9液体精馏习题精讲

化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏（⼀）测试⼀⼀．选择题1．蒸馏是利⽤各组分（）不同的特性实现分离的⽬的。

CA 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。

CA 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。

AA 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。

CA 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。

DA 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。

BA 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。

BA 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（）。

CA 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（）。

BA 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 = 0.6，要求塔顶x D 不⼩于0.9，则塔顶最⼤产量为（）。

(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 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（）。

AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的⼤⼩⽆法确定12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。

第9章 液体精馏（一）习题 相平衡9-1 总压为101.3kPa 下，用苯、甲苯的安托因方程，求：（1）温度为108℃及81℃时，苯对甲苯的相对挥发度；（2）用上述计算的相对挥发度的平均值αm ，计算苯-甲苯的汽液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较（列表）。

解：已知：苯（A ）-甲苯（B ）溶液，，，。

求：（1）；（2）表。

（1）t 1＝108℃时kPa P P A A 8.222348.28.2201081211031.6lg ==+-=︒︒，kPa P P B B 0.94972.15.2191081345080.6lg ==+-=︒︒，370.20.948.2221===︒︒B A P P αt 2＝81℃时018.28.220811211031.6lg =+-=︒A P ，kPa P A 33.104=︒604.15.219811345080.6lg =+-=︒B P ，kPa P B 19.40=︒596.219.4033.1042===︒︒B A P P α（2）相对挥发度的平均值为由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1所示。

表9-2-1最大误差为。

9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为：乙苯 t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg苯乙烯 tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg式中p °的单位是kPa ，t 的单位为℃。

试求：（1）塔顶总压为8kPa 时，组成为0.595（乙苯的摩尔分数）的蒸汽温度；（2）与上述汽相成平衡的液相组成。

解：已知：乙苯（A ）-苯乙烯（B ）溶液理想物系，P ＝8kPa ，y A ＝0.595，t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg ，tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg 。

求：（1）t ；（2）x A 。

第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。

已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。

试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。

解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。

处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。

若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。

第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。

已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。

试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。

解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。

处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。

若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。

1 一操作中的精馏塔，若保持D q x F 、、、F 不变，增大回流比R ，试分析W D x x W V L V L 、、、、、、''的变化趋势。

解：据题α、、、、、、1F N N D q x F 不变，R 增大，共已知8个条件，因此可分析W D x x 、等的变化趋势。

(1) W V L V L 、、、、''的变化趋势分析⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=↑--='↑+='↑+=↑=不变D F W F q V V qF L L D R V RD L )1()1( (2) W D x x 、的变化趋势分析利用M-T 图解法分析W D x x 、的变化趋势可先假设x D 不变，则W Dx Fx x /)(D F W -=也不变，结合R 增大，作出新工况下的二操作线，如图1-1所示的二虚线(原工况为实线，下同)，可知要完成新工况下的分离任务所需的理论板数比原来的要少(记为N 减小)，不能满足N 不变这个限制条件，因此“x D 不变”的假设并不成立，但已不难推知：若要满足N 不变，必有x D 增大，又从物料衡算关系得x W 减小，其结果如图1-2所示。

结论： ↓↑W D x x 、2 某分离二元混合物的精馏塔，因操作中的问题，进料并未在设计的最佳位置，而偏下了几块板。

若V R q x F '、、、、F 均同设计值，试分析W D x x W V L V L 、、、、、、''的变化趋势(同原设计时相比)。

解：根据已知条件，α、、、、、、N V R q x F 'F 不变，精馏段理论板数N 1增大，也已知8个条件，因此可分析W D x x 、等的变化趋势。

(1)W V L V L 、、、、''的变化趋势分析⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+='-=-=+=-+'=不变不变不变不变不变qF L L D V L D F W R V D F q V V )1/()1( (2) W D x x 、的变化趋势分析本题易于发生一种错觉：加料板下移使N 1增大、提馏段理论板数N 2减小，单从二段的分离能力来看，似乎应有x D 增大、x W 增大，但这个推论显然不符合物料衡算式W Dx Fx x /)(D F W -=。

