化工原理蒸餾部分模擬試題及答案.doc

化工原理蒸餾部分模擬試題及答案一、填空1精餾過程是利用 部分冷凝 和 部分汽化 的原理而進(jìn)行的。精餾設(shè)計中，回流比越 大 ，所需理論板越少，操作能耗 增加 ，隨著回流比的逐漸增大，操作費和設(shè)備費的總和將呈現(xiàn) 先降后升 的變化過程。2精餾設(shè)計中，當(dāng)回流比增大時所需理論板數(shù) 減小 （增大、減?。瑫r蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量 增大 （增大、減小），塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量 減小 （增大、減?。?，所需塔徑 增大 （增大、減?。?。3分離任務(wù)要求一定，當(dāng)回流比一定時，在5種進(jìn)料狀況中, 冷液體 進(jìn)料的q值最大，提餾段操作線與平衡線之間的距離 最遠(yuǎn) , 分離所需的總理論板數(shù) 最少 。4相對揮發(fā)度=1，表示不能用 普通精餾分離 分離，但能用 萃取精餾或恒沸精餾分離。5某二元混合物，進(jìn)料量為100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔頂xD不小于0.9，則塔頂最大產(chǎn)量為 66.7 kmol/h 。6精餾操作的依據(jù)是 混合液中各組分的揮發(fā)度差異 ，實現(xiàn)精餾操作的必要條件包括 塔頂液相回流 和 塔底上升蒸氣 。7負(fù)荷性能圖有 五 條線，分別是 液相上限線 、 液相上限線 、 霧沫夾帶線 、 漏液線 和 液泛線 。二、選擇1 已知q=1.1，則加料中液體量與總加料量之比為 C 。A 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 D 0.1:12 精餾中引入回流，下降的液相與上升的汽相發(fā)生傳質(zhì)使上升的汽相易揮發(fā)組分濃度提高，最恰當(dāng)?shù)恼f法是 D 。A 液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相； B 汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相； C 液相中易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分同時進(jìn)入汽相，但其中易揮發(fā)組分較多；D 液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相和汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相必定同時發(fā)生。3 某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分，液相組成xA=0.6，相應(yīng)的泡點為t1，與之相平衡的汽相組成yA=0.7，相應(yīng)的露點為t2，則_A_A t1=t2 B t1t2 D 不確定4某二元混合物，進(jìn)料量為100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔頂xD不小于0.9，則塔頂最大產(chǎn)量為_B_。A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定5精餾操作時，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不變，而將塔頂泡點回流改為冷回流，則塔頂產(chǎn)品組成xD變化為_B_A 變小 B 變大 C 不變 D 不確定6在一二元連續(xù)精餾塔的操作中，進(jìn)料量及組成不變，再沸器熱負(fù)荷恒定，若回流比減少，則塔頂溫度 A ，塔頂?shù)头悬c組分濃度 B ，塔底溫度 C ，塔底低沸點組分濃度 A 。A 升高 B 下降 C 不變 D 不確定7某二元混合物，a=3，全回流條件下xn=0.3，則yn-1=_B_。A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.7948 某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分，液相組成xA=0.4，相應(yīng)的泡點為t1，氣相組成為yA=0.4，相應(yīng)的露點組成為t2，則 B 。A t1=t2 B t1t2 D 不能判斷9某二元混合物，a=3，全回流條件下xn=0.3，則yn-1= D A 0.9 B 0.3 C 0.854 D 0.79410精餾的操作線是直線，主要基于以下原因 D 。 