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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（）。
9-6 某混合液含易挥发组分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D/F ；（2）采用回流比R=2时，精馏段的液气比L/V 及提馏段的气液比LV ；（3）采用R=4时，求L/V和LV。
假设混合物在塔内满足恒摩尔流条件。
解：由题易知24.0=F x ，1=q 95.0=D x 03.0=W x ，， (1) 由全塔物料衡算，得228.003.095.003.024.0=--=--=W D W F x x x x F D(2) 当R=2时，精馏段液相流量 L=RD 精馏段气相流量 V=(R+1)D667.01221)1(=+=+=+=∴R R D R RD V L 1=qFRD qF L L +=+=∴DR V F q V V )1()1(+==--=470.0228.012121)1(=++=++=++=∴D F R R F RD D R L V(3) 当R=4时，由上题解可得596.0228.014141)1(8.01441)1(=++=++=++==+=+=+=DFR R F RD D R L V R R D R RD V L9-7 苯-甲苯混合溶液中含苯摩尔分数0.3，预热至C ︒40以10kmol/h 的流量连续进入一精馏塔。
塔的操作压强为101.3kPa 。
塔顶馏出液中含苯摩尔分数95%，残液含苯摩尔分数为0.03，回流比R=3。
试求塔釜的蒸发量是多少？解：由题易知3,03.0,95.0,3.101,/10,40,3.0=====︒==R x x kPa P h kmol F C t x W D F F由气液平衡数据查得组成 3.0=F x 的苯-甲苯混合溶液泡点为C t s ︒=6.98，在平均温度C t t t S F ︒=+=3.69)(21，由附录查得苯与甲苯的有关物性：苯的摩尔热容 )/(148C kmol kJ C mA ︒⋅= 苯的摩尔汽化热 kmol kJ r A /33300= 甲苯的摩尔热容 )/(175C kmol kJ C mB ︒⋅= 甲苯的摩尔汽化热 kmol kJ r B /39200= 加料液的平均摩尔热容 )/(9.166)1(,C kmol kJ x C x C C F mB F mA p m ︒⋅=-+=平均汽化热261.1)406.98(374309.1661)(1/374307.0392003.033300)1(,=-⨯+=-+==⨯+⨯=-+=F s p m F B F A t t rCq kmolkJ x r x r r由全塔物料守恒得293.003.095.003.03.0=--=--=W D W F x x x x F Dhkmol F D hkmol F /93.2293.0/10=⨯=∴=hkmol D R V /72.1193.2)13()1(=⨯+=+=hk m o l Fq V V /33.1410)261.11(72.11)1(=⨯--=--=9-12 欲设计一连续精馏塔用以分馏含苯与甲苯各0.5的料液，要求馏出液中含苯0.96，残液中含苯不超过0.05（以上均为摩尔分数）。
蒸馏分析报告引言蒸馏是一种物质分离的常用方法，它基于物质在不同温度下的沸点差异，通过不同温度区域的汽化和冷凝过程来实现物质分离。
蒸馏分析报告将会对所分离的物质进行详细分析和描述，以便于了解其成分和性质。
实验目的本实验的目的是通过蒸馏分析的方法，对给定物质进行分离和鉴定。
具体目标包括：1.分离给定混合物中的不同组分；2.确定不同组分的沸点范围；3.分析和鉴定分离后的各组分。
实验方法1. 实验仪器和设备本实验使用的仪器和设备有：•蒸馏装置：包括蒸馏烧瓶、冷却器和收集瓶等；•加热设备：例如加热板或电热器等；•温度计：用于测量蒸馏过程中的温度变化；•其他实验器材：例如烧杯、试管等。
2. 实验步骤本实验的主要步骤如下：1.准备实验仪器和设备，确保其完好无损，并进行消毒和清洁；2.准备待分离的混合物，并标记；3.将混合物倒入蒸馏烧瓶中；4.设置加热设备，开始加热蒸馏烧瓶；5.监测温度变化，记录不同组分的沸点范围；6.收集分离后的各组分，并进行分析和鉴定。
实验结果根据实验过程和观察，我们得到了以下实验结果：1.从混合物中成功分离出了苯和甲苯两种成分；2.苯的沸点范围为 80-85℃；3.甲苯的沸点范围为 110-115℃。
结果分析与讨论根据分离和鉴定的结果，我们可以得出以下结论：1.本实验中所采用的蒸馏分析方法能够有效地分离混合物中的不同组分；2.苯和甲苯可以通过沸点的差异来分离；3.实验结果与理论值相符，表明所采用的分离和鉴定方法是可靠和准确的。
然而，本实验仍存在一些不确定因素和改进空间：1.实验过程中的温度测量可能存在一定误差；2.分离和鉴定所得沸点范围可能受到环境因素的影响，例如气压的变化；3.可以尝试使用其他分离和鉴定方法来验证结果的准确性。
结论本次蒸馏分析实验成功地分离了给定混合物中的苯和甲苯，并确定了它们的沸点范围。
实验结果与理论值相符，表明所采用的分离和鉴定方法是可靠和准确的。
然而，实验仍存在一些不确定因素和改进空间，可以进一步优化实验条件和使用其他分离和鉴定方法进行验证。
第九章 蒸馏1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*A p = kPa 及*B p ＝ kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为。
试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*B*A 总*B 总*A A 总*AA =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa8808.085.416.10785.4176.99*B*A *B =--=--=p p p p x 总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416.107*B *A ===p p α由气液平衡方程得()()8808.095.01571.295.095.01=-+=-+=y y y x α()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *BA *A =-+⨯=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。
苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为24.22035.1206032.6lg *A +-=t p58.21994.1343078.6lg *B +-=t p 式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。
苯—甲苯混合液可视为理想溶液。
（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则191.224.2206.9435.1206032.6lg *A =+-=p 得 37.155*A =p kPa同理 80.158.2196.9494.1343078.6lg *B =+-=p 15.63*B =p kPa4.03996.015.6337.15515.63100A ≈=--=x或 ()kPa04.100kPa 15.636.037.1554.0=⨯+⨯＝总p则 46.215.6337.155*B *A ===p p α 6212.04.046.114.046.2)1(1=⨯+⨯=-+=x x y αα（2）总压为p 总＝10 kPa通过试差，泡点为31.5℃，*A p =，*B p ＝203.3313.502.17==α 681.04.0203.214.0203.3=⨯+⨯=y随压力降低，α增大，气相组成提高。
第九章 蒸馏1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*A p =107.6 kPa 及*B p ＝41.85 kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。
试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*B*A 总*B 总*A A 总*AA =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa8808.085.416.10785.4176.99*B*A *B=--=--=pp p p x 总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416.107*B *A ===p p α由气液平衡方程得()()8808.095.01571.295.095.01=-+=-+=y y y x α()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *BA *A =-+⨯=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。
苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为 24.22035.1206032.6lg *A +-=t p 58.21994.1343078.6lg *B +-=t p式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。
苯—甲苯混合液可视为理想溶液。
（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa 对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa初设泡点为94.6℃，则191.224.2206.9435.1206032.6lg *A =+-=p 得 37.155*A =p kPa同理 80.158.2196.9494.1343078.6lg *B =+-=p 15.63*B =p kPa4.03996.015.6337.15515.63100A ≈=--=x或 ()kPa04.100kPa 15.636.037.1554.0=⨯+⨯＝总p则 46.215.6337.155*B *A ===p p α 6212.04.046.114.046.2)1(1=⨯+⨯=-+=x x y αα（2）总压为p 总＝10 kPa通过试差，泡点为31.5℃，*A p =17.02kPa ，*B p ＝5.313kPa203.3313.502.17==α 681.04.0203.214.0203.3=⨯+⨯=y随压力降低，α增大，气相组成提高。
3．在100 kPa 压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。
原料液处理量为100 kmol ，汽化率为0.44。
操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0+=x y 。
试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件56.044.01=-=q则 x x q x x q q y 273.125.1156.055.0156.056.011F -=---=---=由平衡方程 0.460.549y x =+ 联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045D F 0.440.44100n n ==⨯kmol = 44kmol%8.58%10055.0100735.044%100F F D =⨯⨯⨯=⨯=x n y n η （2）简单蒸馏44D =n kmol 56W =n kmolW 0.55F W 100d lnln 56x n x n y x==-⎰ 即 0.5490.5410.5798ln 0.540.5490.540.55W x -=-⨯解得 x W = 0.3785()()7683.03785.055.0445655.0W F D W F =-+=-+=x x n n x y %46.61%10055.01007683.044A =⨯⨯⨯=η简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。
已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。
解：（1）馏出液的流量和苯的收率hkmol 50h kmol 05.095.005.05.0100W D W F F n,D n,=--⨯=--=x x x x q q%95%1005.010095.050%100FF n,D D n,A =⨯⨯⨯=⨯=x q x q η（2）馏出液的最大可能流量当ηA =100%时，获得最大可能流量，即kmol/h 52.63 kmol/h 95.05.0100D F F n,Dmax n,=⨯==x x q q5．在连续精馏塔中分离A 、B 两组分溶液。
