j07a10135
某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=，试求：
⑴ 与此液相组成相平衡的汽相组成y；⑵ 相对挥发度α。
解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ；
=(P总－40)／（－40）
∴P总=；
y A=x A·P A°／P总=×／=
（２）α=P A°／P B°=／40=
j07a10011
用连续精馏塔每小时处理100 kmol含苯 40% 和甲苯 60% 的混合物，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯 1%（组成均以kmol%计）。
(1)馏出液和残液各多少kmol/h。
(2)饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol，问回流比为多少
解：① F=D+W Fx F = Dx D＋Wx W
∴ W=h D= h
②∵q=1 V'=V
∴L =V－D=132－= kmol/h
R=L/D==
j07a10019
在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽，其中易挥发组分的含量为（摩尔分率），回流比R=，提馏段操作线的斜率为，截距为，求馏出液组成x D。
解: y q=x F= (1)
精馏段方程: y=+ x D (2)
提段方程: y= (3)
式(1)与(3)联立得两操作线交点坐标x q=x=，
将y q=，, x q=代入(2) 得x D=
j07b20014
在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=+，q线方程式为y=－+ 试求
①回流比R ②馏出液组成x D③进料液的q值
④当进料组成x F =时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处x q值为多少并要求判断进料状态。
解：y=[R/(R+1)]x+x D/(R+1)
①R/(R+1)=, R=+, R==3
② x D/(R+1)= , x D=
③q/(q-1)=－ , q==
④+=－+ x F , x q+=－ q+×, x q= ,
⑤0 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'='，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。 解:已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段) ∴R/(R+1)= R= x D / (R+1)= x D=×= 两操作线交点时, y=y′ x=x′ ∴+= x F = 饱和液体进料q=1, x F = x = 提馏段操作线经过点(x W，x W) ∴y′=x w =－ x W= 由全塔物料衡算 F=D+W F x F = D x D + W x W D =(x F—x W)/(x D－x W)F = ∵饱和液体进料 V′=V=L+D=(R+1)D=×=h j07a10169 已知某精馏塔进料组成x F=，塔顶馏出液组成x D=，平衡关系ｙ＝ｘ＋，试求下列二种情况下的最小回流比R min。 ⑴ 饱和蒸汽加料；⑵ 饱和液体加料。 解：R min = (x D－y q)/(y q － x q ) (1) ； y q= x q + (2) ； y q= qx q/ (q－1)－x f / (q－1) (3) ⑴q=0, 由(3) y q=x f=，由(2) x q = ， R min = 由(3) x q =x f =，由(2) y q =×+=， R min= 07a 某连续精馏塔进料液中含易挥发组分55% (摩尔百分数，下同)（与此相平衡的汽相组成为75% ），要求塔顶产品含易挥发组分95%，饱和液体进料。⑴求最小回流比。 ⑵若加料板上液体组成与进料组成相同，回流比为时，求进料板上一板流下的液体组成。 解：R min=（x D－y q）/（y q－x q）＝－/－ =1 x q=x F y=[R/(R+1)]x F-1＋x D／(R+1) 求x F-1= =[+1)]ｘF-1＋/ +1) ∴ x F-1= 用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知加料量F=10kmol/h，相对挥发度α=3，饱和蒸汽进料，进料中易挥发组分浓度为 (摩尔分率，下同)，塔顶产品浓度为, 塔顶蒸汽全凝液于泡点下回流，回流比R=2Rmin，易挥发组分的回收率为90%，塔釜为间接蒸汽加热，试计算提馏段上升蒸汽量。 解:q=0 V’=V－F = (R+1)D－F y q=x F x q= y q／[α－(α－1)y q]= (3－2× = R min=(x D－y q）／（y q－x q）=－/－ = ；R==2×16= ∵D=η F x F／x D =×10× = 5kmol/h ∴ V′=+1)×5－10=11kmol/h j07a10026 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50% ,塔顶产品组成x D=95％，产量 D=50kmol/h，回流比R=2R min，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α=3。求：(最小回流比) 2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。3.列出该情况下的精馏段操作线方程。 解：1. y=αx/[1+(α－1)x]=3x/(1+2x) 泡点进料q=1, x q = x F = , y q =3×(1+2×=2= R min / (R min+1)= R min=4/5= 2. V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h 3. y=[R/(R+1)]x + x D / (R+1)=+ j07a15134 组成为x F=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x D=(以上均为摩尔分率)，易挥发组分回收率为95%，回流比R=，相对挥发度α=，试求：⑴原料中汽相和液相组成；⑵列出提馏段操作线方程。解：(1) Fx F=Vy q＋Lx q，=(1/3) y q＋(2/3) x q， y q= x q/(1＋ x q)，∴ x q=，y q=， (2) R min =(x D－y q)／(y q－x q)= = × R min =， D=×=， W=1－=， x w=(Fx F－Dx D)/W= ， L=RD=×=； V=(R＋1) D=，L’=L＋qF=＋(2/3)×1=， V’=V－(1-q)F=－1/3=， y’=(L’/V’)x’－Wx w/V’=’－ j07b10132 用一连续操作的精馏塔，在常压下分离苯－甲苯混合液，原料液含苯（摩尔分率，下同），塔顶馏出液含苯，塔顶采用全凝器，回流比为最小回流比的倍，泡点进料，设加料板上的液相组成与进料组成相同，在此温度下苯的饱和蒸汽压为，试求理论进料板的上一层理论塔板的液相组成。 