《化工原理》第六章“精馏”复习题
一、填空题
1. 在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________.( ***答案***液相线(或泡点线) 汽相线(或露点线))
2. 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称为________,液相线以下的区域称为_________,汽.液相线之间的区域为___________. (***答案*** 汽相区液相区汽液共存区)
3. 在y-x图中,以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度______.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度_____. (***答案*** 高低)
4. 精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,利用_____________、_____________的方法,将各组分得以分离的过程. （***答案*** 沸点(或挥发度) 多次部分汽化多次部分冷凝)
5. 某泡点进料的连续精馏塔中,进料组成xf=0.35,系统的平均相对挥发度α=2.44, 当xf=0.93时,达到此分离要求的最小回流比Rmin=____. (***答案*** 1.66)
6. 当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到＿＿＿＿＿时，该塔板称理论塔板。
***答案*** (相平衡)
7. 分离某些α接近1的物系时,可采用一些特殊的精馏方法,如_______，_________.
(***答案***萃取精馏恒沸精馏)
8. 分离要求一定。当回流比为一定时，在五种进料状况中，＿＿＿＿进料的ｑ值最大，其温度＿＿＿＿＿＿，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离＿＿＿＿，分离所需的总理论板数＿＿＿＿＿＿＿＿。(***答案***冷液ｔF ＜ｔ泡最远最少) 9. 精馏过程设计时，增大操作压强，则相对挥发度＿＿＿＿，塔顶温度＿＿＿＿，塔釜温度＿＿＿＿。（增大，减小，不变，不确定）(答案: 减小，增加，增加)。
10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度＿＿＿＿＿＿，塔操作温度＿＿＿＿对分离＿＿_＿＿＿。( 越小越高越不利)
11. 精馏操作的依据是混合液中各组分的＿＿＿＿＿差异。实现精馏操作的必要条件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(挥发度。塔顶液相回流塔底上升气流)
12. 简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐＿＿＿，其沸点则逐渐＿＿＿。(*答案* 减小升高)
13. 试述五种不同进料状态下的q值：（1）冷液进料＿＿＿＿；（2）泡点液体进料＿＿＿＿＿；（3）汽液混合物进料＿＿＿；（4）饱和蒸汽进料＿＿＿＿；（5）过热蒸汽进料＿＿＿_____。
(***答案***（1）ｑ＞1（2）ｑ＝1（3） 0＜ｑ＜1（4）ｑ＝0 （5）ｑ＜0）
14. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则：（1）回流比等于＿＿＿；（2）馏出液量等于＿＿＿；（3）操作线斜率等于＿＿＿。（以上均用数字表示）(∞；0；1) 15. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，xF，要求塔顶为xD塔底为xW。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N＿＿＿，提馏段上升蒸汽量V'＿＿＿＿，提馏段下降液体量L'＿＿，精馏段上升蒸汽量V＿＿＿＿，精馏段下降液体量L＿＿＿＿。（增加，不变，减少）(***答案***减少，增加，增加，不变，不变。)
16. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持F，xf，回流比R和提馏段上升蒸汽量V'不变，则此时D＿＿＿＿，xd＿＿＿＿，W＿＿＿＿，xw＿＿＿＿＿＿。（增加，不变，减少，无法确定）(***答案*** 减少，增加，增加，增加)
17. 精馏塔中的恒摩尔流假设，其主要依据是各组分的＿＿__＿＿＿＿＿＿，但精馏段与提馏段的摩尔流量由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿影响而不一定相等。(***答案*** 摩尔潜热相等进料状态的不同)
18. 某精馏塔操作时，F，xF，q，D保持不变，增加回流比R，则此时xD＿＿＿， xW＿＿＿＿V＿＿＿＿， L/V＿＿＿＿。(***答案*** 增加，减少，增加，增加。) 19. 精馏过程的回流比是指，最小回流比是指。(***答案*** 回流量与塔顶产品量之比；塔板数为无限多时的回流比的极限值)
20. 简单蒸馏的主要特点是(1)＿＿＿＿＿＿＿； (2)＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** ①不稳定操作②R＝0
21. 如图所示
ａ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ｂ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ｃ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；
ａｂ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；ｂｃ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（填空题27题附图）（填空题33题附图）（选择题3题附图）
(***答案***ａ）（xn-1，yn） ;ｂ）（xn，yn）;ｃ）（xn ，yn+1）;ｄ）xn-1-xn; ｅ）yn-yn+1) 22. 某连续精馏塔,进料状态q＝1，D/F＝0.5（摩尔比），xF＝0.4（摩尔分率），回流比R ＝2，且知提馏段操作线方程的截距为零。则：提馏段操作线方程的斜率（L’/V’）＝＿＿＿，馏出液xD＝＿＿＿＿。
