化工原理蒸餾部分模擬試題及答案

PAGEPAGE6化工原理蒸餾部分模擬試題及答案一、填空精餾過程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而進(jìn)行的。精餾設(shè)計(jì)中，回流比越和將呈現(xiàn)先降后升的變化過程。精餾設(shè)計(jì)中，當(dāng)回流比增大時(shí)所需理論板數(shù)減?。ㄔ龃?、減小蒸汽消耗量增大（增大、減?。ㄔ龃蟆p小，所需塔徑增大（增大、減小。分離任務(wù)要求一定，當(dāng)回流比一定時(shí)，在5種進(jìn)料狀況, 冷液體 進(jìn)料的q值大，提餾段操作線與平衡線之間的距離 最遠(yuǎn) ,分離所需的總理論板數(shù) 最少 。相對揮發(fā)度表示不能用普通精餾分離 分離但能用萃取精餾或恒沸精餾分離。100kmol/h，x=0.6x0.9，則塔頂最大F D產(chǎn)量為66.7kmol/h。6精餾操作的依據(jù)是混合液中各組分的揮發(fā)度差異，實(shí)現(xiàn)精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流 塔底上升蒸氣 。7負(fù)荷性能圖有五條線，分別是液相上限線、液相上限線、霧沫夾帶線 、漏液線 和液泛線。二、選擇1已知q=1.1，則加料中液體量與總加料量之比為C 。A1.1:1 B1:1.1 C1:1 D0.1:12精餾中引入回流，下降的液相與上升的汽相發(fā)生傳質(zhì)使上升的汽相易揮發(fā)組分濃度提高，最恰當(dāng)?shù)恼f法是D。A 液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相B 汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相C 液相中易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分同時(shí)進(jìn)入汽相，但其中易揮發(fā)組分較多D 液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相和汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相必定同時(shí)發(fā)生Ax=0.6，相應(yīng)的泡點(diǎn)為tA 1汽相組成y=0.7，相應(yīng)的露點(diǎn)為tAAt=t

t<t

2t>t

不確定1 2 1 2 1 2100kmol/h，x=0.6x0.9，則塔頂最大F D產(chǎn)量為B。A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定x、加料板位置都不變，而將塔頂泡點(diǎn)回流改為冷回流，則塔頂F產(chǎn)品組成xD

變化為BA 變小 B變大 C不變 D不確定在一二元連續(xù)精餾塔的操作中，進(jìn)料量及組成不變，再沸器熱負(fù)荷恒定，若回流比減少，則頂溫度 A ，塔頂?shù)头悬c(diǎn)組分濃度B ，塔底溫度C ，塔底低沸點(diǎn)組分濃度A 。A 升高 B下降 C不變 D不確定=x=0.，則y。n n-1A0.9 B0.3 C0.854 D0.794AxA=0.4t1，氣相組成為y=0.4，相應(yīng)的露點(diǎn)組成為t，則 B 。A 2t=t

t<t

t>t

不能判斷1 2 1 2 1 2，全回流條件下x=0.3，則n

=Dn-1A0.9 B0.3 C0.854 D0.794精餾的操作線是直線，主要基于以下原因 D 。A理論板假定B理想物系C塔頂泡點(diǎn)回流D恒摩爾流假設(shè)某篩板精餾塔在操作一段時(shí)間后，分離效率降低，且全塔壓降增加，其原因及應(yīng)采取措施是B 。塔板受腐蝕，孔徑增大，產(chǎn)生漏液，應(yīng)增加塔釜熱負(fù)荷C塔板脫落，理論板數(shù)減少，應(yīng)停工檢修D(zhuǎn)降液管折斷，氣體短路，需更換降液管12板式塔中操作彈性最大的是 B A篩板塔 B浮閥塔 C泡罩13下列命題中不正確的為 A 。A上升氣速過大會引起漏液 B上升氣速過大會引起液泛 C上升氣速過會使塔板效率下降D上升氣速過大會造成過量的液沫夾帶14二元溶液連續(xù)精餾計(jì)算中，進(jìn)料熱狀態(tài)的變化將引起以下線的變化B。A平衡線B操作線與q線C平衡線與操作線D平衡線與q線15下列情況D不是誘發(fā)降液管液泛的原因。A液、氣負(fù)荷過大 B過量霧沫夾帶 C塔板間距過小 D過量漏三、計(jì)算某塔頂蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的氣、液兩相互成平衡。氣相作產(chǎn)品，液相作回流，參見附圖。塔頂產(chǎn)品組成為：全凝時(shí)x ，分凝時(shí)為y。設(shè)該系統(tǒng)符合恒摩爾流的假D 0定，試推導(dǎo)此時(shí)的精餾段操作線方程。yoyoy1分凝器12xDVyLxDy，若回流比為R0L D R 1y