解：y f=P A°x f/P=×= ， R min=(x D-y f)/(y f-x f)= =，R=×=， y f=R×x(f-1)/(R+1)+x D/(R+1)，=×x(f-1)/(1+++1) ， x(f-1)= j07b15013 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和，采用回流比为最小回流比的倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。(1)求塔顶、底的产品量；(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解：（1）F=D+W ，Fx F=Dx D＋Wx W 30=D+W ，30× = D×+W× ∴ D= / h W= / h （2）x q=x F= ， y q =αx q／[1+ (α—1)x q ] =× [1+ —1)×] = R min =(x D－y q)／(y q－x q) =— / —=， R = × R min=×= 精馏段的操作线方程为： y = [R / (R+1)]x +x D／（R+1) = [+1)]x＋ / +1) = + y1=x D=， x1=y1／[α－y1(α－1)]= / [—×—1)] = y2=+ = ， x2= / [—×] = j07b15027 用连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为（摩尔分率，下同），馏出液组成为，残液组成为，相对挥发度为，饱和蒸汽进料。塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。试求：1.馏出液及残液量； 2.最小回流比； 3.操作回流比为3时，塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol 4.塔釜上一块理论板液相组成为多少 5.计算第3 问时作了什么假定 解：1.由物料衡算: F=D+W F x F= Dx D+ Wx W D = (x F—x W)·F/ (x D—x W) = h W = F—D = 100— = h 2.饱和蒸汽进料q=0，y q= x F = ∴ x q = y q / [α—(α—1)·y q ]= / —× ) = R min = (x D—y q) / (y q—x q ) = / = 3. V′= V — (1—q )·F = V—F = (R+1)D—F = (3+1)×—100 = 50kmol/h 4. 由平衡关系知: y W=αx W / [1+ (α—1)·x W] = ×[1+ ×] = 由操作线方程 y w' = (L′/V′)x m′—(W/V′)·x W x m′= (y W·V' + W·x W) / L' 釜上一块理论板组成: x m= (y W·V' + W·x W) /（R·D）=×50+×/(3×= j07b15125 常压连续精馏塔分离二元理想溶液，塔顶上升蒸汽组成y 1=（易挥发组分摩尔分率），在分凝器内冷凝蒸汽总量的1/2（摩尔）作为回流，余下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作塔顶产品，操作条件下，系统平均相对挥发度α=，求：⑴ 塔顶产品及回流液的组成；⑵ 由塔顶第二层理论板上升的蒸汽组成。 解：y 1=, V=1kmol/h, L=1/2 kmol/h, D=1/2kmol/h, R=1, α=, ⑴y 0=α×x 0/[1+(α-1)x 0]=(1+ -----------(1) 1×y 1=y 0/2+x 0/2 ------------(2) y 0=2× 代入(1) 2×=(1+, x 0=, x D =y 0=×(1+×= ⑵ x 1=y 1/[α-(α-1)y 1]= y 2=Rx 1×/(R+1)+x D /(R+1) =2+2= j07b20024 在连续常压精馏塔中分离某理想混合液，ｘD =，ｘW =（摩尔分率）。已知此塔进料q 线方程为y = 6x －，采用回流比为最小回流比的倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2。求：⑴精馏段操作线方程。⑵若塔底产品W = 150 kmol / h ，求进料量Ｆ和塔顶产品量Ｄ。 ⑶提馏段操作线方程。 解：由q 线方程 q / (q-1) = 6 ∴q= ， x F / (q-1)= ∴x F = 由y = 2x / (x ＋1) 和 y = 6x — 联立展开6x 2 ——＋6x —2x =0 ∴ 6x 2 +—=0 取正根x q = ∴ y q = 6×— = R min = (x D —y q ) / (y q —x q ) = — / — = R = R min = 精馏段操作线方程: y=[R / (R+1)]·x +x D / (R+1)=x+=＋ 总物料衡算: D = W·[(x F —x W ) / (x D —x F )] = 150×－ / － = h F = D + W = +150 = h 提馏段操作线: L′= DR + q F = × +× = h Ｖ′= D (R+1) + (q -1) F = × + × = h y′= (L′/Ｖ′)x—W·x W /Ｖ′= x－150× = － j07a10033 1 一精馏塔，塔顶设全凝器，在常压下分离苯－甲苯物系，采用回流比R=3。今测得塔顶馏出液浓度x D=和第一块塔板流下液体浓度x1=（均为摩尔分率）；已知物系的相对挥发度α=，试计算第一块塔板的板效率E mv。 解：y1 = x D = y1*=αx/ [1+(α－1)x]=×[1+×]= y2=[R/(R+1)]x1+ x D / (R+1) =[3/(3+1)]×+(3+1)= E mv =(y1—y2)/(y1*－y2)= －/－= j07b15020 某一精馏塔，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热。处理含易挥发组成ｘF=(mol组成)的饱和蒸汽。塔顶产量Ｄ和塔底排量Ｗ相等。精馏段操作线方程为y=5x/6+试求：(1)回流比R，塔顶组成x D，塔釜组成x W。(2)提馏段操作线方程。 (3)若两组份相对挥发度α=3，第一板板效率E mL=(ｘD－ｘ1)／(ｘD－ｘ1*)=, 则ｙ2= (2)、(3)选做一题 解： (1)D=F(x F－x W)/(x D-x W) 即=－x W)/(x D－x W) ∴x D + x W =1 ，R/(R+1)=5/6 ∴R=5 x D/(R+1)=x D/(5+1)= x D= x W= (2)提馏段操作线: y'=(L′/V′)x－Wx W/V′ ∵饱和蒸汽进料∴q=0，L′=L，V′=V－F 又F=2D，W=D，L=RD，V=(R+1)D ∴y'=[L/(V－F)]x'－W×(V-F) ={RD/[(R+1)D-2D]}x'-D×[(R+1)D-2D] =[5/(6-2)]x'(6-2)=' (3) (x D－x1)／(x D－x1*)= x1*= y / [α-(α-1)y]=(3-(3-1)×]= ∴/ 解得x1=y2=5x/6+=5×6+= *j07b20159 用板式精馏塔在常压下分离苯－甲苯溶液，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度为。进料为150kmol／h，组成为（摩尔分率）的饱和蒸汽，回流比为4，塔顶馏出液中苯的回收率为，塔釜采出液中甲苯的回收率为，求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液的组成；（2）精馏段及提馏段操作线方程；（3）回流比与最小回流比的比值。 （4）全回流操作时，塔顶第一块板的气相莫弗里板效率为，全凝器凝液组成为，求由塔顶第二块板上升的汽相组成。 解：(1) D·X D = ·F·x F，W·(1－x W) = F·(1－x F ) × ， D+W = F = 150 D·x D + W·x W = F·x F =150× = 60 W= kmol/h D= kmol/h x D=% x W = % (2) 精馏段操作线方程 y (n+1) = x n·R / (R+1)+x D/ (R+1) = n + 提馏段操作线方程为y(n+1)' = L'·x n' / V'－W·x w / V' q=0，V' = (R+1)D－F，L' = DR， y(n+1)'= x n'·R·D / [(R+1)D－F]－W·x w / [(R+1)D－F]= n'－(3) ∵ q=0， y e = x F = ，y = α·x / [1+[α－1)x]∴ x e = R min = (x D－y e) / (y e－x e) = －/－= R / R min= 4/ = （4）E mv1= (y1－y2 ) / (y1*－y2 ) = y1*=α×x1/ [1+[α－1)x1] 全回流时y2 = x1 ，y1 = x D = ∴ y1*=·y2 / (1+ ∴ E mv1= －y2) / [/ (1+－y2 ] = y2=% (mol%) y2' =78× / [78×+92×(1－] = % (质量%) 改编： 用板式精馏塔在常压下分离苯－甲苯溶液，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度为。 进料为150kmol ／h ，组成为（摩尔分率）的饱和蒸汽，已知塔顶馏出液的流量为 kmol/h ，塔顶馏出液中苯的回收率为，回流比为最小回流比的倍，，求： （1）塔顶馏出液及塔釜采出液的组成；（2）塔釜采出液中甲苯的回收率（3）回流比（4）精馏段及提馏段操作线方程； 解：(1) D·X D = ·F·x F ， D+W = F = 150 D·x D + W·x W = F·x F =150× = 60 W= kmol/h x D =% x W = % (2) W·(1－x W ) / F·(1－x F ) = ， (3) ∵ q=0， y e = x F = ， y = α·x / [1+[α－1)x] ∴ x e = R min = (x D －y e ) / (y e －x e ) = －/－= R / R min = ∴R=4 (4) 精馏段操作线方程 y (n+1) = x n ·R / (R+1)+x D / (R+1) = n + 提馏段操作线方程为y (n+1)' = L'·x n ' / V'－W·x w / V' q=0，V' = (R+1)D －F ，L' = DR ， y (n+1)'= x n '·R·D / [(R+1)D－F]－W·x w / [(R+1)D －F]= n '－ j07b15131 分离苯－甲苯混合液，原料液中含苯（摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液中要求含苯，塔顶用一分凝器和一全凝器（如图），测得塔顶回流液中含苯，离开塔顶第一层板的液体含苯，求： ⑴ 操作条件下平均相对挥发度α； ⑵ 操作回流比Ｒ；⑶ 最小回流比R min 。 解： ⑴ x D 与x 0是平衡关系 =α× / [1+(α－1)×] α= ⑵ y 1与x 1平衡关系 y 1=× (1+× = y 1=R×x 0/(R+1)+x D /(R+1) = / (R+1)+(R+1) ∴ R= ⑶ ∵q=1 ∴x F = x e = ∴ y e =×(1+×= R min = (x D －y e ) / (y e －x F ) = / = j07b15130 原料以饱和液体状态由塔顶加入，F=1kmol/s ，x F = (摩尔分率，下同) ，塔釜间接蒸汽加热，塔顶无回流，要求x D =，x w =，相对挥发度α=，试求： ⑴ 操作线方程；⑵ 设计时若理论板数可增至无穷，F 、x F 和D 不变，x D 的最大值是多少 解：⑴F=D+W , 1=D+W , F x F =Dx D +Wx w =D×+W× , D=V’= , W= , L’=F=1 , 分凝器 全凝器 y1 L x 0 x D 1 x 1 y′= (L′/Ｖ′)x—W·x W/Ｖ′=(1/x－× ∴ y′=－ ⑵ 设顶部平衡 x D=y=αx F/(1＋(α－1)x F)=×(1+×= Dx D=> F x F不可能。 设底部平衡x w=0 ∴x D= F x F/D= j07b15137 进料组成x F=(摩尔组成，下同)，以饱和蒸汽状态自精馏塔底部加入，塔底不再设再沸器，要求x D=，x W=，相对挥发度α=，试求：⑴ 操作线方程; ⑵ 设计时若理论板数可增至无穷，且D/F不变，则塔底产品浓度的最低值为多少 解：⑴F=D+W , 设F=1 , 1=D+W , F x F =Dx D+Wx w=D×+W× , ∴ D= , W= , V=F=1 , L=W= y = [L /V]·x + D x D / V = ＋ ⑵ 设底部平衡x w=x F/(α－(α－1)x F)= x D= (F x F－Wx w )/D= 不可能 设顶部平衡 x D=1 , x w= (F x F－D x D )/W= j07c15148 某精馏塔分离Ａ组分和水的混合物（其中Ａ为易挥发组分），x D= ，x W= ， x F = (均为摩尔分率)，原料在泡点下进入塔的中部。塔顶采用全凝器，泡点回流，回流比R=，塔底用饱和水蒸汽直接加热，每层塔板气相默夫里板效率Ｅmv=，在本题计算范围内，相平衡关系为ｙ=ｘ＋。 试求：⑴ 从塔顶的第一块实际板下降的液体浓度；⑵ 塔顶的采出率D/F。 