=1.52%。/(2)回流比为最小回流比的倍数/yr 3 尤以相对挥发度表示的相平衡关系为：y=(c)-1 +(a-l)x 1 +2x当X.0.6 时，与之平衡的

21、气相组成为：y=3(06)=0 8 8 1 +2(0.6)由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：Rmin _ XD _ yi _ 0.9 0.818 _-n+-X L%=0 9-0.6 -因此解得Rmin=0.3 76故操作回流比为最小回流比的一旦。4 倍0.3 76(3)精微段理论板数当回流比R=1.5,相对挥发度a 为 3时，精偏段的平衡关系为式c 所示，操作线为:R Xy+.=-X.+-R+R+i1.51.5+10.91.5+1x“+=0.6x+0.3 6(d)由于采用全凝器，故 弘=x=0.9,将此值代入式c 解得再=0.7 5。然后再利用式d 算出为，又利用式c 算出/，直至

22、算出的x 等于或小于X-为止。兹将计算结果列于本例附表中 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(4)上升到加料板的蒸汽相组成 板的序号 气相组成y 液相组成x提储段操作线方程为：1 09 0.752 0.81 0.5870.6L+qF/WL+qF-W “L+qF-W由于泡点进料，故4=1。又W=F-D =.52-l=0.52kmol将以上数据代入提微段操作线方程:L=RD-1.5kmol及乂1.5+1.52,(0.52)(0.02)1.5+1.52-0.524-

23、1.5+1.52-0.52=1.208/-0.00416由题意知,料液加到板 上 后，板 上 液 相 组 成 仍 为0.6,故 上 升 到 加 料 板 的 蒸 汽 相 组 成 为：乂=1.208 x 0.6-0.00416=0.726用常压精储塔分离某二元混合物，其平均相对挥发度为a=2,原料液量F=10kmol/h,饱和蒸气进料，进料浓度XF=0.5（摩尔分率，卜同），储出液浓度x0=0.9,易挥发组份的回收率为90%,回流比R=2IU“塔顶为全凝器，塔底为间接蒸气加热，求：（1）储出液量及釜残液组成？（2）从第一块塔板下降的液体组成（为多少？（3）最小回流比？（4）精储段各板上升的蒸气量为

24、多少kmol/h?（5）提储段各板上升的蒸气量为多少kmol/h?解：（1）储出液量及釜残液组成；0.90Fxf=DXD D=%_ 5klnol/hF D 0.9F=D+W W=F-D=10-5=5kmol/hDXD+Wxw=FXFFXF-DXD 10X0.5-5X0.9 .-=-=0.1W5（2）从第一块塔板下降的液体组成xi；ax.y =1 +(ct-l)Xj塔 顶 为 全 凝 器，故必=x。=0.9,X|Z-(Z-l)y,0.82（3）最小回流比;饱和蒸气进料（7=0y q =XF =0 5由8cq1 +(a-l)Xg得xq-0.3 3Rmin无一儿 _ 0.9-0.5yq-xq-0.5-0.3 32.3 5(4)精储段各板上升的蒸气量为多少kmol/h；V=(R+l)D=(2X2,35+1)X5=28.5kmol/h(5)提储段各板上升的蒸气量为多少kmol/h。VV-(q-1)F=28.5-10=18.5kmol/h