x y x yV V R1 R1 對于全凝時(shí)y

R x 1 xR1 R1 D可知：當(dāng)選用的回流比一致，且x y時(shí)兩種情況的操作線完全一致。在y~x圖上D 0重合，分凝器相當(dāng)于一塊理論板。用一精餾塔分離二元液體混合物，進(jìn)料量100kmol/h，易揮發(fā)組分xF=0.5塔頂產(chǎn)品x=0.，塔底釜液x=0.0（皆摩爾分率，操作回流比R=1.6揮發(fā)度α=2.25，塔頂為全凝器，求：塔頂和塔底的產(chǎn)品量kmol/；第一塊塔板下降的液體組成x1為多少；寫出提餾段操作線數(shù)值方程；最小回流比。）塔頂和塔底的產(chǎn)品量kmol/；F=D+W=100 （1）D0.9W0.05Fx 1000.550 （2）F上述兩式聯(lián)立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h第一塊塔板下降的液體組成x1因塔頂為全凝器， xD

y1

x11)x1111y1x y1y11

0.9 2.251.250.9寫出提餾段操作線數(shù)值方程；VV(R2.6152.94138.17LLqFRDF1.6152.94100185.23y

LxWxW 185.23x

47.060.05則 m1

V m V 138.17 m

138.171.34x0.017m最小回流比。泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1, x x 0.5q Fx

2.250.5y qq 11)xq

0.69211.250.5x yR D

0.9

1.083min

y xq

0.6920.5一精餾塔，原料液組成為0.（摩爾分率，飽和蒸氣進(jìn)料，原料處理量為100kmol/50kmol/h。已知精餾段操作線程為y=0.833x+0.15加熱，塔頂全凝器，泡點(diǎn)回流。試求：塔頂、塔底產(chǎn)品組成；全凝器中每小時(shí)冷凝蒸氣量；蒸餾釜中每小時(shí)產(chǎn)生蒸氣量若全塔平均α=3.0，塔頂?shù)谝粔K塔板默弗里效率Eml=0.6，的氣相組成。）塔頂、塔底產(chǎn)品組成；因 R(R0.833， R=5 又 xD(R0.15， xD0.90由物料衡算Fx Dx WxF D W得 x 0.5500.9)/500.1W全凝器中每小時(shí)冷凝蒸氣量；蒸餾釜中每小時(shí)產(chǎn)生蒸氣量；q=0，V′=V-F=300-100=200kmol/h求離開塔頂?shù)诙K塔板的氣相組成。1E xDx1

，

1y 1

x1xmV1

x xD 11y1

D0.9

1 11)x0.9x

x1

y1

0.75320.9故 1 0.6 x0.81 y

0.8330.810.150.8250.90.75 1 2發(fā)度為2.4，飽和蒸汽進(jìn)料。已知進(jìn)料量為150kmol/，進(jìn)料組成為0.（摩爾分率，回4，0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率為0.95。試求：塔頂餾出液及塔釜采出液組成（）精餾段操作線方程（）提餾段操作線方程回流比與最小回流比的比值50.98，求由塔頂?shù)诙K板上升的氣相組成。1）塔頂餾出液及塔釜采出液組成；由 0.97Fx Dx （a）F D0.95Fx )Wx） （b）F WF=D+W+150 （c）Dx Wx Fx 1500.460 （d）D W F聯(lián)立（b）和d）求解得：W=87.3kmol/h， xW=0.0206， xD=0.928精餾段操作線方程；y n1

R xR1

x D 0.8xR1 x

0.1856W提餾段操作線方程；Wy

Lx Wxm1

V m V飽和蒸氣進(jìn)料，故q=0 V(RF， LLDR則 ym1

RD(R1)F

xm

WxW(R1)DW

1.534x0.011m回流比與最小回流比的比值；x yR D

q=0， y

0.4min

y x q Fq q由 y q

得 x 0.2125q 11)x qqRmin

0.9280.42.816， 0.40.2125

R 1.42min求由塔頂?shù)诙K板上升的氣相組成。yE y

y20.6，mV1

yy11 211而 y 1

全回流時(shí)，y

y

2.47y21 11)x1

2 1

11)x1

11.47y2y 0.98， 代入上式可得： y 0.96931 2在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為1000kmol/，含苯0.，要求塔頂餾出液中含苯0.（以上均為摩爾分率于90=2.，取回流比為最小回流比的1.5（）塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成x2）最小回流比（3）精餾段操作線方程（4）w）從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成為多少？）若改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用）塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成x；w由 A