解：（１）∵q=１，∴饱和水蒸汽用量V＇=V=（R＋1）D＝，全凝器：ｙ1=ｘD = Emv=（ｙ1－ｙ2）／（ｙ1*－ｙ2）=（－ｙ2）／（ｘ1＋－ｙ2）= 即：ｙ2=－ｘ1……（１） 由精馏段操作线方程：（R+1）ｙ2=Rｘ1＋ｘD ｙ2=ｘ1＋……（２） 联解（１）、（２）式，得：ｘ1＝ y2 = （２）F＋V＇=D＋W， V＇=，∴ F＋=D＋W 即: F＋=W ……（３） FｘF=Dx D＋Wx W……（４）式（３）代入式（４），消去W： D/F=（x F－x W）/（x D＋）=（－）／（＋×）= 例7—4 欲将65000kg ／h 含苯45％、甲苯55％(质量百分率，下同)的混合液在一连续精馏塔内加以分离，已知馏出液和釜液中的质量要求分别为含苯95％和2％，求馏出液和釜液的摩尔流率以及苯的回收率。 解 苯和甲苯的摩尔质量分别为78kmol/kg 和92kg/mol 进料组成 4911.092 /55.078/45.078/45.0=+= F x 产品组成 9573.092 /05.078/95.078/95.0=+=D x 0235.092/98.078/02.078/02.0=+=W x 进料平均摩尔质量 kg kmol M x M x M B F A F F /12.8592)4911.01(784911.0)1(_____=?-+?=-+= 则 h kmol F /6.76312 .8565000== 根据式(7—29)得 h kmol F x x x x D W D W F /4.3826.7630235 .09573.00235.04911.0=?----＝＝ 所以 W ＝F －D ＝763.6－382.4＝381.2kmol/h 苯的回收率 %6.97%1004911 .06.7639573.04.382%1001=????=＝F D Fx Dx η 例7-5 分离例7－4中的苯－甲苯溶液。已知泡点回流，回流比取3。试求： (1) 精馏段的气液相流量和精馏段操作线方程； (2) 泡点进料和50℃冷液进料时提馏段的气液相流量和提馏段操作线方程。 解： (1) 精馏段的气液相流量和精馏段操作线方程 精馏段的气液流量由回流比及馏出液流量决定，即 h kmol D R V /6.15294.3820.4)1(=?=+= h kmol RD L /2.11474.3820.3=?== 精馏段操作线方程由式（7－34）计算，即 2393.075.09573.01 3113311+=?+++=x x R x x R R y D ＋＝＋＋ (2) 提馏段的气液相流量和提馏段操作线方程 在其他操作参数一定的情况下，提馏段的气液相流量即操作线方程受进料热状况的影响。 ① 泡点进料，q=1，则由式（7－43）得 h kmol F q V V h kmol qF L L /6.1529)1(/8.19106.7632.1147=--='=+'＝＋＝ 代入提馏段操作线方程（7－38）得 00586.0249.16 .15290235.02.3816.15298.1910-=?--'--''=x x x W L W x W L L y W ＝ ② 50℃冷液进料. 根据x F ＝0.4911，查常压下苯—甲苯的t-x-y 图，得泡点t b =94.2℃，露点t d =99.2℃。在平均温度为(92.4+50)／2=71.2℃下，查得苯和甲苯的质量比热容为1.83kJ ／(kg·℃)，于是料液在该温度下的比热容为 )./(8.15512.8583.1℃kmol kJ c PL =?= 蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？ 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四 计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（α=2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y 提馏段：0187.025.11-=+n n x y 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h ，组成为含苯0.3（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于0.05，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为78 ，甲苯92) 解：336.0927.0783.0783 .0=+= F x 0584.092 95 .07805.07805.0=+= w x 3 .87)336.01(92336.078=-?+?=+=FB B FA A F x M x M M h kmol F /3.573 .875000 == （5分） 3.57==+F W D （1） 蒸馏练习题 1．蒸馏是分离（）混合物的单元操作。 B A 气体； B 液体； C 固体； 2．蒸馏是利用各组分的（）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。 3．在二元混合液中，（）的组分称为易挥发组分。 A A 沸点低； B 沸点高； C 沸点恒定； D 沸点变化。 4．在二元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。 C A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 5．在二元混合液中，（）的组分称为难挥发组分。 B A 沸点低； B 沸点高； C 沸点恒定； D 沸点变化。 6．在二元混合液中，沸点高的组分称为（）组分。 D A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 7．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 8．液相回流是保证（）过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 B A 吸收； B 精馏； C 传热； D 过滤。 9．在（）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 10．在再沸器中溶液（）而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C A 部分冷凝；B 全部冷凝；C 部分气化；D 全部气化。 11．在再沸器中溶液部分气化而产生（），是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 D A 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。 12．再沸器的作用是提供一定量的（）流。 D A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 13．（）的作用是提供一定量的上升蒸气流。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 14．