***答案*** y＝（L’/V’）x－WxW/ V’，∵D/F＝0.5 , xW＝0，又ｑ＝1 ∴L’/V’＝（R×（D/F）＋1）/（（R＋1）×D/F）＝（2×0.5＋1）/（3×0.5）＝4/3， xD＝xF/（D/F）＝0.4/0.5＝0.8
23. 操作中精馏塔，保持F，q，xF，D不变。（1）若采用回流比R小于最小回流比Rmin，则xD＿＿＿＿，xW＿＿＿＿；（2）若R增大，则xD＿＿＿＿，xW＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿。（增加，减小，不变，不确定）( ***答案*** （1）减少，增加。（2）增加，减少，增加。)
24. 精馏塔在操作过程中进料组成不变，进料量适当增加，则塔顶组成xD将＿＿＿＿，塔釜组成xW将＿＿＿＿＿（泡点液体进料）。(***答案*** 不变; 不变)
25. 精馏塔操作时,保持F，xF，q，R不变，增加塔底排液量W，则：xD＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿，xW＿＿＿＿。（增大，减少，不变，不确定）(***答案*** 增大，不变，增大。)
26. 恒沸精馏与萃取精馏主要针对____________和____________的物系，采用第三组分的办法改变原物系的____________。（恒沸物体系、沸点相差很小；相对挥发度）
27. 板式精馏塔中每层塔板的作用_________________________________________。
( ***答案*** 提供气、液两相接触场所，在塔板上及其板上方空间进行传热和传质作用。)
28. 常压下沸点为185℃与水不互溶的A组分，若采用水蒸汽蒸馏方法，在常压下，此不互溶的混合物的沸点会降至________℃以下。(***答案*** 100)
29. 对现有一个精馏塔，若将其回流比增大时，其需要的理论板数会_______，产品的浓度会_______。 (***答案*** 减少；增加)
二、选择题（2分）
1. 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ｔb，与之相平
衡的汽相组成yA＝0.7，相应的露点为ｔd，则：（）。(A.)
A. ｔb＝ｔd;
B. ｔb＜ｔd;
C. ｔb＞ｔd;
D. 不能判断
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( )。(D.)
A. 液相中易挥发组分进入汽相；
B. 汽相中难挥发组分进入液相；
C. 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；
D. 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的现象同时发生。
3. 某二元混合物，汽液相平衡关系如图。ｔ1和ｔ2分别表示图中相应点的温度。则：（）
(D)
A. ｔ1＝ｔ2;
B. ｔ1＜ｔ2;
C. ｔ1＞ｔ2;
D. 不能判断 .
4. 精馏塔设计时，若F，xF，xD，xW，V均为定值，将进料热状态从q＝1变为q＞1，设计
所需理论板数：（） (B.)
A. 多；
B. 少；
C. 不变；
D. 判断依据不足。
5. 某精馏塔精馏段理论板数为N层，提馏段理论板数为N层，现因设备改造，使提馏段的
理论板数增加，精馏段的理论板数不变，且F、xF、q、R，V等均不变，则此时:（）(A)
A. xD减小，xW增加；
B. xD减小，xW不变；
C.xD,xW减小；
D.xD减小,xW的变化视具体情况而定
6. 具有正偏差的非理想溶液中，相异分子间的吸引力较相同分子间的吸引力（）。 (B)
A. 大；
B. 小；
C. 一样
7. 非理想溶液不一定都有恒沸点，只有对拉乌尔定律有明显的（）的非理想溶液才具
有恒沸点。 A. 偏差小； B. 偏差大 C. 偏差中等
(B)
8. 精馏操作进料的热状况不同，q值就不同，沸点进科时，q值为（）；冷液进料时，q
值（）。
A. 0；
B. ＜0；
C. 1 ；
D. ＞ 1 (C； D)
9. 在指定条件下进行精馏操作，所需的实际板数较理论板数（）。 (A)
A. 为多；
B. 为少；
C. 相等；
10. 精馏段操作线的斜率为R/（R+1），全回流时其斜率等于（）。 (B)
A. 0；
B. 1；
C. ∝；
11. 从沸点一组成图中可以看出：只有将混合液加热到（）才能从混合液中分出易挥发
组分增多的蒸汽。 (C)
A. 液相区；
B. 气相区；
C. 气液共存区
12. 常压下沸点为185℃与水不互溶的A组分，若采用水蒸汽蒸馏方法，在常压下，此混合
液的沸点为（）。(A)
A.〈100℃；
B. ＞185℃；
C. =100℃；
D. =185℃
13. 当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近，为达到给定的分离要求，所
需的理论板数（）。 (A)
. 逐渐增多； B. 逐渐减少； C. 不变
14. 精馏塔的进料状况为冷液进料时，则提馏段的液体下降量L'（）。 (A)
A. ＞L+F;
B. ＜L+F
C. =L+F （注：L一精馏段液体下降量；F一进料量）
15. 用y一x图表示精馏塔在某一回流比操作时，其操作线的位置（）。（C）
A. 在对角线之下；
B. 与对角线重合；
C. 在对角线与平衡线之间
16. 精馏过程的理论板是指( B )。
A.进入该板的气相组成与液相组成平衡
B.离开该板的气相组成与液相组成平衡
C.进入该板的气相组成与液相组成相等
D 离开该板的气相组成与液相组成相等
17. 溶液能否用一般精馏方法进行分离取决于（ A ）
A.相对挥发度大小 B .是否为理想溶液
C.溶解度的差异
18. 在全回流操作时,说法不正确的是( C)
A.精馏段操作线、提馏段操作线与对角线重合了
B. 此时所需理论塔板数最少
C.塔顶产品的产出量最多
19. 精馏过程的恒摩尔流是指( D )。
A. 每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等
B. 每层塔板下降液体的摩尔流量相等
C. 每层塔板下降液体和上升蒸汽的摩尔流量相等
D. 精馏段每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等
20. 精馏塔进料量增加对理论板数（A）
A.无任何影响
B.使理论板数减少
C.使理论板数增加
D.使提馏段理论板数减少
21. 全回流时，y-x图上精馏段操作线的位置（C ）
A.在对角线之上
B.在对角线与平衡线之间
C.与对角线重合
D.在对角线之下