第六章蒸馏本章学习要求1、掌握的内容（1）双组分理想物系的气液平衡，拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、气液相平衡图、挥发度与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用；（2）精馏分离的过程原理及分析；（3）精馏塔物料衡算、操作线方程及q线方程的物理意义、图示及应用；2、熟悉的内容（1）平衡蒸馏和简单蒸馏的特点；（2）精馏装置的热量衡算；（3）理论板数捷算法(Fenske方程和Gilliand关联图)；（4）非常规二元连续精馏塔计算(直接蒸汽加热、多股进料、侧线采出、塔釜进料、塔顶采用分凝器，提馏塔等)。

3、了解的内容（1）非理想物系气液平衡；（2）间歇精馏特点及应用；（3）恒沸精馏、萃取精馏特点及应用。

第六章 蒸馏1．正庚烷和正辛烷在110℃时的饱和蒸气压分别为140kPa 和64.5kPa 。

试计算混合液由正庚烷0.4和正辛烷0.6（均为摩尔分数）组成时，在110℃下各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸气组成。

（此溶液为理想溶液） 解：409.0591.011591.07.9456kPa 7.947.3856kPa 7.386.05.64kPa 564.0140=-=-=====+=+==⨯=⋅==⨯=⋅=A B A A B A B O B B A O A A y y P P y P P P x P P x P P2．在一连续精馏塔中分离苯－氯仿混合液，要求馏出液中轻组分含量为0.96（摩尔分数，下同）的苯。

进料量为75kmol/h ，进料中苯含量为0.45，残液中苯含量为0.1，回流比为3.0，泡点进料。

试求：（1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量和自塔釜上升的蒸气摩尔流量；（2）写出精馏段、提馏段操作线方程。

解：物料衡算：WD F Wx Dx Fx W D F +=+=则：1.096.045.07575⨯+⨯=⨯+=W D WD联立求解得：kmol/h 52.301.096.0)1.045.0(75)(=--⨯=--=W D W F x x x x F DW=F-D=75-30.52=44.48 kmol/h（1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量：kmol/h 56.9152.303=⨯=⋅=D R L自塔釜上生蒸汽的摩尔流量：kmol/h 1.12252.30)13()1(=⨯+=+=='D R V V （2）精馏段操作线方程：24.075.01396.0133111+=+++=+++=+n n D n n x x R x x R R y （3）提馏段操作线方程：提馏段下降液体组成：56.1667556.91=+=+='F L L0364.036.11.1221.048.441.12256.166'''1-=⨯-=-=+m m w m m x x x V W x V L y3．某连续精馏塔，泡点进料，已知操作线方程如下： 精馏段：y =0.8x +0.172 提馏段：y =1.3x -0.018试求：原料液、馏出液、釜液组成及回流比。

第9章 液体精馏一、填空1精馏过程是利用 部分冷凝 和 部分汽化 的原理而进行的。

精馏设计中，回流比越 大 ，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和将呈现 先降后升 的变化过程。

2精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 减小 （增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 增大 （增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 减小 （增大、减小），所需塔径 增大 （增大、减小）。

3分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 冷液体 进料的q 值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离 最远 , 分离所需的总理论板数 最少 。

4相对挥发度α=1，表示不能用 普通精馏分离 分离，但能用 萃取精馏或恒沸精馏分离 分离。

5某二元混合物，进料量为100kmol/h ，x F =0.6，要求得到塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为 66.7 kmol/h 。

6精馏操作的依据是 混合液中各组分的挥发度差异 ，实现精馏操作的必要条件包括 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸气 。

7负荷性能图有 五 条线，分别是 液相上限线 、 液相上限线 、 雾沫夹带线 、 漏液线 和 液泛线 。

8写出相对挥发度的几种表达式 =B A v v /=BB A A x p x p //=BA B A x x y y //=oB o A p p /。

二、选择1 已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为 C 。

A 1.1:1B 1:1.1C 1:1D 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 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x A=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成y A=0.7，相应的露点为t2，则⎽⎽⎽A⎽⎽⎽A t1=t2B t1<t2C t1>t2D 不确定4某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶x D不小于0.9，则塔顶最大产量为⎽⎽⎽B⎽⎽⎽。