（）的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。 A A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 15．冷凝器的作用是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 16．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。 B A 气相； B 液相； C 固相； D 混合相。 17．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（）。 C A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 18．在精馏塔中，加料板以上的塔段称为（）。 A A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 化工原理精馏习题及答 案 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】 一．选择题 1． 蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。 2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。 C A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条 件。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。 B A 气相； B 液相； C 固相； D 混合相。 8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。 C A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = ，要求塔顶x D 不小于，则塔顶最大产量为 （ ）。 (则W=0) B A 60 kmol/h ； B kmol/h ； C 90 kmol/h ； D 100 kmol/h 。 11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的 最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则 （ ）。 A A ．2min 1min R R <； B ．2min 1min R R =； 《化工原理》重要概念 第八章气体吸收 吸收的目的和基本依据吸收的目的是分离气体混合物，吸收的基本依据是混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 主要操作费溶剂再生费用，溶剂损失费用。解吸方法升温、减压、吹气。 选择吸收溶剂的主要依据溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。 相平衡常数及影响因素m 、 E 、 H 均随温度上升而增大， E 、 H 与总压无关， m 反比于总压。 漂流因子P/P Bm 表示了主体流动对传质的贡献。 ( 气、液 ) 扩散系数的影响因素气体扩散系数与温度、压力有关；液体扩散系数与温度、粘度有关。 传质机理分子扩散、对流传质。 气液相际物质传递步骤气相对流，相界面溶解，液相对流。 有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别有效膜理论获得的结果为k ∝ D ，溶质渗透理论考虑到微元传质的非定态性，获得的结果为k ∝ D 0.5 。 传质速率方程式传质速率为浓度差推动力与传质系数的乘积。因工程上浓度有多种表达，推动力也就有多种形式，传质系数也有多种形式，使用时注意一一对应。 传质阻力控制传质总阻力可分为两部分，气相阻力和液相阻力。当 mky< 北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔 板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则 需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是 一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m 蒸馏 一. 填空题 1.蒸馏是分离 __均相混合物的一种方法，蒸馏分离的依据是______挥发度差异_____。 2. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_相同______，但气相组成____大于____液相组成。 3. 气液两相组成相同时，则气相露点温度________液相泡点温度。3.大于 4. 在精馏过程中，增大操作压强，则物系的相对挥发度________，塔顶温度_________，塔釜温度_______，对分离过程___________。 4. 下降 升高 升高 不利 5. 两组分溶液的相对挥发度是指溶液中_______的挥发度对________的挥发度的比值，a=1表示_______。 5.易挥发组分 难挥发组分 不能用蒸馏方法分离 6. 所谓理论板是指该板的气液两相____________，且塔板上_________________。 6.互呈平衡 液相组成均匀一致 7. 某两组分物系，其相对挥发度α=3，对第n ，n-1两层理论板，在全回流条件下，已知x n =0.3，则y n-1 =_________________。 7. 0.794 8. 某精馏塔的温度精馏段操作线方程为y=0.75x +0.24，则该精馏塔的操作回流比是____________，馏出液组成为____________________。 8. R=3 96.0=D x 9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是_____________和_________________。 9.塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶 10. 在总压为103.3kPa 温度为95℃下，苯与甲苯的饱和蒸汽分别为0A p =155.7kPa 0B p =63.3 kPa ，则平衡时苯的液相组成为x =_________，气相组成为y=______________，相对挥发度为α=____________。 10. 411.0=x 632.0=y α=2.46 11. 精馏塔有____________进料热状态，其中__________进料q 值最大，进料温度F t ____泡点b t 。11. 五种 冷液体 小于 12. 在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为0.62，0.70，0.75，0.82.