A 理論板假定 B 理想物系 C 塔頂泡點回流 D 恒摩爾流假設(shè) 11某篩板精餾塔在操作一段時間后，分離效率降低，且全塔壓降增加，其原因及應(yīng)采取的措施是 B 。A 塔板受腐蝕，孔徑增大，產(chǎn)生漏液，應(yīng)增加塔釜熱負(fù)荷B 篩孔被堵塞，孔徑減小，孔速增加，霧沫夾帶嚴(yán)重，應(yīng)降低負(fù)荷操作 C 塔板脫落，理論板數(shù)減少，應(yīng)停工檢修D(zhuǎn) 降液管折斷，氣體短路，需更換降液管 12板式塔中操作彈性最大的是 B 。 A篩板塔 B 浮閥塔 C 泡罩塔13下列命題中不正確的為 A 。A上升氣速過大會引起漏液 B 上升氣速過大會引起液泛 C上升氣速過大會使塔板效率下降 D 上升氣速過大會造成過量的液沫夾帶14二元溶液連續(xù)精餾計算中，進(jìn)料熱狀態(tài)的變化將引起以下線的變化 B 。A平衡線 B 操作線與q線 C平衡線與操作線 D 平衡線與q線15下列情況 D 不是誘發(fā)降液管液泛的原因。A液、氣負(fù)荷過大 B 過量霧沫夾帶 C塔板間距過小 D 過量漏液三、計算1某塔頂蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的氣、液兩相互成平衡。氣相作產(chǎn)品，液相作回流，參見附圖。塔頂產(chǎn)品組成為：全凝時為，分凝時為。設(shè)該系統(tǒng)符合恒摩爾流的假定，試推導(dǎo)此時的精餾段操作線方程。解： 由精餾段一截面與塔頂（包括分凝器在內(nèi)）作物料衡算。 1 2yo分凝器， 若回流比為R 則 y1對于全凝時 xD精餾段操作線 可知：當(dāng)選用的回流比一致，且時兩種情況的操作線完全一致。在圖上重合，分凝器相當(dāng)于一塊理論板。2用一精餾塔分離二元液體混合物，進(jìn)料量100kmol/h，易揮發(fā)組分xF=0.5，泡點進(jìn)料，得塔頂產(chǎn)品xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆摩爾分率），操作回流比R=1.61，該物系平均相對揮發(fā)度=2.25，塔頂為全凝器，求：(1) 塔頂和塔底的產(chǎn)品量（kmol/h）；(2) 第一塊塔板下降的液體組成x1為多少；(3) 寫出提餾段操作線數(shù)值方程；(4) 最小回流比。解：（1）塔頂和塔底的產(chǎn)品量（kmol/h）； F=D+W=100 （1） （2）上述兩式聯(lián)立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h（2）第一塊塔板下降的液體組成x1為多少； 因塔頂為全凝器， （3）寫出提餾段操作線數(shù)值方程； 則 （4）最小回流比。泡點進(jìn)料，q=1, 3一精餾塔，原料液組成為0.5（摩爾分率），飽和蒸氣進(jìn)料，原料處理量為100kmol/h，塔頂、塔底產(chǎn)品量各為50kmol/h 。已知精餾段操作線程為y=0.833x+0.15，塔釜用間接蒸氣加熱，塔頂全凝器，泡點回流。試求： （1） 塔頂、塔底產(chǎn)品組成；（2） 全凝器中每小時冷凝蒸氣量；（3） 蒸餾釜中每小時產(chǎn)生蒸氣量（4） 若全塔平均=3.0，塔頂?shù)谝粔K塔板默弗里效率Eml=0.6，求離開塔頂?shù)诙K塔板的氣相組成。解：（1）塔頂、塔底產(chǎn)品組成； 因 ， R=5 又 ， 由物料衡算 得 （2）全凝器中每小時冷凝蒸氣量； V=（R+1）D=300kmol/h（3）蒸餾釜中每小時產(chǎn)生蒸氣量； q=0，V=V - F=300 -100=200kmol/h（4）求離開塔頂?shù)诙K塔板的氣相組成。 ， 故 4在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱，平均相對揮發(fā)度為2.47，飽和蒸汽進(jìn)料。已知進(jìn)料量為150kmol/h，進(jìn)料組成為0.4（摩爾分率），回流比為4，塔頂餾出液中苯的回收率為0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率為0.95。試求：（1）塔頂餾出液及塔釜采出液組成；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程；（4）回流比與最小回流比的比值；（5）若全回流操作時，塔頂?shù)谝粔K塔板的氣相默弗里板效率為0.6，全凝器液相組成為0.98，求由塔頂?shù)诙K板上升的氣相組成。 解：（1）塔頂餾出液及塔釜采出液組成； 由 （a） （b） F=D+W+150 （c） （d）聯(lián)立（a）、（b）、（c）和（d）求解得： W=87.3kmol/h， D=62.7kmol/h xW=0.0206， xD=0.928（2）精餾段操作線方程； （3）提餾段操作線方程； 飽和蒸氣進(jìn)料，故 q=0 ， 則 （4）回流比與最小回流比的比值； q=0， 由 得 ， （5）求由塔頂?shù)诙K板上升的氣相組成。 ， 而 全回流時， ， 代入上式可得： 5在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為1000kmol/h，含苯0.4，要求塔頂餾出液中含苯0.9（以上均為摩爾分率），苯的回收率不低于90%，泡點進(jìn)料，泡點回流。已知a=2.5，取回流比為最小回流比的1.5倍。試求：（1）塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成xw；（2）最小回流比；（3）精餾段操作線方程；（4）提餾段操作線方程；（5）從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成為多少？（6）若改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用（4）中所用回流比，所需理論板數(shù)為多少？解：（1）塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成xw； 由 ，得： W=F- D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算 得 （2）最小回流比； 泡點進(jìn)料，q=1, (3) 精餾段操作線方程； (4) 提餾段操作線方程； 則 （5）從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成 由操作線方程 得 （6）若改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用（4）中所用回流比，所需理論板數(shù)又為多少。飽和蒸氣進(jìn)料， q=0，由 得 因 ， 故 6 用一連續(xù)精餾塔分離苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40，塔頂餾出液中含苯0.95（以上均為摩爾分率）。原料液為氣液混合進(jìn)料，其中蒸汽占1/3（摩爾數(shù)比）。苯-甲苯的平均相對揮發(fā)度為2.5，回流比為最小回流比的2倍，試求：（1） 原料液中汽相及液相的組成；（2） 最小回流比；（3） 若塔頂采用全凝器，求從塔頂往下數(shù)第二快理論板下降的液體組成。解：（1）設(shè)原料液液相組成為，汽相組成為（均為摩爾分率）則 （1） （2）聯(lián)立（1）式和（2）式，可得： （2） 因 q=2/3， （3） （4） 聯(lián)立（3）和（4） 可得： 所以 （3）精餾段操作線方程為 R=21.8=3.6 則 由 得 7有某平均相對揮發(fā)度為3的理想溶液，其中易揮發(fā)組分的組成為60%（摩爾百分率，以下同），于泡點下送入精餾塔中，要求餾出液中易揮發(fā)組分組成不小于90%，殘液中易揮發(fā)組分組成不大于2%，試用計算方法求以下各項：（1） 每獲得餾出液時原料液用量；（2） 若回流比為1.5，它相當(dāng)于最小回流比的若干倍；（3） 回流比為1.5時，精餾段需若干層理論板；（4） 假設(shè)料液加到板上后，加料板上溶液的組成不變，仍為0.6，求上升到加料板上蒸汽相的組成。解 （1） 原料液用量依題意知餾出液量，在全塔范圍內(nèi)列總物料及易揮發(fā)組分的衡算，得： 或 由上二式解得，收集的餾出液需用原料液量為： （2） 回流比為最小回流比的倍數(shù)以相對揮發(fā)度表示的相平衡關(guān)系為： 當(dāng)時，與之平衡的氣相組成為： 由于是泡點進(jìn)料，在最小回流比下的操作線斜率為： 因此解得 故操作回流比為最小回流比的倍（3） 精餾段理論板數(shù)當(dāng)回流比，相對揮發(fā)度為3時，精餾段的平衡關(guān)系為式所示，操作線為： 由于采用全凝器，故，將此值代入式解得。然后再利用式算出，又利用式算出，直至算出的等于或小于為止。茲將計算結(jié)果列于本例附表中。板的序號氣相組成液相組成120.9 0.810.750.5870.6（4） 上升到加料板的蒸汽相組成提餾段操作線方程為： 由于泡點進(jìn)料，故。又 及 將以上數(shù)據(jù)代入提餾段操作線方程：由題意知，料液加到板上后，板上液相組成仍為0.6，故上升到加料板的蒸汽相組成為：8用常壓精餾塔分離某二元混合物，其平均相對揮發(fā)度為a=2，原料液量F=10kmol/h，飽和蒸氣進(jìn)料，進(jìn)料濃度xF=0.5（摩爾分率，下同），餾出液濃度xD=0.9，易揮發(fā)組份的回收率為90%，回流比R=2Rmin，塔頂為全凝器，塔底為間接蒸氣加熱，求：（1）餾出液量及釜殘液組成？（2）從第一塊塔板下降的液體組成x1為多少？（3）最小回流比？（4）精餾段各板上升的蒸氣量為多少km