精馏习题课例题1.一分离苯、甲苯的常压精馏塔，按以下三种方式冷凝(图1，图2，图3)，塔顶第一板上升蒸汽浓度为含苯0.8(摩尔分率)，回流比均为2。

(1)采用全凝器冷凝，在塔顶及回流处插二支温度计，测得温度分别为0t 、1t ，问0t 、1t 是否相等?为什么?并求0t 、1t 的值。

(2)在图1，图2，图3三种冷凝情况下，第一板浓度为1y 含苯0.8(摩尔分率)。

①比较温度1t 、2t 、3t 的大小；②比较回流液浓度1L x 、2L x 、3L x 的大小；③比较塔顶产品浓度1D x 、2D x 、3D x 的大小。

将以上参数分别按顺序排列，并说明理由。

(3)三种情况下精馏段操作线是否相同?在同一x y图上表示出来，并将三种情况下D x 、L x 、V x 的值在x y图上表示出来。

已知阿托因常数如下(阿托因方程为)/(lg 0T CB Ap，其中P 单位为mmHg ，T 单位为℃)：AB C 苯 6.89740 1206.35 220.237 甲苯6.9581343.91219.58例题2.用一连续精馏塔分离苯—甲苯混合液。

进料为含苯0.4(质量分率，下同)的饱和液体，质量流率为1000kg/h 。

要求苯在塔顶产品中的回收率为98%，塔底产品中含苯不超过0.014。

若塔顶采用全凝器，饱和液体回流，回流比取为最小回流比的 1.25倍，塔底采用再沸器。

全塔操作条件下，苯对甲苯的平均相对挥发度为 2.46，塔板的液相莫弗里(Murphree)板效率为70%,并假设塔内恒摩尔溢流和恒摩尔汽化成立。

试求：①塔顶、塔底产品的流率D 、W 及塔顶产品的组成x D ；②从塔顶数起第二块板上汽、液相的摩尔流率各为多少；③精馏段及提馏段的操作线方程；④从塔顶数起第二块实际板上升气相的组成为多少？例题3.如图所示，对某双组分混合液，分别采用简单蒸馏和平衡蒸馏方法进行分离，操作压力、原料液的量F 、组成x F 均相同。