原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A 的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。
试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。
解：（1）馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算，可得kmol/h 43.2kmol/h 45.010096.096.0F F n,D D n,=⨯⨯==x q x q ()kmol/h1.8kmol/h 45.010096.01W W n,=⨯⨯-=x qn,W 1.80.033q =kmol/h=54.55 kmol/h ()n,D n,F n,W 10054.55q q q =-=-kmol/h=45.45 kmol/h 9505.045.452.43D ==x （2）精馏段操作线方程2604.0726.065.39505.065.365.211D +=+=+++=x x R x x R R y（3）提馏段的液相负荷()kmol/h 4.202kmol/h 10045.4565.2F n,D n,F n,L n,L n,=+⨯=+=+='q Rq qq q q6．在常压连续精馏塔中分离A 、B 两组分理想溶液。
进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92 ℃。
要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。
试求如下三种进料热状态的q 值和提馏段的气相负荷。
（1）40 ℃冷液进料； （2）饱和液体进料； （3）饱和蒸气进料。
已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg ，比热容为1.82 kJ/(kg ·℃)。
解：由题给数据，可得kmol/h .3972kmol/h 04.096.004.046.060W D W F Fn,D n,=--⨯=--=x x x x q q()kmol/h 32.61kmol/h 39.2760W n,=-=q（1）40 ℃冷液进料 q 值可由定义式计算，即 ()()255.1371409282.111F b P =-+=-+=r t t c q()()()()[]h 119.4kmol/ kmol/h 60255.1139.2718.211D n,=⨯--⨯+=--+='F q q R V（2）饱和液体进料 此时 q = 1().1kmol/h 041kmol/h 39.278.31D n,=⨯=+=='q R V V （3）饱和蒸气进料 q = 0().1kmol/h 44kmol/h 601.104F n,=-=-='q V V三种进料热状态下，由于q 的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。
饱和蒸气进料V ′最小。
7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。
原料液流量为50 kmol/h ，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。
已知精馏段操作线方程为y = 0.75x +0.238；q 线方程为y = 2-3x 。
试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值x q 及y q ；（4）提馏段操作线方程。
解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得75.01=+R R及238.01D =+R x 解得 R = 3，x D = 0.9522）进料热状况参数及原料液组成 由于31q q =--及21F =-qx解得 q = 0.75（气液混合进料），x F = 0.5（3）两操作线交点的坐标值x q 及y q 联立操作线及q 线两方程，即238.075.0+=x y 23y x =-解得 x q = 0.4699及y q = 0.5903（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为W V n,W n,V n,L n,x q q x q q y '''-'='式中有关参数计算如下：kmol/h68.24kmol/h 952.05.05094.0D F F n,A D n,=⨯⨯==x x q q η ()n,W n,F n,D 5024.68q q q =-=-kmol/h = 25.32 kmol/h0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0115d bx W x D c aex FyX习题8 附 图()()0592.032.255.05094.011Wn,F F n,A W =⨯⨯-=-=q x q x η()n,L n,D n,F 324.680.7550q Rq qq '=+=⨯+⨯kmol/h =111.54 kmol/h ()n,V n,L n,W 111.5425.32q q q ''=-=-kmol/h = 86.22 kmol/h则 111.5425.320.0592 1.2940.0173986.2286.22y x x ''=-⨯=- 8．在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。
要求馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。
操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。
解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。
习题8 附 表x0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0xx y 46.1146.2+=0 0.1150.214 0.381 0.513 0.621 0.7110.787 0.852 0.908 0.957 1.0在x –y 图上作出平衡线，如本题附图所示。
