化工原理第五章精馏题
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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 90 100 110 120 130 131.8p0A760 1008 1335 1740 2230 2820 3020p0B144.8 208.4292.8 402.6 542.8 719 760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p0A 、p0B[mmHg],按下述Antoine方程计算：式中t为温度[℃]。
lg p0A=6.89740-1206.350/(t+220.237)lg p0B=6.95334-1343.943/(t+219.237)1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p0A =106.7kPa，p0B=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y1=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+0.5491.6 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。
1.8 现有一连续精馏塔只有精馏段，用于A、B两组分的分离。
已知A与B•的分子量分别为78与92，进料量为100[kg/h]，含A组成为10%(质量%以下同)，进料状态为饱和蒸汽自塔底送入，如图示。
如果要求馏出产品中A的组成为95%，残液中A的组成为1%,试求:(1) 塔顶馏出液的量、釜残液量及塔顶的蒸汽量各为多少[kg/h]?(2) 回流比R?(3) 写出该塔操作线的数值表达式。
1.9 在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程为y=-0.5x+1.5x F, 试求:(1) 回流比R(2)馏出液组成x D(3) 进料液的q值(4) 当进料组成x F=0.44时,精馏段操作线与提馏段操作线的交点处•x q值为多少? 并要求判断进料状态。
习题8附图1.10 一常压精馏塔将含苯0.4(摩尔分率以下同)的苯甲苯混合液1000[kg/h],分离为组成x D=0.97塔顶产品和x w=0.02的底部产品。
已知回流比R=3.7,进料温度为20℃，料液平均比热为159.2[kJ/kmol·℃]，在常压下苯的汽化潜热为30807[kJ/kmol]，甲苯汽化潜热为33320[kJ/kmol]。
试求：(1) 精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L[kmol/h];提馏段上升蒸汽量V′和下降的液体量L′[kmol/h];(2) 求塔顶冷凝器的热负荷；如使用水为冷却剂，且水初温为20℃，出口温度为50℃，求每小时耗水量[kg/h]?(3) 求再沸器的热负荷；设加热所用水蒸汽压强为2.5[kgf/cm2](绝压)，求蒸汽消耗量[kg/h]？(4) 写出提馏段操作线方程数值表达式。
1.11 在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为0.50(摩尔分率)，回流比R=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为-0.0187，求x D。
•1.12 由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40%(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成x D=0.84，塔顶采用全凝器，回流比R=3, 在操作条件下的平衡关系为y=0.45x+0.55，求:(1)塔釜液组成x w；(2)每小时能获得的馏出液量D。
1.13 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下：精馏段y=0.723x+0.263 习题12 附图提馏段y=1.25x-0.0187试求馏出液和釜液的组成及回流比。
若原料为饱和蒸汽进料，求其组成?1.14 某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成x D=0.9(摩尔分率)，二元系统相对挥发度α=4，进料组成为x F=0.5(摩尔分率)，回流比R=1时，求:(1) 离开第一块板的液相组成x1为多少?(2) 进入第一块板的气相组成y2为多少?(3) 两操作线交点d的气液组成?1.15 组成为x F=0.45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=0.95(以上均为摩尔分率)，易挥发组分回收率为95%，回流比R=1.5Rmin，•相对挥发度α=2.5,试求:(1) 原料中汽相和液相组成;(2) 列出提馏段操作线方程。
精馏设计型计算1.16 欲设计一连续精馏塔用以分离苯和甲苯各50%的料液,要求x D=96%，x w=5%(以下均为摩尔%)。