Dx 10000.40.9D，得：D 400kmol/hFx 0.9FW=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算FxF

DxD

WxW得 x 0.44000.9)/6000.0667W（2）最小回流比；泡點(diǎn)進(jìn)料x xq Fx

0.4

2.50.4y qq 11)xQ

0.62511.50.4x yR D

0.9

1.22min精餾段操作線方程；

y xq q

0.6250.4R1.5R 1.83xminxy n1

R xR1

D 0.646xR1

0.318提餾段操作線方程；VV(R2.834001132LLqFRDF1.8340010001732Wxy Wx

Lx

W

1732x

6000.0667則

V

V 1132

11321.53x0.0353m從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成y

2.50.0667 0.152w由操作線方程

11)xwy

11.50.06671.53x0.0353m1 m得 y 1.53x0.0353w 1x0.07631若改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用中所用回流比，所需理論板數(shù)又為多少。飽和蒸氣進(jìn)料，q=0，y x 0.4q Fx由 y q

qq11)xQ

得x 0.21qx yR D q

0.9

2.63min

y xq

0.40.21因 RR ， 故 N min T以上均為摩爾分率。原料液為氣液混合進(jìn)料，其中蒸汽占1/3（摩爾數(shù)比2.52原料液中汽相及液相的組成；PAGE7PAGE7最小回流比；若塔頂采用全凝器，求從塔頂往下數(shù)第二快理論板下降的液體組成。（）設(shè)原料液液相組成為xF

，汽相組成為yF

（均為摩爾分率）xF

0.4則 2x1y

0.4 （1）3 F 3 F1y1F

2.5x F 1.5xF聯(lián)立（1）式和（2）式，可得：xF

0.326 yF

0.548R

xDyqmin

y xq qq x因 q=2/3， y

x F （3）q1 q12.5xy11.5x聯(lián)立（3）和（4）可得：xq0.950.548

0.326

（4）0.548q所以

min

0.5480.3260.2221.8精餾段操作線方程為 R=2×1.8=3.6R x 3.6 0.95y n1

R1

D x 0.783xR1 4.6 4.6

0.207y x 0.951 D2.5xy 1 則 x0.8841 11.5x1由 y 0.783x2 2.5x

10.207 得 y2

0.8990.8991

2 x 0.7811.5x 22有某平均相對揮發(fā)度為3的理想溶液，其中易揮發(fā)組分的組成為同，于泡點(diǎn)下送入精餾塔中，要求餾出液中易揮發(fā)組分組成不小于90，殘液中易揮發(fā)組2%，試用計(jì)算方法求以下各項(xiàng)：每獲得餾出液時(shí)原料液用量；R1.5，它相當(dāng)于最小回流比的若干倍；R1.5時(shí)，精餾段需若干層理論板；PAGEPAGE9蒸汽相的組成。解（1）原料液用量依題意知餾出液量D1kmol，在全塔范圍內(nèi)列總物料及易揮發(fā)組分的衡算，得：FDW1W (a)Fx DxF D

WxW或 0.6F(b)由上二式解得，收集的餾出液需用原料液量為：F1.52kmol（2）回流比為最小回流比的倍數(shù)3x以相對揮發(fā)度表示的相平衡關(guān)系為： y1

12x

(c)當(dāng)x 0.6時(shí)，與之平衡的氣相組成為： yF

3(0.6)12(0.6)

0.818由于是泡點(diǎn)進(jìn)料，在最小回流比下的操作線斜率為：Rmin

yD

0.90.8180.273Rmin

1 x xD

0.90.6因此解得 R 0.376min故操作回流比為最小回流比的1.5 4倍0.376精餾段理論板數(shù)R1.5，相對揮發(fā)度3時(shí)，精餾段的平衡關(guān)系為式c所示，操作線為：yn1

R xR1

DxR1x 1.5 x1.51 n

0.91.5

0.6xn

0.36 (d)由于采用全凝器故y x1 D

0.9，將此值代入式c解得x1

0.75。然后再利用板的序號板的序號12y0.90.810.750.587<0.6式d算出y ，又利用式c算出x，直至算出的x等于或小于x 為止。茲將計(jì)算結(jié)果列于2 2 F本例附表中。上升到加料板的蒸汽相組成提餾段操作線方程為：LqF Wy/ x/ xs LqFW 2 LqFW W由于泡點(diǎn)進(jìn)料，故q1。又 LRD1.5kmol 及WFD1.5210.52kmol將以上數(shù)據(jù)代入提餾段操作線方程：1.51.52 (0.52)(0.02)2y/23

1.51.520.52x/

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