第9章液体精馏（习题集）第9章液体精馏—.填充题1.精馏操作的依据是___________________, 实现精馏操作的必要条件是_____________________________, _________________________________.2.相对挥发度的定义为_______________________________, 用相对挥发度表达的气液平衡方程可写为_______________________. 根据相对挥发度的大小, 可用来___________________________, 若相对挥发度为1, 则________.3.在精馏操作中, 若降低操作压强, 则相对挥发度_____________, 塔顶温度_________, 塔釜温度_________________, 从平衡角度分析该分离过程_____________.4.q的定义为_______________________________, 饱和液体进料q为______,饱和蒸汽进料q为________________, 蒸汽是液体的2倍混合进料q 为____.5.某两组分物系, 相对挥发度为3, 在全回流下进行精馏, 若己知y n=0.4, 则y n+1为____________. 全回流操作通常适用于______________________________, _________________________________.6.精馏和蒸馏的区别在于_________________________; 平衡蒸馏和简单蒸馏的区别在于______________________________________________________. 7.在连续精馏中, 其他条件均不变, 仅加大回流比, 可以使塔顶产品浓度______, 塔底产品浓度____________. 若此时加热蒸汽量V不变, 产品量D 将_______________.8.某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275, 则该塔的操作回流比为_______, 馏出液组成为_________________.9.在总压为101.3kPa、温度为85℃下, A组分与B组分的饱和蒸汽压分别为116.9kPa和46kPa, 则其相对挥发度为______________, 平衡时液相组成xA为__________.为____________, 气相组成yA10.恒沸精馏与萃取精馏的共同点是_____________________________________,两者的主要区别是_________________________________________________,___________________________________.二. 选择题1. 两组分的相对挥发度越小, 则分离该体系( ).A.容易B.困难C.安全D.不安全2. 精馏塔的操作线是直线的原因( ).A.理论板假定B.理想物系C.塔顶泡点回流D.恒摩尔流假定3. 精馏塔中, 其气相组成关系为( ).A.y n+1>y n>y n-1B.y n+1<="" nC.y n+1=y n=y n-1D.不确定4. 某二元混合物, 若液相组成x A为0.45, 相应的泡点温度为t1, 气相组成y A为0.45, 相应的露点温度为t2, 则( ).A.t1<t2< p="">B. t1>t2C.t1=t2D.不能判断5. 操作中的精馏塔, 若选用的回流比小于最小回流比, 则( ).A.不能操作B.x D、x w均不变C. x D、x w均变大D.x D减小, x w增大6. 用某精馏塔分离两组分溶液, 规定产品组成为x D、x w, 当进料组成为x f1时, 相应回流比为R1, 进料组成为x f2时, 相应回流比为R2, 若x f1<="" f2,="" p="" 则(="" 进料热状态相同,="">A.R1=R2B.R1<r2< p="">C.R1>R2D.无法判断7. 用精馏塔完成分离任务所需理论塔板数为8块(包括塔釜), 若全塔效率为50%, 则塔内实际板数为( )块.A.16B.12C.14D.48.在常压下, 苯的沸点为80.1℃, 环已烷的沸点为80.73℃, 欲使该两组分得到分离, 宜采用( ).A.恒沸精馏B.普通精馏C.萃取精馏D.水蒸气精馏9.真空操作的精馏塔，若真空度降低，其它条件不变，则塔顶产品组成（）.A.变小B.变大C.不变D.不确定10.二元溶液连续精馏过程中，如进料状态发生改变，将引起（）发生变化.A.平衡线B.平衡线和精馏段操作线C.提馏段操作线和q线D.平衡线和q线三. 计算题1. 乙苯、苯乙烯混合物是理想体系, 纯组分的蒸汽压为:乙苯lgP A0=6.95719-1424.225/(t+213.21)苯乙烯lgP B0=6.95711-1445.58/(t+209.43)式中压力的单位为mmHg, 温度的单位为℃. 试求:(1)塔顶总压为60mmHg时, 组成为0.595(乙苯的摩尔分率)的蒸汽温度.(2)与上述气相成平衡的液相组成.2. 某混合物含易挥发组分0.24, 在泡点状态下连续送入精馏塔. 塔顶馏出液组成为0.95, 釜液组成为0.03(均为易挥发组分的摩尔分数). 试求:(1)塔顶产品的产出率.(2)采用回流比R=2时, 精馏段的液汽比及提馏段的液汽比.3. 某混合物中含易挥发组分0.10(摩尔分数, 下同). 以饱和蒸汽状态连续加入一精馏塔的塔釜. 塔的操作压力为760mmHg, 加料量为10kmol/h, 塔顶产品组成为0.90, 塔釜排出液组成为0.05. 试求:(1)塔顶全冷凝器的蒸汽冷凝量.(2)回流比R及精馏段的液汽比.4. 欲设计一连续精馏塔分离含苯和甲苯各50%的料液, 要求馏出液中含苯96%, 残液中含苯不高于5%(以上均为摩尔分数), 泡点进料, 选用的回流比为最小回流比的1.2倍, 物系的相对挥发度为2.5. 求理论塔板数及加料板位置.5.在一常压连续精馏塔中分离某理想溶液，已知x F=0.4, x D=0.95，R=1.5R min，q=1.2，α=2.0. 试计算由第2块板上升的气相组成y2.6.在连续精馏塔中，精馏段操作线方程为y=0.75x+0.215，q线方程为y=0.667-0.5x，α=2，塔底塔顶产品各占进料的一半，求：（1）x F、x W、x D。