化工原理精馏题合集.docx
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1、五蒸馏汽液相平衡1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压mmHg和温度的关系如下:t80.9290100110120130131.8p0760100813351740223028203020Ap0144.8208.4B292.8402.6542.8719760假设苯氯苯溶液遵循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。1.2 苯甲苯混合液的组成 x=0.4(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。苯甲苯混合
2、液听从拉乌尔定律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压 p0 、p0mmHg,按下述Antoine 方程计算:式中t 为温度。ABlg p0 =6.89740-1206.350/(t+220.237)Alg p0 =6.95334-1343.943/(t+219.237)BAB1.3 某双组分抱负物系当温度 t=80时,p0 =106.7kPa,p0 =40kPa,液相摩尔组成为 xA=0.4,试求:(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成yA;(2) 相对挥发度。1.4 一双组分精馏塔,塔顶设有分凝器,进入分凝器的汽相组成 y =0.96( 摩尔分率,下同),冷凝液组成 x =0.95,两个组分的相对1
3、D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1.5 在 1atm 下对 x=0.6(摩尔分率)的甲醇水溶液进展简洁蒸馏,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=0.6 四周平衡线可近视为直线,其方程为 y=0.46x+0.5491.6 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 31.7 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
4、含有 3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为 850kmol/h, 回流量为670kmol/h,塔顶承受全凝器,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 两组分的分别。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。假设要求馏出产品中 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
5、+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q提馏段操作线的交点处x 值为多少? 并要求推断进料状态。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,分别为组成 xD=0.97 塔顶产品和 xw=0.02 的底部产品。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)
6、 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别二元混合物,进料为饱和液体,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,每小时向塔釜参加含甲醇 40%
7、(摩尔分率)的甲醇水溶液 100kmol,要求塔顶馏出液组成xD=0.84,塔顶承受全凝器,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,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。假设原料为饱和蒸汽进料,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,塔顶承受全凝器,进料位置在其次块理论板上,塔顶产品组成x=0.9(摩尔分率),二元系统相对挥发度=4,进料
8、组成为xD=0.5(摩尔分率),回流比R=1 时,求:F(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别苯和甲苯各 50%的料液,要求 xD=96%,xw=5%(以下均为摩尔%)。泡点进
9、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下图。原料以饱和液体状态直接参加塔釜,原料组成 x =0.52(摩尔分率,下同),要求塔顶产品组成x =0.8,D/F=0.5 的操作条件下,物系的 =3.0,FD塔顶设全凝器,泡点回流。假设设计回流比 R=3.0, 求为完成上述分别任务所需的理论板板数。(操作满足恒摩尔流假定)。习题 17 附图习题 19 附图1.18 乙烯乙烷混合液于饱和蒸汽状态参加精馏塔中,回流比 R=5,且 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
10、的理论板数。1.19 用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分别含甲醇为 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),精馏段操作线为:y=0.6x+0.38;操作条件下的平衡关系如下图,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。1.20 用一连续精馏塔分别苯与氯苯混合物, 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
11、对挥发度 =4.6。试求:(1) 原料中汽相和液相组成;(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。 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/D2=2(1.22 今用连续精馏塔同时取得两种产品 xD1=0.9,xD2=0.7(如下图), xF=0.4( 以上均为摩尔分率),泡点进料,R=2,相对挥发度 =2.4,D摩尔比)。求精馏段所需的理论论板数
12、。 (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%的混合液分别,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。 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:x00.020.040.060.080.10.150.2y00.1340.2340.3040.3650.4180.5170.579x0.30.40.50.60.70.80.91.0y0.6650.729
13、0.7790.8250.870.9150.9581.0习题 22 附图习题 24 附图1.24 在常压连续精馏塔中分别 A、B 混合液(如下图)。 两股进料状况如下: F 1=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。要求分别后馏出液中组分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),用于分别 xF=0.5 的苯甲苯溶液。全塔效率为 50%,泡D点进料,加料板位置为第 14 层板。现要求 x= 0.
14、98,再沸器最大蒸发力量 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展全回流精馏。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,由塔顶连续参加,x=0.20(摩尔分率,以下同)。今测得塔顶产品易挥F发组分的回收率为 80%,且 xD=0.28,系统的相对挥发度 =2.5。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 如下图的苯甲苯常压
15、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参加。塔顶产品含苯 85kmol%,相平衡关系如图如示。试求:(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,进料状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别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1.5 倍,全
16、塔效率为 0.7,操作条件下物系的平衡关系见附图。试求:(1) 完成分别任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置;(2) 假设 F、x 、N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Fp施有哪些?1.30 用一连续精馏塔分别苯、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,操作条件下平衡关系如下图,假设设该塔在最适宜位置进料。试求:(1) 塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;(2) 该塔具有理论
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