则n y =_________，n x =________，1+n y =_________，1+n x =_______. 12. 82.0=n y 70.0=n x 75.01=+n y 62.01=+n x 13. 对于不同的进料热状态，q x ，q y 与F x 的进料关系为 （1）冷液进料，q x _________F x ， q y ___________F x （2）饱和液体进料，q x _________F x ， q y __________F x （3）气液混合物进料，q x _________F x ， q y ___________F x （4）饱和蒸汽进料，q x _________F x ， q y __________F x （5）过热蒸汽进料, q x _________F x ， q y ___________F x 13. （1）＞ ＞ （2）= ＞ （3）＜ ＞ （4）＜ = （5）＜ ＜ 难度系数：A （A B C三级，A简单，C最难） 题目编号：0301 第3章3节页码 题目：在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。原料液的流量为175kmol/h，含苯0.44 （mol）,要求塔顶产品含苯0.974（mol），塔底产品含苯0.0235 （mol），求塔顶、塔底产品量为多少kmol/h ？ 解题过程与步骤: 解：D+W=175 175 X 0.44 = D X 0.974+W X 0.0235 D=76.7kmol/h W=98.3kmol/h 计算的最后结果数字：76.7, 98.3 题目编号：0302 第3章3节页码难度系数： C （A B C三级，A简单，C最难） 题目：一常压精馏塔分离苯—甲苯混合物，已知X W = 8.5%, X F= 25%, X D = 98%（均为摩尔分数），相对挥 发度为2.46，泡点加料，回流比为 1.65的最小回流比，塔顶采用全凝器。求（ 1 ）回流比；（2）精提馏段操作线方程；（3）塔顶第二块理论板上升气相组成。 解题过程与步骤： 解: (1) q= 1 y q=a X F/[1+( a — 1) X F] = 2.46 0.25/ [1+( 2.46 — 1) 0.25] = 0.45 X q= X F= 0.25 R min = (X D—y q)/( y q—X q) =( 0.98 —0.45) /(0.45 —0.25) = 2.65 R=1.65R min = 1.65 2.65= 4.37 (2)精馏段操作线方程：y= R/(R+1)X + X D/(R+1) = 0.81X + 0.182 设原料液100kmol/h F=D+W F X F =D X D +WX W 解得：D = 18.44 kmol/h W = 81.56 kmol/h L=RD=4.73 18.44=87.22 kmol/h ) 提馏段操作线方程：y=(L+qF)x/(L+qF —W) —WX w/(L+qF —W) =1.77X—0.066 (3)塔顶采用全凝器y1= X D=0.98 y1=a X1/[1+( a —1) X1] = 0.98 得X1 = 0.95 y2= 0.81x1+ 0.182=0.95 4-93 已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80C ，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成 为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分A 的摩尔分数），试求该塔的操作压强。 溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即 C t B A p o +- =lg 式中苯和甲苯的常数为 组 分 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58 分析： 求塔内操作压强即是求塔内蒸汽总压p ,因此体系为理想体系，可通过道尔顿分压定律 A A py p = 及拉乌尔定律求得。 解：利用安托尼公式分别计算80℃时苯与甲苯两种纯组分饱和蒸气压，即 88.224 .2200.8035 .1206898.6lg 0 =+- =A p KPa mmHg p A 14.10158.7580 == 47.258 .2190.8094.1343953.6lg 0 =+-=B p KPa mmHg p B 35.3912.2950 == 由于全凝器中，进入塔顶的蒸气与已冷凝的馏出液组成相同，则 9.0==D A x y 由道尔顿分压定律 )() (0 00 00B A B A A A A A p p p p p p p x p p p y --=== ) 35.3914.101() 35.39(14.10190.0--=p 解得 KPa p 54.968= 4-94 苯与甲苯的混合溶液在总压KPa 3.101下经单级釜进行闪蒸，气化率为%35，若溶液中苯的组成为477.0，蒸馏后，闪蒸罐顶产物和罐底产物的组成各为多少？操作压力增大１倍 时，两产物的组成有何变化？ 分析：闪蒸即平衡蒸馏，蒸馏后罐顶产物与罐底产物实质是处于平衡状态的气液两相，其组成应既满足物料平衡关系又满足相平衡关系。 解：（１）由物料衡算式 1 1---= q x q q y F （a ） 及 )1(0 0A B A A B A x p x p p p p -+=+= (b) 和 A A A A x p p py 0 == (c) 用试差法解以上３式，即可求得罐底组成y ，罐底组成x 及平衡温度t 。 当KPa p 3.101=时，设05.95=t ℃，求得苯与甲苯的饱和蒸气压各为 072.324.22005.9535.1206898.6lg =+- =o A p KPa mmHg p A 31.1579.11790== 682.258 .21905.9594.1343953.6lg 0 =+-=B p KPa mmHg p B 03.643.4800 == 泡点（饱和液体）q=1 露点（饱和蒸汽）q=0气液混合0 分配系数选择性系数萃取因子 单级萃取操作线多级错流求理论板BS完全不溶图解解析部分互溶三角形图解 多级逆流解析图解操作线 蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提 馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？ 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后 蒸馏练习 下册第一章蒸馏概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1 — 4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响 2 ?