22. 某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为（D）。
A.34
B.31
C.30
D.32
23. 以下说法正确的是（C）
A.最小回流比与物系的相平衡性质有关，而与混合物的分离要求无关
B.最小回流比与混合物的分离要求有关，而与物系的相平衡性质无关
C.最小回流比与物系的相平衡性质有关，也与混合物的分离要求有关
24. 二元精馏计算过程中操作线为直线，主要基于（C ）
A.理想物系
B.理论板假设
C.恒摩尔假定
D.等分子反向扩散
25. 某精馏塔的馏出液量D＝50kmol/h，回流比R＝2，则精馏段之L为（A）
A 100 kmol/h
B 50 kmol/h
C 25 kmol/h
26. 若要求双组分混合液分离成两个较纯的组分，则应采用（C）
A.平衡蒸馏 B .简单蒸馏 C.精馏
27. 以下关于间歇精馏的描述不正确的是（ C ）
A.间歇精馏往往采用填料塔
B.间歇精馏为一非定态过程
C.间歇精馏时全塔均为提馏段，没有精馏段
D.为保持间歇精馏时馏出液组成恒定，其回流比应不断增大。
28. 由全塔理论板数计算实际板数时，用的板效率是（B）。
A.点效率；
B.总板效率（塔效率）；
C.湿板效率；
D.默夫里板效率。
29. 板式塔从整体上看气液两相呈A接触，在板上气液两相呈C接触。
A.逆流
B.并流
C.错流
30. 液泛产生的原因（A,B,C）：
A.液体流量过大
B.上升气体速度很高
C.降液管截面积太小
31．指出以下q值错误的是（A）。
A.冷液进料: q<1
B.泡点进料: q=1
C.饱和蒸汽：q=0
D.饱和液体进料q=1
32．板式塔操作时，如果气速过小，或液体分布严重不均，则会发生( C )现象。
A. 液沫夹带;
B. 液泛;
C. 漏液。
33．精馏塔进料量增加对理论板数（A ）
A.无任何影响
B.使理论板数减少
C.使理论板数增加
D.使提馏段理论板数减少
34．一操作中的常压连续精馏塔分离某混合液。现保持塔顶馏出液量D、回流比R、进料状
况（F、xF、q）不变，而减小操作压力，则xD、xW的变化情况是（ C ）。
A.xD增大，xW增大；
B. xD减小，xW减小；
C.xD增大，xW减小；
D.xD减小，xW增大。三．判断题
1. 恒摩尔气化，即精馏塔内每块塔板的上升蒸气摩尔流量都完全相等。( ) ***答案*** ×
2. 系统的平均相对挥发度α可以表示系统的分离难易程度，α＞1，可以分离，α＝1，不
能分离，α＜1更不能分离。( ) ***答案*** ×
3. 在t—x—y图中，汽相线与液相线离得越开，表示该系统越容易分离；若汽相线与液相
线重合，则不能分离。（） ***答案*** √
4．拉乌尔定律适用于理想溶液，亨利定律适用于稀溶液，由此二定律即可确定在一定温度
和压力条件下的气液平衡关系。( ) ***答案*** ×
5．对于二元理想溶液, 相对挥发度大, 说明该物系容易分离。（） ***答案*** √
6．当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近，为达到给定的分离要求，所
需的理论板数增加。（） ***答案*** √
7．精馏与吸收操作分离的依据虽不同，但传质的实质是相同的。( ) ***答案*** ×8．泡罩塔、浮阀塔、筛孔塔、导向筛板塔，各有其优缺点。但综合评价时，后两种塔板表
现出越来越多的优越性。（） ***答案*** √
9．全回流时，y-x图上精馏段操作线的位置在对角线与平衡线之间。( ) ***答案*** ×10．恒沸精馏与萃取精馏主要是采用第三组分的办法改变原物系的溶解度大小。( ) ***
答案*** ×
11．简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐减小，其沸点则逐渐升高。（） ***答案
*** √
12．在精馏塔的操作中要将塔顶引出的蒸汽至全凝器中全部冷凝成液体，则易挥发组成在气
相中的浓度等于在液相中的浓度。（） ***答案*** √
13．精馏一般在板式塔中进行，吸收只能在填料塔中进行。( ) ***答案*** ×
14．间歇精馏时全塔均为提馏段，没有精馏段。( ) ***答案*** ×
15．板式塔操作时，如果气速过小，或液体分布严重不均，则会发生液泛现象。( ) ***
答案*** ×
四．问答题
1. 精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？
***答案*** 从泡点回流改为冷液回流时， xD ↑。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷
凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分
较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。
2. 精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？
***答案*** 当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，xD ↓，易挥发组分收率降低，xW ↑。
3. 精馏塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？
***答案*** 无影响。因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是xF，xD，xW，R和q。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。
4. 为什么说全回流时，所需的理论板数最少？
***答案*** 全回流时，操作线与y-x图的对角线相重合，此时的操作线偏离平衡线最远，即传质推动力最大，故要达到一定的分离要求时，其所需的理板数为最少。
5. 精馏操作时为什么必须有塔顶液相回流？
答：因为塔顶回流不断地补充塔板上的易挥发组分，使塔板上的汽液组成互为平衡，维持精馏操作连续稳定进行；另外回流液又是汽相中蒸汽进行部分冷凝的冷却剂，所以精馏操作必须有回流。
6. 进料状态改变后对加料板温度有何影响？
***答案*** 根据精馏原理，在饱和温度下易挥发组分进行部分气化，难挥发组分部分冷凝，因此，进料状态改变对加料板温度没有影响。
五、计算题
1.（10分）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。试求：(1)求最小回流比。(2)若加料板上液体组成与进料组成相同，回流比为最小回流比的1.5倍时，求进料板上一板流下的液体组成。
