化工原理蒸餾部分模擬試題及答案

1、化工原理蒸儲(chǔ)部分模擬試題及答案一、填空1精儲(chǔ)過(guò)程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而進(jìn)行的。精儲(chǔ)設(shè)計(jì)中，回流比越大,所需理論板越仄一操作能耗增加，隨著回流比的逐漸增大,操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的總而呈現(xiàn)先降后升的變化M2精儲(chǔ)設(shè)計(jì)中，當(dāng)回流比增大時(shí)所需理論板數(shù)減?。ㄔ龃?、減小），同時(shí)蒸儲(chǔ)釜中所需加熱蒸汽消耗量增大（增大、減?。斃淠髦欣鋮s介質(zhì)消耗量減小（增大、減小），所需塔徑增大（增大、減?。?分離任務(wù)要求一定，當(dāng)回流比一定時(shí)，在5種進(jìn)料狀況中,冷液體進(jìn)料的q值最大，提福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)M。4相對(duì)揮發(fā)度a=1,表示不能用普通精微分離分離，但能用萃取精儲(chǔ)或恒沸精微分離

2、。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66.7kmol/h。6精儲(chǔ)操作的依據(jù)是混合液中各組分的揮發(fā)度差異，實(shí)現(xiàn)精儲(chǔ)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、i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。A1.1:1B1:1.1C1:1D0.1:12精微中引入回流，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(shuō)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組相中易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分同時(shí)

3、進(jìn)入汽相，但其中易揮發(fā)組分較多；D組相中易揮發(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(shí)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(diǎn)為t1,與之相平衡的汽相組成yA=0.7,相應(yīng)的露點(diǎn)為t2,則_A_At1=t2Bt1<t2Ct1>t2D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_。A60kmol/hB66.7kmol/hC90kmol/hD不能定5精儲(chǔ)操作時(shí)，若F、0xf、q、R加料板位置都不變，而將塔頂泡點(diǎn)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

4、確定6在一二元連續(xù)精微塔的操作中，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(diǎn)組分濃度B,塔底溫度C,塔底低沸點(diǎn)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，0=3,全回流條件下Xn=0.3,則yn-1=B。A0.9B0.3C0.854D0.7948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(diǎn)為t1,氣相組成為yA=0.4,相應(yīng)的露點(diǎn)組成為t2,則B。At產(chǎn)t2Bt1<t2Ct1>t2D不能判斷9某二元混合物，a=3,全回流條件下xn=0.3,則yn-i=DA0.9B0.3C0.854D0.79410精微的操作線是直線，主

5、要基于以下原因D。A理論板假定B理想物系C塔頂泡點(diǎn)回流D恒摩爾流假設(shè)11某篩板精微塔在操作一段時(shí)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BA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ffet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。C上升氣速過(guò)大B。D平衡線與q線A上升氣速過(guò)大會(huì)引起漏液B上升氣速過(guò)大會(huì)引起液泛會(huì)使塔板效率下降D上升氣速過(guò)大會(huì)造成過(guò)量的液沫夾帶14二元溶液連續(xù)精微計(jì)算中，進(jìn)料熱狀態(tài)的變

6、化將引起以下線的變化A平衡線B操作線與q線C平衡線與操作線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(guò)大B過(guò)量霧沫夾帶C塔板間距過(guò)小D過(guò)量漏液三、計(jì)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(shí)為xD,分凝時(shí)為y0。設(shè)該系統(tǒng)符合恒摩爾流的假定，試推導(dǎo)此時(shí)的精微段操作線方程。解：由精微段一截面與塔頂（包括分凝器在內(nèi)）作物料衡算。Vy=Lx+Dy0,若回流比為RntLDR1y=xy=xy0VVR1R1對(duì)于全凝時(shí)R1精微段操作線y=xXdR1R1可知：當(dāng)選用的回流比一致，且xD=y0時(shí)兩種情況的操作線完全一致。在yx圖

7、上重合，分凝器相當(dāng)于一塊理論板。2用一精微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(diǎn)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(duì)揮發(fā)度a=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xi為多少；(3)寫出提儲(chǔ)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)D M 0.9+WM 0.05 = FxF =100x0.5 =50(2)上述兩式聯(lián)立求解得W=47.06kmol/hD=52.94

