化工原理第五章精馏题.docx

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化工原理第五章精馏题

化工原理第五章-精馏-题

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p、p[mmHg],按下述Antoine方程计算：

式中t为温度[℃]。

　　lgp=6.89740-1206.350/（t+220.237）

lgp=6.95334-1343.943/（t+219.237）

1.3某双组分理想物系当温度t=80℃时，p=106.7kPa，p=40kPa，液相摩尔组成为xA=0.4，试求:

（1）与此液相组成相平衡的汽相组成yA；

（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xD=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yD=?

（2）出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/VD=?

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+0.549

1.6某二元混合物原料中易挥发组分xF=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+1.5xF,试求:

（1）回流比R

（2）馏出液组成xD

（3）进料液的q值

（4）当进料组成xF=0.44时,精馏段操作线与

提馏段操作线的交点处xq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xD=0.97塔顶产品和xw=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xD。



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xD=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xw；

（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xD=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度α=4，进料组成为xF=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xF=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xD=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xD=96%，xw=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xF=0.52（摩尔分率,下同），要求塔顶产品组成xD=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xD=0.9,xw=0.1，xF=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，xF=0.45，xD=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Rmin。

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EO=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xF=0.6,xD=0.98,xw=0.05（皆为环氧乙烷的摩尔分率），R=1.5Rmin，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xD1=0.9，xD2=0.7（如图所示），已知xF=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·℃]；水的汽化潜热为552[kcal/kg]。

在1atm下,甲醇—水的平衡数据如下：

x

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.15

0.2

y

0

0.134

0.234

0.304

0.365

0.418

0.517

0.579

x

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

y

0.665

0.729

0.779

0.825

0.87

0.915

0.958

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，xF1=0.6（摩尔分率，下同）;F2=200kmol/h，xF2=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xF=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xD=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：

xn-1=0.43，xn=0.285，xn+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，xF=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xD=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Xw，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。

回流比为最小回流比的1.5倍，全塔效率为0.7，操作条件下物系的平衡关系见附图。

试求:

（1）完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置；

（2）若F、xF、Np为不变，欲提高此系统易挥发组分的回收率，试定性说明可采用的措施有哪些?

1.30用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设有再沸器，进料量为150kmol/h，其中含苯0.4（摩尔分率,下同），泡点进料，通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为92.20%，塔底产品中苯的组成为0.05，实际操作回流比R=2.43，已知操作条件下平衡关系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料。

试求:

（1）塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;

（2）该塔具有理论板数和进料位置;

（3）精馏段及提馏段液气比各为多少？

（4）因长期操作再沸器内结垢，试问对塔顶产质量有何影响?

如何才能维持

正常生产?

（设产品流量不变）。

1.31某两组分混合液用精馏分离，其易挥发组分在进料中浓度为50%（摩尔），泡点进料，系统的相对挥发度α=2，塔顶出料是进料量的60%（摩尔%），如现采有