***答案*** Rmin=（xD－ye）/（ye－xe）＝(0.95-0.75)/(0.75-0.55)=1，
xF＝xF yF=[R/(R+1)]xF-1＋xD/(R+1) ， 0.75=[1.5/(1.5+1)] xF-1＋0.95/(1.5+1)， x F-1＝0.62
2.（10分）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）。试求：(1)馏出液和残液各多少kmol.h -1。(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？
***答案*** ①F=D+W Fx F＝DxD＋WxW W=56.2kmol.h -1 D=43.8kmol.h -1
②∵q=1 V'=V ∴L=V-D=132-43.8=88.2 R=L/D=88.2/43.6=2.02
3.（12分）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0.54（摩尔分率），回流比R=3.6，提馏段操作线的斜率为1.25，截距为-0.0187，求馏出液组成xD
***答案*** q线方程: y=xF=0.54 (1)，精线方程: y=0.7826x+0.217xD(2) 提段方程: y=1.25x-0.0187=0.54 (3)。式(1)与(3)联立得两操作线交点坐标xd=x=0.447
将y=0.54, xd =0.447代入(2)得 xD=0.8764
4.（15分）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-1，加料组成为50%,塔顶产品组成xD＝95％,产量 D＝50kmol.h-1，回流比R=2Rmin，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：1.Rmin(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。
***答案*** 1.y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)，泡点进料q=1, xe=xF=0.5,
ye=3×0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75，Rm/(Rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9 ， Rm=4/5=0.8
2.V=V′=(R+1)D=(2×0.8+1)×50=130kmol.h-1，
3.yn+1=[R/(R+1)]xn+xD/(R+1)=0.615xn+0.365
5. 在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，q线方程式为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，加料板的液体浓度；(5)要求判断进料状态。
***答案*** yn+1=[R/(R+1)]xn+xD/(R+1)
①R/(R+1)=0.75 R=0.75R+0.75 R=0.75/0.25=3
②xD/(R+1)=0.2075 xD/(3+1)=0.2075 xD＝0.83
③q/(q-1)=-0.5 q=-0.5q+0.5 q=0.5/1.5=0.333
④0.75 x +0.2075=-0.5x+1.5xF; 0.75x+0.2075=-0.5x+1.5×0.44
1.25x=1.5×0.44-0.2075=0.4425 ; x=0.362
⑤0 6. 某精馏塔分离A，B混合液，料液为含A和B各为50％的饱和液体，处理量为100 kmol.h-1，塔顶、塔底的产品量各为50kmol.h-1，要求塔顶组成xD＝0.9 （摩尔分率），取回流比为5，间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，试求：(1)塔底产品组成；(2) 塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量；(3)蒸馏釜每小时产生蒸汽量；(4) 提馏段操作线方程式；(5)相对挥发度α=3，塔顶第一层板的板效率 EmL=0.6，求离开第二块板(实际板)的上升蒸汽组成。 ***答案*** ⑴ F×xF=D×xD+W×xW,; 100×0.5=50×0.9+50xW, xW=0.1 ⑵ V=(R+1)D=(5+1)×50=300(kmol.h-1) ⑶ V'=V-(1-q)F=300-0=300(kmol.h-1) ⑷ y(m+1) =L'×xm/V'-W×xW/V'=(5×50+100) xm /300-50×0.1/300 =1.167 xm -0.0167 ⑸ EmL1=(xD-x1)/(xD-x1*) -----------(1) ;x1*=y1/(α-(α-1)y)=0.9/(3-2×0.9)=0.75, 代入(1)式: 0.6=(0.9-x1)/(0.9-0.75), x1=0.81 y2=R×x1/(R+1)+xD/(R+1)=5×0.81/(5+1)+0.9/(5+1)=0.825 7. 用常压连续精馏塔，来分离某二元理想混合液。进料为汽-液混合物进料，经分析测得：进料中汽相组成为0.59，进料中液相组成为0.365，料液平均组成为x＝0.44要求塔顶馏出液组成为0.957（以上均为易挥发组分的摩尔分率），试求：1.该二元理想混合液的平衡线方程。 2.此种操作的进料线方程。 3.此种分离要求的最小回流比。 ***答案*** (1) y*=αx/(1+(α-1)x* ); α=2.5; y=2.5x/(1+1.5x) (2) qFx+(1-q)Fy=FxF; q=0.667; y=(0.667/(0.667-1))x-(0.44/(0.667-1))=-2x+1.32 (3) y=-2x+1.32 （A）; y=2.5x/(1+1.5x) （B） 联立（A）、（B）得：xe=0.365;ye=0.59; Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=1.63 8. （10分）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1.5；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。