泡点进料，操作回流比R=3，系统相对挥发度为2.5，试用逐板计算法求所需的理论板数与加料板的位置。
1.17 某二元混合液的精馏操作过程如图所示。
已知原料以饱和液体状态直接加入塔釜，原料组成x F=0.52(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成x D=0.8，D/F=0.5•的操作条件下，物系的α=3.0，塔顶设全凝器，泡点回流。
若设计回流比R=3.0，•求为完成上述分离任务所需的理论板板数。
(操作满足恒摩尔流假定)。
习题17附图习题19附图1.18 乙烯—乙烷混合液于饱和蒸汽状态加入精馏塔中，回流比R=5，且已知x D=0.9 ,x w=0.1，x F=0.5(均为乙烯的摩尔分率)。
试用图解法求取所需的理论板数。
1.19 用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分离含甲醇为0.3，流量为100kmol/h的甲醇—水溶液，泡点进料,并要求塔顶产品含甲醇为0.95，塔底产品含甲醇为0.015(•以上均为摩尔分率),已知精馏段操作线为:y=0.6x+0.38;操作条件下的平衡关系如图所示，试求：(1) 塔顶及塔底的产品流量(kmol/h);(2) 塔的理论板数及进料位置:(3) 流入再沸器的液相流量及组成，离开再沸器的气相流量及组成。
1.20 用一连续精馏塔分离苯与氯苯混合物，x F=0.45，x D=0.95(以上均为摩尔分率)。
进料状态为汽液混合物,其中汽液比为1:2(摩尔比)。
苯与氯苯的平均相对挥发度α=4.6。
试求:(1) 原料中汽相和液相组成;(2) 最小回流比R min。
1.21 试用捷算法计算环氧乙烷—环氧丙烷连续精馏塔的理论板数与加料板位置。
如全塔效率E O=70%，求实际板数(釜可视为一块理论塔板)和实际加料板位置。
已知x F=0.6, x D=0.98,x w=0.05(皆为环氧乙烷的摩尔分率)，R=1.5R min，相对挥发度α=2.47，饱和液体进料。
1.22 今用连续精馏塔同时取得两种产品x D1=0.9，x D2=0.7(如图所示)，已知x F=0.4(•以上均为摩尔分率)，泡点进料，R=2，相对挥发度α=2.4，D1/D2=2(摩尔比)。
求精馏段所需的理论论板数。
(逐板计算法与图解法均可)。
1.23 现用连续精馏塔将含甲醇35%与水65%的混合液分离，以便得到含甲醇95%•的馏出液与含甲醇4%的残液(均为%摩尔)。
操作回流比R=1.5，料液温度为20℃，釜中用直接蒸汽加热，试用图解法求理论板数。
已知35%的甲醇水溶液泡点为78℃，比热为•0.•88 [kcal/kg·℃]；水的汽化x0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 y0 0.1340.2340.3040.3650.4180.5170.579x0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 y0.6650.7290.7790.8250.87 0.9150.958 1.0习题22附图习题24附图1.24 在常压连续精馏塔中分离A、B混合液(如图所示)。
•两股进料情况如下•:• F1=100kmol/h，x F1=0.6(摩尔分率，下同); F2=200kmol/h，x F2=0.2,均为饱和液体进料。
要求分离后馏出液中组分A 含量不小于0.8，釜液中组分A浓度不于0.02，操作回流比为2。
试求两股进料间的操作线方程。
精馏操作型计算1.25 一精馏塔有24层塔板(实际板数)，用于分离x F=0.5的苯—甲苯溶液。
全塔效率为50%，泡点进料，加料板位置为第14层板。
现要求x D = 0.98，再沸器最大蒸发能力V′=2.5[kmol/h]，求馏出液的最大产量。
1.26 为测定塔内塔板效率，在常压下对苯—甲烷物系进行全回流精馏。
待操作稳定后，测得相邻三层塔板的液相组成为：x n-1=0.43，x n=0.285，x n+1=0.173。
•相对挥发度α=2.46，求第n板和n+1板的板效率。
1.27 如图示的精馏塔具有一块实际塔板及一只蒸馏釜，原料予热到泡点，由塔顶连续加入，x F=0.20(摩尔分率,以下同)。
今测得塔顶产品易挥发组分的回收率为80%，且x D=0.28，系统的相对挥发度α=2.5。
试求该块塔板的板效率。
设蒸馏釜可视为一块理论塔板。
1.28 如图所示的苯—甲苯常压连续精馏塔，塔顶设置全凝器，泡点回流。
塔内有三层理论板，而且塔釜可视为一层理论板，每小时100kmol含苯50mol%•的苯—甲苯混合液，从第三层塔板以泡点状态加入。
塔顶产品含苯85kmol%，相平衡关系如图如示。
试求:(1)回流比R，塔底排出液组成X w，塔顶产品D及塔釜蒸发量V′；(2)当回流中断，进料情况及塔釜供热状况仍保持不变时，精馏塔处于什么状态?综合计算题1.29 拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分含量为40%(mol%下同•)，流量为100kmol/h 的料液，要求馏出液组成为92%，回收率为90%，料液为泡点进料。