8、kmol/h(2)第一塊塔板下降的液體組成因塔頂為全凝器，X1為多少;Xd 二 Vi：X11 （二一1）X10.91）V12.25-1.25 0.9= 0.80(3)寫出提福段操作線數(shù)值方程;VV =(R= 2.61 52.94 =138.17L'LqFuRDF=1.6152.94100185.23L.Wxw185.23.47.060.05ym1=.xmxm一VV138.17138.17=1.34xm-0.017（4）最小回流比。泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1,xq=xF=0.5q二 1 （： -1）xq2.25 0.51 1.25 0.5u 0.69212Rmin_ xd - VqVq 一汽0.9

9、-0.6921.0830.692-0.53精儲(chǔ)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。已知精儲(chǔ)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(diǎn)回流。試求：(1) 塔頂、塔底產(chǎn)品組成；(2) 全凝器中每小時(shí)冷凝蒸氣量；(3) 蒸播釜中每小時(shí)產(chǎn)生蒸氣量(4) 若全塔平均a=3.0,塔頂?shù)谝粔K塔板默弗里效率Emi=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RR+1)=0.833，R=5又“/巧廣。.,xd=0.90由物料衡算FXf=DXdWXw得xW=(1000.

10、5-500.9)/50=0.1（2）全凝器中每小時(shí)冷凝蒸氣量；V=（R+1）D=300kmol/h（3）蒸播釜中每小時(shí)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。Em%XD - X1= 0.6,XD = y1*:x 11 G -i)x iyi:-(:-1)y10.93-2 0.9-0.75故0.9一”=0.6X1=0.81y2=0.8330.810.15=0.8250.9-0.754在一常壓精儲(chǔ)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(duì)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

11、組成為0.4（摩爾分率），回流比為4,塔頂儲(chǔ)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）塔頂儲(chǔ)出液及塔釜采出液組成；（2）精微段操作線方程；（3）提儲(chǔ)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(shí)，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）塔頂儲(chǔ)出液及塔釜采出液組成；(a)0.97Fxf=Dxd0.95F(1 -Xf) -W(1 - Xw)(b)(c)F=D+W+150Dxd+WXw=Fxf=150父0.4=60(d)聯(lián)立（a）、（b）、（c）和（d）求解得:W=87.3km

12、ol/h,D=62.7kmol/hxw=0.0206,xd=0.928(2)精微段操作線方程；XD-=0.8xn0.1856R1n（3）提儲(chǔ)段操作線方程;ym1 = j.XmWXwV飽和蒸氣進(jìn)料，故 q=0 V'=（R+1）F,L 二L =DR(5)RD(R 1) -F回流比與最小回流比的比值;XD - yqyq 一汽Xqy =1 (： FXqRmin0.928 -0.4xm -WxW=1.534xm -0.011(R 1)D - Fq=0yqxq= 2.8160.4 -0.2125求由塔頂?shù)诙K板上升的氣相組成OEm%y -Vz片片y1 一 y2= 0.6,=Xf = 0.4= 0.

13、2125/Rmin =1.42-X1而y1 =全回流時(shí)，y2=X11 (: -1)X1曲y1二 X11 (- -1)X12.47y21 1.47y2y1=0.98,代入上式可得：y2=0.96935在一常壓精儲(chǔ)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,要求塔頂儲(chǔ)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(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)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H塔底殘液量W及組成Xw；（2）最小回流比；（3）精微段操作線方程；（4）提儲(chǔ)段操作線方程；（5）從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成

14、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；FX：得:1000 0.4 0.90.9=400 kmol / hW=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算Fxf=DxdWXWxW=(10000.4-4000.9)/600=0.0667（2）最小回流比;泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1,xq=xF=0.4Xq1 (- -1)Xq2.5 0.41 1.5 0.4=0.625iinXd -yq0.9-0.625yq -xq0.625-0.4= 1.22(3)精微段操作線方程；R-1.5Rmin=1.83RXdyn1xn=