连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于 1,提 馏段液气比总是大于 1,这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为， D=W=O，此时是液汽比的极限值，即 L L 1 V V 4简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么? 1?恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂, 以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5 ?恒沸精馏原理 6 ?试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的 操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2?雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3. 液相流量下限线（1分） 4. 液相流量上限线（1分） 5. 液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7 ?进料热状况参数 &平衡蒸馏原理 9、 液泛的定义及其预防措施 10、 简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、 什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占 50% （摩尔分率，下 同），进料混合物中苯占 0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为 0.95和0.05,回流比取最 小回流比的1.5倍，塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为 产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？ （ 2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成 为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段： y n 1 0.723X n 0.263 提馏段：y n1 1.25x n 0.0187 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为 （质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为 88%,要求塔釜含苯不高于 0.05，求馏出 D W F 57.35000kg/h ，组成为含苯 0.3 （苯的相对分子量为 78，甲苯92） 0.3 解：x F 78 0.336 0.3 0.7 78 92 0.05 78 0.0584 X w 0.05 0.95 78 92 M F M A x FA M B x FB 78 0.336 92 (1 0.336) F 黔心? 87.3 (5分) (1) 液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。 化工原理精馏习题课文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688] 第一章 蒸馏 1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方 程的表达形式并能进行计算； 2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、 进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小 回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即 x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。 3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意 摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。 习题1：书上P71页课后习题第5题； 分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示： ① 根据题目已知：w F =0.3，F=4000kg/h ，w w =0.05，另外还可以知道二硫 化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154 根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成 ② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量 0376=0.4650376+1-03154 F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成 北京化工大学学生实验报告 学院：化学工程学院 姓名：王敬尧 学号：2010016068 专业：化学工程与工艺 班级：化工1012班 同组人员：雍维、雷雄飞 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期2013.5.15 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E E=N/N e 式中E——总板效率；N——理论板数（不包括塔釜）； N e——实际板数。 (2)单板效率E ml E ml=(x n-1-x n)/(x n-1-x n*) 式中E ml——以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度； x n*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高板效率；对于不同的板型，可以保 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: t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p 0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 0 B 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 760 若苯—氯苯溶液遵循Raoult 定律,且在1atm 下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t —x(y)图及y —x 图； (2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x —y 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=600[mmHg]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。