第9章 化工原理液体精馏

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章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。

实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。

本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。

本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。

根据相平衡可以判断过程进行的可能性。

(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。

它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。

拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。

● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。

两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。

3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。

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。

第九章液体精馏1 ．精馏操作时，若Ｆ，ｘ ，ｑ，Ｒ均不变，而将塔顶产品量Ｄ增加，其结果是：（）。

（Ａ）ｘ 下降，ｘ 下降；（Ｂ）ｘ 下降，ｘ 上升；（Ｃ）ｘ 下降，ｘ 不变；（Ｄ）ｘ 不变，ｘ 下降。

2 ．某真空操作情馏塔，因故真空度减小，而Ｆ，Ｄ，ｘ ，ｑ，加料位置，回流比Ｒ都不变。

则塔底残液ｘ 变化为：（）（Ａ）变小（Ｂ）变大（Ｃ）不变（Ｄ）不确定3 ．精馏操作时，若Ｆ，Ｄ，ｘ ，ｑ，加料板位置，Ｒ都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成ｘ 变化为：（）（Ａ）变小（Ｂ）变大（Ｃ）不变（Ｄ）不确定4 ．精馏的操作线是直线，主要基于如下原因：（）（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。

5 ．操作中连续精馏塔，如采用回流比小于最小回流比，则（）（Ａ）ｘ，ｘ均增加（Ｂ）ｘ，ｘ均不变（Ｃ）不能操作（Ｄ）ｘ减小，ｘ增加6 ．两组份的相对挥发度越接近于 1 ，则表示分离该物系越____________（ A ）容易；（B ）困难；（ C ）完全；（ D ）不完全。

7 ．精馏设计时，若回流比 R 增加并不意味产品 D 减小，精馏操作时也可能有类似情况。

此话 ___________ 。

（ A ）对（ B ）错8 ．精馏设计时，采用相同的塔釜蒸发量，则冷液进料比热加料需要较少理论板数。

此话 _______（ 1 ）对（ 2 ）错9 ．某精馏塔的设计任务为：原料为 F 、 x f ，塔顶为 x D ，塔底为 x W ，若塔釜上升蒸汽量不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板 N T _____。

（ A ）增加（B ）减少（ C ）不变（ D ）不确定10 ．精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质，使上升汽相中的易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是由于 ________ 。

(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。