15、0.646xn0.318R1R1(4)提儲(chǔ)段操作線方程；V=V=(R1)D=2.83400=1132L=LqF=RDF=1.834001000=1732_LWxW1732.6000.0667ym-1=.xmxm_VV11321132=1.53xm-0.0353(5)從與塔釜相鄰的塔板上下降的液相組成yw:Xw1 G -1)Xw2.5 0.06671 1.5 0.0667= 0.152由操作線方程ym1=1.53Xm-0.0353得yw=1.53x1-0.0353x；=0.0763(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,yq=xF=0.4mi

16、n二 Xq1 (: -1)Xq得Xq = 0.21_ Xd - yqYq 一汽0.9 -0.40.4-0.21= 2.63NtRRm6用一連續(xù)精儲(chǔ)塔分離苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40,塔頂儲(chǔ)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(duì)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xF,汽相組成為yF（均為摩爾分率）xF=0.421則一xF+-yF=0.4(1)332.5xF11

17、.5xF(2)聯(lián)立（1）式和（2）式，可得：xF=0.326yF=0.548(2)R_xD_yqRmin一yq-xq因q=2/3,2.5xy=11.5x聯(lián)立(3)和(4)可得：xq=0.326(3)(4)yq=0.548所以c0.95-0.5480.402Rmin=1.80.548-0.3260.222（3）精微段操作線方程為R=2X1.8=3.6yn1xnx2_=36x.095=0.783xn0.207R14.64.6y=xd=0.952.5x111.5x1x1=0.884由y2=0.783x1+0.207得y2=0.8990.899二年x2=0.7817有某平均相對(duì)揮發(fā)度為3的理想溶液，其

18、中易揮發(fā)組分的組成為同），于泡點(diǎn)下送入精儲(chǔ)塔中，要求儲(chǔ)出液中易揮發(fā)組分組成不小于分組成不大于2%,試用計(jì)算方法求以下各項(xiàng)：60%（摩爾百分率，以下90%,殘液中易揮發(fā)組(1)(2)(3)每獲得1kmol儲(chǔ)出液時(shí)原料液用量；若回流比R為1.5,它相當(dāng)于最小回流比的若干倍;回流比R為1.5時(shí)，精儲(chǔ)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儲(chǔ)出液量D=1kmol,在全塔范圍內(nèi)列總物料及易揮發(fā)組分的衡算，得：F=DW=1WFxF=DxDWxW或0.6F=0.9(1)0.02W(b)由上二式解得，收集1kmol

19、的儲(chǔ)出液需用原料液量為：F=1.52kmol(2)回流比為最小回流比的倍數(shù)以相對(duì)揮發(fā)度表示的相平衡關(guān)系為：y=二3(c)1(1-1)x12x當(dāng)Xf0.6時(shí)，與之平衡的氣相組成為：yq=3(0.6)=0.81812(0.6)0.9-0.818由于是泡點(diǎn)進(jìn)料，在最小回流比下的操作線斜率為：= 0.2730.9-0.6RminXD-yqRmin1XD-Xq因此解得Rmin=0.3761 5故操作回流比為最小回流比的5把4倍0.376(3) 精儲(chǔ)段理論板數(shù)當(dāng)回流比R=1.5,相對(duì)揮發(fā)度a為3時(shí)，精儲(chǔ)段的平衡關(guān)系為式C所示，操作線為:yn 1RXdXnR1R11.51.5 1xn -°- =

20、0.6xn 0.361.5 1(d)由于采用全凝器，故y1=Xd=0.9,將此值代入式c解得Xi=0.75。然后再利用式d算出y2,又利用式C算出X2,直至算出的X等于或小于Xf為止。茲將計(jì)算結(jié)果列于本例附表中。(4)上升到加料板的蒸汽相組成板的序號(hào)氣相組成y液相組成x提福段操作線方程為：10.90.75L qF/WXn -XA/20.810.587<0.6/ y =ZX2 -L qF -W L qF -W由于泡點(diǎn)進(jìn)料，故q=1。又L=RD=1.5kmol及W=F-D=1.52-1=0.52kmol將以上數(shù)據(jù)代入提儲(chǔ)段操作線方程：=1.5+1.52-x2-(0.52)(0.02)=1.208x/0.00416由題意知，料液加到