[一] 填空题 1、精馏过程是利用 部分冷凝 大 和 部分汽化 的原理而进行的。精馏设计中,回流比越 ,所需理论板越少,操作能耗 增加 ,随着回流比的逐渐增大,操作费和设备费的总 先降后升 的变化过程。 冷液体 进料的 q 值最 最 和将呈现 2、分离任务要求一定,当回流比一定时,在 5 种进料状况中, 大,提馏段操作线与平衡线之间的距离 少 。 最远 , 分离所需的总理论板数 3、相对挥发度α=1,表示不能用 普通精馏分离 分离 分离。 分离,但能用 萃取精馏或恒沸精馏 4、某二元混合物,进料量为 100kmol/h,xF=0.6,要求得到塔顶 xD 不小于 0.9,则塔顶最 大产量为 66.7 kmol/h 。 5、 精馏操作的依据是 塔顶液相回流 和 混合液中各组分的挥发度差异 塔底上升蒸气 。 。 , 实现精馏操作的必要条件包括 6、写出相对挥发度的几种表达式 α 7、等板高度是指 与理论板传质作用相当的填料层高度 。 二、选择 1 、已知 q=1.1,则加料中液体量与总加料量之比为 A 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 C 。 D 0.1:1 2、精馏中引入回流, 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 B C D D 。 液相中易挥发组分进入汽相; 汽相中难挥发组分进入液相; 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相,但 其中易挥发组分较多; 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 xA=0.6,相应的泡点为 t1,与之相平 衡的汽相组成 yA=0.7,相应的露点为 t2,则___A___ A t1=t2 B t1t2 D 不确定 4、某二元混合物,进料量为 100kmol/h,xF=0.6,要求得到塔顶 xD 不小于 0.9,则塔顶最 大产量为___B___。 A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 5、精馏操作时,若 F、D、xF、q、R、加料板位置都不变,而将塔顶泡点回流改为冷回流, 则塔顶产品组成 xD 变化为__B____ A 变小 B 变大 C 不变 D 不确定 6、在一二元连续精馏塔的操作中,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 浓度 A 。 A 升高 B 下降 C 不变 D 不确定 A ,塔顶低沸点组分浓度 B ,塔底温度 C ,塔底低沸点组分 7、某二元混合物,α=3,全回流条件下 xn=0.3,则 yn-1=B。 A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.794 8 、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 t1,气相组成 为 yA=0.4,相应的露点组成为 t2,则 A t1=t2 B t1t2 D 不能判断 9、某二元混合物,α=3,全回流条件下 xn=0.3,则 yn-1= D A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 理想物系 恒摩尔流假设 B 。 D 0.794 。 10、精馏的操作线是直线,主要基于以下原因 A 理论板假定 C 塔顶泡点回流 D B 11、二元溶液连续精馏计算中,进料热状态的变化将引起以下线的变化 A 平衡线 C 平衡线与操作线 [三]计算题 B 操作线与 q 线 D 平衡线与 q 1、一常压连续操作的精馏塔,用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯 0.6 摩尔分率,以 100Kmol/h 流量进入精馏塔,进料状态为气液各占 50%摩尔数,操作回流比为最小回流比的 1.5 倍;要求塔顶馏出液组成为 0.95(苯的摩尔分率,下同),塔底釜液组成为 0.05。在操作 条件下,苯和甲苯的相对挥发度为 2.5。试求: (1)塔顶和塔底产品量; (2)最小回流比; (3)精馏段操作线方程; (4)提馏段操作线方程。 解答: 解答: 1 求塔顶和塔底产品量 由 F=D+W FxF=DxD+WxW 得 D=F(xF-xW)/(xD-XW)=100(0.6-0.5)/(0.95-0.05) D=61.11kmol/h W=F-D=100-61.11=38.89kmol/h 2 求最小回流比 由题可知 q=0.5 q 线方程为:y=0.5x/(0.5-1)-xF/(0.5-1) y=-x+1.2 ① 平衡线方程为:y=αx/(1+(α-1)x) y=2.5x/(1+1.5x) ② 令①=②并化简得 2 1.5x +1.7x-1.2=0 求得 q 线与平衡线交点: xq=0.492 yq=0.708 ∴ Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.708)/0.708-0.492)=1.12 3 求精馏段操作线方程 R=1.5Rmin=1.5x1.12=1.68 yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1)=1.68xn/(1.68+1)+0.95/(1.68+1) yn+1=0.627xn+0.354 4 求提馏段操作线方程 L′=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66 V′=V+(q-1)F=D(R+1)+(0.5-1)x100=113.77 Ym+1=(L′/V′)xm-wxw/V′=152.66xm/113.77-0.05x38.89/113.77 Ym+1=1.34xm-0.017 2、 某具有全凝器及间接加热再沸器的精馏塔,分离两组分理想溶液。 、 某具有全凝器及间接加热再沸器的精馏塔,分离两组分理想溶液。 已知: 已知:F=100kmol/h,xf=0.5,q=1,α=3,塔内为理论 , , , ,塔内为理论 测得: 板。测得:xd=0.95,xw=0.05,L=60kmol/h。 , , 。 ?,W=?; ⑴ 求 D=?, ?; ?, ⑵ 求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时 精馏段操作线的斜率; 精馏段操作线的斜率; ⑶ 求 x0、y1、x1、y2 及 yw 、 、 、 现因再沸器加热蒸汽压力下降, %,问 ⑷ 现因再沸器加热蒸汽压力下降,致使热量下降 10%,问 %, 欲使塔顶产品质量不变,在操作上可采取哪些措施? 欲使塔顶产品质量不变,在操作上可采取哪些措施? 3 一精馏塔,原料液组成为 0.5(摩尔分率) ,饱和蒸气进料,原料处理量为 100kmol/h,塔 顶、塔底产品量各为 50kmol/h 。已知精馏段操作线程为 y=0.833x+0.15,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) (3) (4) 全凝器中每小时冷凝蒸气量; 蒸馏釜中每小时产生蒸气量 若全塔平均α=3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率 Eml=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 R ( R + 1) = 0.833 , R=5 又 xD ( R + 1) = 0.15 , x D = 0.90 由物料衡算 得 Fx F = Dx D + WxW xW = (100 × 0.5 ? 50 × 0.9) / 50 = 0.1 V=(R+1)D=300kmol/h (2)全凝器中每小时冷凝蒸气量; (3)蒸馏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。 E mV1 x ? x1 = D = 0.6 , x D ? x1? x1 = ? αx ?1 x D = y1 = 1 + (α ? 1) x ?1 y1 0.9 = = 0.75 α ? (α ? 1) y1 3 ? 2 × 0.9 x1 = 0.81 y 2 = 0.833 × 0.81 + 0.15 = 0.825 故 0.9 ? x1 = 0 .6 0.9 ? 0.75 18. 有一精馏塔, 已知塔顶馏出液组成 xD =0.97 (摩尔分数) 回流比 R=2, , 塔顶采用全凝器, 泡点回流,其气液平衡关系为 y = 2 .4 x ,求从塔顶数起离开第一块板下降的液体组成 1 + 1.14 x x1 和离开第二块板上升的气相组成 y2。 解: 由y= 2 .4 x y 推出 x = 1 + 1.14 x 1 + 1.14 y 由于 y1 =xD =0.97,所以 x1=0.75。故 y 2 = y1 - R ( xD- x1 )=0.82。 R +1