第七章蒸餾補充習(xí)題.doc

第七章 蒸餾填空題（1）精餾過程是利用 和 的原理進行完成的。答案：多次部分氣化；多次部分冷凝（2）當(dāng)分離要求和回流比一定時， 進料的值最小，此時分離所需的理論板數(shù) 。答案：過熱蒸氣；最多分析：5種進料狀況中的值是依過冷液體、飽和液體、氣液混合、飽和蒸氣和過熱蒸氣順序由大變小的，這是由熱狀況參數(shù)定義所確定的。由定義可見，在 HV、hL 為定值的情況下，原料的原狀態(tài)焓值越低，值越大。值的改變使提餾段操作線與平衡曲線間的距離發(fā)生變化，當(dāng)值減小時，兩線靠近，故所需理論板數(shù)增多。（3）精餾操作的依據(jù)是 。精餾操作得以實現(xiàn)的必要條件包括 和 。答案：混合液中各組分的揮發(fā)度的差異；自塔頂向下的液流和自塔底向上的氣流分析：精餾操作的依據(jù)只能是各組分間揮發(fā)度的差異或者說相對揮發(fā)度不等于1，而不可認為是各組分間沸點的不同。對純組分，當(dāng)壓力一定時，沸點低者揮發(fā)性大。但對混合溶液，由于一個組分的揮發(fā)性受其他組分的影響，故不能僅從沸點或蒸氣壓大小來判斷其揮發(fā)性能，為此，組分的揮發(fā)度是以蒸氣壓與液相摩爾分數(shù)的比值來表示的。有些物系，各組分沸點雖存在差異，但在恒沸組成處，相對揮發(fā)度為1，不能用普通的精餾方法分離。 塔內(nèi)始終有逆向流動的液、氣兩股物流是實現(xiàn)精餾的必要條件，但并不意味塔頂必須有液相回流，塔底必須有產(chǎn)生回流蒸氣的再沸器。例如將液態(tài)原料自塔頂加入，將氣態(tài)原料自塔底加入或?qū)柡驼魵庵苯蛹尤胨椎惹闆r，均可替代回流作用。（4）當(dāng)增大操作壓強時，精餾過程中物系的相對揮發(fā)度 ，塔頂溫度 ，塔釜溫度 。 答案：減??；增加；增加 分析：同一物系，總壓越高，物系中各組分的沸點及混合物的泡點越高。物系中各組分的飽和蒸氣壓亦隨總壓升高而升高，由于輕組分的飽和蒸氣壓上升的速率低于重組分的飽和蒸氣壓上升的速率，故各組分的揮發(fā)度差異變小。 （5）連續(xù)精餾操作時，操作壓力越大，對分離越 ，若進料汽液比為（摩爾）時，則進料熱狀況參數(shù)為 。答案：不利；0.2分析：若進料汽液比為1：4，則液相占總進量的比率為。值既是進料的液相分率，又是熱狀況參數(shù)。（6） 精餾塔設(shè)計時，若工藝要求一定，減少需要的理論板數(shù)，回流比應(yīng) ，蒸餾釜中所需的加熱蒸氣消耗量應(yīng) ，所需塔徑應(yīng) ，操作費和設(shè)備費的總投資將是 的變化過程。答案：增大；增大；增大；急速下降至一最低后又上升（7）總壓為，100時苯與甲苯的飽和蒸氣壓分別是和，平衡時苯的氣相組成為_，甲苯的液相組成為_，（以摩爾分數(shù)表示）。苯與甲苯的相對揮發(fā)度為_。答案：0.241；0.567；2.40；分析 ；由得（8）精餾塔結(jié)構(gòu)不變,操作時若保持進料的組成、流率、熱狀況及塔頂流率一定，只減少塔釜的熱負荷，則塔頂_，塔底_，提餾段操作線斜率_。答案：減少；增大；增大 分析：塔釜熱負荷減少意味著蒸發(fā)量減少，當(dāng)不變時，的減少導(dǎo)致減少，即回流比減小，故精餾段操作線斜率減小，提餾段操作線斜率增加。塔板數(shù)不變時，兩段操作線斜率的改變只能使減小和增大。（9）全回流時，塔頂產(chǎn)品量為_,塔底產(chǎn)品量為_,進料量為 _,回流比_,理論板數(shù)為_,全回流適用的場合通常是_。答案：精餾生產(chǎn)開工或?qū)嶒炑芯?。?0）精餾塔的塔底溫度總是_塔頂溫度，其原因一是_,二是_。答案：高于；由于塔頂輕組分濃度高于塔底的，相應(yīng)的泡點較低；由于塔內(nèi)壓降使塔底壓力高于塔頂，因而塔底的泡點較高。（11）某精餾塔操作時，若保持進料流率及組成、進料熱狀況和塔頂蒸氣量不變，增加回流比，則此時塔頂產(chǎn)品組成 ，塔底產(chǎn)品組成 ，塔頂產(chǎn)品流率 ，精餾段液氣比 。答案：增加；減少；減少；增加分析：由，當(dāng)不變時，增加，必須減少。在理論板數(shù)不變時，回流比的增加必會使產(chǎn)品分離程度提高。當(dāng)增加時，液氣比必然也增大。