试求：（1）塔顶和塔底产品量；（2）精馏段操作线方程。 解：（1）求塔顶和塔底产品量(6分) 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）求精馏段操作线方程(4分) yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1)=1.5xn/(1.5+1)+0.95/(1.5+1) yn+1=0.627xn+0.354 9. （15分）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。 解：（1 ）求塔顶和塔底产品量(5分) 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)(2分) y=-x+1.2 ① 平衡线方程为：y=αx/(1+(α-1)x)(2分) y=2.5x/(1+1.5x) ② 令①=②并化简得： 1.5x2+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分) （3）求精馏段操作线方程(3分) 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 10. （15分）某精馏塔分离A，B混合液，料液为含A和B各为50％的饱和液体，处理量为100 kmol.h-1，塔顶、塔底的产品量各为50kmol.h-1，要求塔顶组成xD＝0.9 （摩尔分率），取回流比为5，间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，试求：(1)塔底产品组成；(2) 塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量；(3)蒸馏釜每小时产生蒸汽量；(4) 提馏段操作线方程式。 解：⑴ FxF=DxD+WxW,; 100×0.5=50×0.9+50xW, xW=0.1 ⑵ V=(R+1)D=(5+1)×50=300(kmol.h-1) ⑶ V'=V-(1-q)F=300-0=300(kmol.h-1) ⑷ y(m+1) =L'×xm/V'-W×xW/V'=(5×50+100) xm /300-50×0.1/300 =1.167 xm -0.0167 11. （10分）某精馏塔的进料成分为丙烯44%，丙烷为56%，进料量为1000kmol/ h。塔底产品中丙烯含量为2.35%，塔顶含丙烯95.7%（以上均为摩尔分率）。进料为饱和液体，回流比R为2.6 ，求操作线方程。 解：（1）精馏段操作线方程 y = Rx/ (R+1) +xD/(R+1) = 0.722x+0.266 （2）提馏段操作线方程 y = L'x/(L'-W) --Wxw/(L'--W) 全塔总物料衡算 F = D + W 易挥发组分 F xf, = D x d + W xw 代入数据，联立求解得；D = 446kmol / h， W = 554kmol/h L' = L +qF L = RD y = 1.34x -- 0.0081 12. （15分）用一连续精馏塔分离苯和甲苯混合物，原料液中苯为0.44，馏出液中苯为0.957，釜液中苯为0.0235，进料为饱和液体，回流比为最小回流比的2倍，相对挥发度为2.5，求⑴列平衡方程和进料线方程；⑵最小回流比；⑶列操作线方程。 解：（1）平衡线方程： y = α x /[1+( α --1 ) x] 饱和液体进料，q= 1，进料线方程为：x = xf ,与x轴垂直。 （2）最小回流比-----进料线与平衡线交点坐标 Ri /(Ri +1) = (xd --y δ) / (xd --x δ) Ri = 1.31 （3）精馏段操作线方程：y = Rx/ (R+1) +xd/(R+1) = 0.724x+0.264 提馏段操作线方程 y = L'x/(L'-W) --Wxw/(L'--W) 全塔总物料衡算 F = D + W 易挥发组分 F xf, = D x d + W xw 代入数据，联立求解得D = 446kmol / h， W = 554kmol/h 教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。 北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 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 E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。 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） 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 =； 化工原理实验报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ? 实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 ２、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件（如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔）与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (ｍ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截 面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由Ｕ型压差计的液位 差可知) （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 《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）＜ ＜ 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 == 1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？ 答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。 