已知苯—甲苯混合液服从拉乌 尔定律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p 0 A 、p 0 B [mmHg],按下述Antoine 方程计算：式中t 为温度[℃]。 lg p 0 A =6.89740-1206.350/(t+220.237) lg p 0 B =6.95334-1343.943/(t+219.237) 1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p 0 A =106.7kPa ，p 0 B =40kPa ，液相摩尔组成为 x A =0.4，试求: (1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A ； (2) 相对挥发度α。 1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组成y 1=0.96(?摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D =0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求: (1) 出分凝器的汽相组成y D =? (2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D =? 习题4附图 1.5 在1atm 下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，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附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=0.46x+0.549 1.6 某二元混合物原料中易挥发组分x F =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3） 1.7 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，残液中含有3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为850[kmol/h]， 回流量为670[kmol/h]，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。 1 化工原理实验试卷 注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空 气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不 凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?， 可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系 数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对 精馏练习题及答案 选择题 1．蒸馏是利用各组分（）不同的特性实现分离的目的。 A 溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。 2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。 A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 4．在（）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 5．再沸器的作用是提供一定量的（）流。 A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 6．冷凝器的作用是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。 A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 7．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（）。 A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 8．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。 A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 9．某二元混合物，进料量为100 kmol/h，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为 （）。 A 60 kmol/h； B 66.7 kmol/h； C 90 kmol/h； D 100 kmol/h。 10．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为x D、x w。如进料热状况一样，进料分别为x F1、x F2时，其相应的最小回流比分别为R min1、R min 2。当x F1> x F2时，则（）。 A．R min1 < R min 2； B．R min1 = R min 2；C．R min1> R min2； D．R min的大小无法确定 11．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。 A．理论板假定； C. 理想物系；B．塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 = 0.5时相应的泡点为1 t ，12．某二元混合物，其中 A 为易挥发组分。液相组成x A = 0.3时相应的露点为t2，则（）（或D 非理想溶液） 气相组成y A A．t1= t2； B．t1< t2；C．t1> t2； D．无法判断 13．某二元混合物，其中 A 为易挥发组分。液相组成x = 0.5时泡点为t1，与 A 之相平衡的气相组成Y A= 0.75时，相应的露点为t2，则（）。(完整版)精馏例题
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