（12）板式塔塔板上氣液兩相接觸狀態(tài)有_種，它們是_。板式塔不正常操作現(xiàn)象常見的有_，它們是_。答案：3種；鼓泡接觸狀態(tài)，泡沫接觸狀態(tài)，噴射接觸狀態(tài)；3種；嚴重漏液、溢流液泛、嚴重霧沫夾帶。（13）常見的連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備是_塔，塔內(nèi)_為分散相，_為連續(xù)相，為保證操作過程中兩相的接觸良好，塔內(nèi)頂部應(yīng)設(shè) 裝置，中部應(yīng)設(shè) 裝置。答案：填料；液體；氣體；液體分布裝置；液體再分布裝置選擇題（1）精餾的操作線為直線，主要是因為（ ）。A 理論板假定； C. 理想物系；B 塔頂泡點回流； D. 恒摩爾流假定 答案：D 分析：由于作了恒摩爾流假定后，通過塔頂或塔底的物料衡算關(guān)系，才推導(dǎo)出直線的操作線方程。（2）操作中連續(xù)精餾塔，如采用的回流比小于原回流比，則（ ）。 A、均增加； 減小， 增加； 、 均不變； 不能正常操作 答案：分析：當(dāng)回流比變小時，精餾段操作線斜率變小，同時提餾段操作線斜率變大，若保持塔板數(shù)不變，必然是結(jié)果B。（3）某真空操作精餾塔，在真空度降低后，若保持、 、 、及加料位置不變，則塔頂產(chǎn)品組成 變化為（ ）。A.變??； B變大； C.不變； D不確定； 答案：A 分析：當(dāng)壓力增大后，組分間相對揮發(fā)度變小，故分離能力變低。（4）精餾操作時，若在、 不變的條件下，將塔頂產(chǎn)品量增加，其結(jié)果是（ ） A下降， 上升； B下降， 不變； C下降， 亦下降； D 無法判斷； 答案：C 分析：當(dāng)增加時， 必然減小，但因回流比不變，只有 和 同時增加，即和 同時增加，以為例，從提餾段操作線斜率看，當(dāng)增大后， 變小，而不變，故有減小。計算題（1）某連續(xù)精餾操作分離二元混合溶液，已知操作線方程為：精餾段 提餾段 若進料時，原料為氣液相各占一半的混合態(tài)，求塔頂及塔底產(chǎn)品產(chǎn)率及回流比。分析：若求產(chǎn)品產(chǎn)率，必須確定塔頂產(chǎn)品,塔底產(chǎn)品和進料的組成。將精餾段操作線方程、提餾段操作線方程分別與對角方程聯(lián)立，即可確定塔頂，塔底組成。而進料組成可由兩個操作線方程與進料方程聯(lián)解求得解：聯(lián)解 及得塔頂產(chǎn)品組成再聯(lián)解 及 得塔底產(chǎn)品組成部分再聯(lián)解 及 得,將此代入線方程，且由題巳知 解得由全塔物料衡算式 及全塔輕組分物料衡算式 知塔頂產(chǎn)品產(chǎn)率 塔底產(chǎn)品產(chǎn)率 由精餾段操作線方程斜率 解得 （2）用一精餾塔分離二元理想混合物，塔頂為全凝器冷凝，泡點溫度下回流，原料液中含輕組分0.5(摩爾分數(shù)，下同)，操作回流比取最小回流比的1.4倍，所得塔頂產(chǎn)品組成為0.95，釜液組成為0.05料液的處理量為100料液的平均相對揮發(fā)度為3，若進料時蒸氣量占一半，試求： （1）提餾段上升蒸氣量； （2）自塔頂?shù)?層板上升的蒸氣組成。 分析：欲解提餾段的蒸氣量V，須先知與之有關(guān)的精餾段的蒸氣量。而又須通過才可確定?？梢姡却_定最小回流比，進而確定是解題的思路。理想體系以最小回流比操作時，兩操作線與進料方程的交點恰好落在平衡線上，所以只須用任一操作線方程或進料方程與相平衡方程聯(lián)立求解即可。解：(1) 由相平衡方程 及進料方程 聯(lián)立解得0 取 則 R=再由物料衡算方程 及 解得 (2) 已知 由相平衡關(guān)系 再由精餾段操作線方程解得 （3）在一連續(xù)精餾塔中分離二元理想混合液。原料液為飽和液體，其組成為0.5，要求塔頂餾出液組成不小于0.95，釜殘液組成不大于0.05(以上均為輕組分A的摩爾分數(shù))。塔頂蒸汽先進入一分凝器，所得冷凝液全部作為塔頂回流，而未凝的蒸氣進入全凝器，全部冷凝后作為塔頂產(chǎn)品。全塔平均相對揮發(fā)度為2.5，操作回流比。當(dāng)餾出液流量為時，試求：（1） 塔頂?shù)?塊理論