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=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。 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 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。 化工原理筛板塔精馏实 验报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 筛板塔精馏实验 一．实验目的 1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二．基本原理 1．全塔效率E T 全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值： E E=E E?1 E N T ——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜； N P ——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。2．图解法求理论塔板数N T 以回流比R写成的精馏段操作线方程如下： y E+1= E + E E+ 1 + E E y n+1 ——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x n ——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x D ——塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数； R——泡点回流下的回流比。 提馏段操作线方程如下： E E+1= E′ E′? E E? E E′? E E y m+1 ——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x m ——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x W －塔底釜液的液体组成，摩尔分数； L'－提馏段内下流的液体量，kmol/s； W－釜液流量，kmol/s。 加料线（q线）方程可表示为： E= E E?1 E? E E E?1 其中， E=1+E EE(E E?E E) E E q——进料热状况参数； r F ——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； t S ——进料液的泡点温度，℃； t F ——进料液温度，℃； c pF ——进料液在平均温度 (tS tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）； x F ——进料液组成，摩尔分数。 （1）全回流操作 在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图1所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。 图1 全回流时理论塔板数确定 （2）部分回流操作 部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为： A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线； B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)； C.在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线； D.由进料热状况求出q，过点f作出斜率为q/（q-1）的q线交精馏段操作线于点d，连接点d、b作出提馏段操作线； E.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止； G.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。 图2 部分回流时理论板数的确定 本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。 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 化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为： 需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取 。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为： 先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.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。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.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. 24.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。 25.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。 26.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。 27.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0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，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。 28.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。 29.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。化工原理精馏实验报告
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