C++在精馏塔的理论板计算中的应用
理论板数的计算
式中 N 即为全回流时所需的最少理论板数 Nmin。 若取平均相对挥发度
N 1
1 2 N 1
N min
DW
x A xA lg x x B D B W 1 lg
1
提馏段操作线方程
y m 1 Wx W 144 L' 48 0.0667 ' xm x 1.5x m 0.033 m 96 96 V V'
x y y 2.47 1.47y
（b）
相平衡方程
( 1 )y
（ c）
联立方程(a),(b)及(c)，可自上而下逐板计算所需理论板数。对塔顶全凝器有 y1=xD=0.9 x2 (c) (c)
逐板计算法 根据苯的回收率计算塔顶产品流量
D
Fx F
xD
0.9 80 0.4 32kmol / h 0.9
则
W F D 80 32 48kmol / h
xW
Fx F Dx D 80 0.4 32 0.9 0.0667 W 48
已知R=2，所以精馏段操作线方程为
0.8 1.0
Rmin，N=∞
R Rmin R1
R=∞，Nmin
简捷算法求理论板数的步骤
①根据物系性质及分离要求，求
出 Rmin，并选择适宜的 R；
②求 Nmin。对于接近理想物系的
溶液,可用Fenske方程计算；
③计算出 (R-Rmin)/(R+1)，查吉利
N N min N 2
兰图得 (N-Nmin)/(N+2) ，即可求 得所需的 N；
GLL
多组分精馏的简捷计算和逐板计算举例
0.59842 0.000984
w
lg 6.24
1
4.6
塔釜温度17℃，利用气相中的烷烃冷凝提供塔釜中需要的热 量，可以认为是塔顶部分冷凝，塔釜泵厢式循环。
最小回流比：
ibzi 1 q
ib
ib xdi
ib
Rm
1
其中需要注意的问题： zi是题面中的数据；1-q=0.36；采用牛顿迭代法；b组分选 取（i—C40挥发度最小）；采用全塔平均温度-39℃和压力
C10 : yn1 0.3026xn 0.5279
C2 : yn1 0.3026xn 0.1353
C20 : yn1 0.3026xn 0.0204
相 平 衡 方 程 中 的 ib 是 精 馏 段 平 均 温 度 下 的
值： 95 60 77.50C ，（进料温度与塔顶温度的平均值）
⑦逐板计算 相平衡方程与操作线方程交替运用。
精馏段相平衡方程：xi
yi ib yi ib
xi 1
手算 0.005，计算机计算 0.0001
精馏段操作线方程：yn1,i
R R
1
xn,i
1 R
1
xd
,i
R 0.434
yn1,i 0.3026xn,i 0.6974xd,i
H2 : yn1 0.3026xn 8.7175103
⑥确定进料位置 因为是气液相进料，可以采用芬斯克公式计算精馏段塔板数 塔顶温度：-95℃；进料温度：-60℃；塔釜温度：17℃ 从塔顶温度与进料温度相差不大，可以判断精馏段塔板数不 会太多，采用全塔的平均温度计算误差会很大。所以，采用 塔顶温度和进料温度的平均值 95 60 77.50C 来计算。
yi ib
蒸馏试题
精 馏 试 题一、填空题1、蒸馏是分离__均相液体混合物___的一种方法。
2、蒸馏是利用溶液中各组分 挥发度（沸点） 的差异, 使各组分得到分离。
3、 精馏过程是利用__组分多次部分汽化___和___组分多次部分冷凝化___的原理进 行完成的。
4、在总压为101.3Kpa ，温度为95℃下，苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为Kpa P A 7 . 155 0 = 、 Kpa P B 3 . 630 = ，则平衡时苯的液相组成为x =_0.41_，气液组成为 y =__0.63_，相对挥发度a =__2.46__。
5、溶液中两组分____挥发度____之比，称为相对挥发度，理想溶液中相对挥发度 等于两纯组分的_饱和蒸汽压__之比。
6、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 泡点 温度。
7、按操作压力不同，蒸馏分为__常压____、___加压___和减压蒸馏。
8、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为 露点 温度。
9、表示任意两块相邻塔板之间 蒸汽组成和回流液之间的关系式，称为_操作线_方程。
10、对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度 越低。
11、对于二元理想溶液, 若重组分含量 越低 ，则泡点温度越低。
12、精馏塔求理论塔板，通常有__逐板计算法__和___图解法___。
13、回流是维持精馏塔连续而稳定操作的__必要条件__，没有回流整个操作将__ 无法操作___。
14、确定回流比的原则是使__操作费用___和__设备费用___之和为最小。
15、对于二元理想溶液，相对挥发度大, 说明该物系 容易分离。
16、根据经验，回流比常取最小回流比的_（1.1~2）倍___。
17、对于二元理想溶液，a 大, 说明该物系 容易分离。
18、对于二元理想溶液， x y - 图上的平衡曲线离对角线越近, 说明该物系 不容易 分离 。
19、精馏塔泡点进料时， = q _1_____，冷液体进料时， = q __大于1___。
精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)
（不包括塔釜） （包括塔釜）
2、图解法 图解法求理论塔板数的基本原
理与逐板计算法相同，所不同的 是用相平衡曲线和操作线分别代 替相平衡方程和操作线方程。用 图解法求理论塔板层数的具体步 骤如下：
（1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
（3）绘直角梯级 从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨 过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间 作直角梯级，直至梯级的垂线达到或跨过(xW,xW)点为止。 梯级总数即为所需的理论塔板数（包括塔釜）。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目八 蒸馏及设备操作
南京科技职业学院
项目八：精馏及设备操作
任务2：精馏过程工艺参数的确定 ---理论塔板数计算 回流比计算
南京科技职业学院 化学工程系
一、理论塔板数计算
（一）理论塔板概念 若汽液两相能在塔板上充分接触，使离
开塔板的汽液两相温度相等，且组成互为平 衡，则称该塔板为理论塔板。
❖ 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所 需的理论板层数及进料板位置。
（三）实际塔板数确定 全塔效率 在指定的分离条件 下，所需的理论塔板 数NT（不包括塔釜） 与实际塔板数N之比 称为全塔效率，用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
y3
xn-1
精馏段操作线方程
yn
yn
相平衡方程求
xn≤ xd
直到xn xd（xd为两段操作线交点坐标x数值）时，说明第n 层板为加 料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。
化工原理课程设计_乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计 (1)
第一章：塔板的工艺设计一、精馏塔全塔物料衡算F:进料量（kmol/s ） F x :原料组成（摩尔分数，同下） D:塔顶产品流量（kmol/s ） D x :塔顶组成 W:塔底残液流量（kmol/s ） ：W x 塔底组成原料乙醇组成：%91.8%10018/8046/2046/20x =⨯+=F塔顶组成：%98.85%10018/646/9446/94=⨯+=D x塔底组成：%12.0%10018/7.9946/3.046/3.0=⨯+=W x进料量：F=25万吨/年=4706.036002430010182.01462.0102543=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⨯（kmol/s ） 物料衡算式为：F=D+W Fx F =Dx D +W W x 联立带入求解：D=0.0482 kmol/s W=0.4424 kmol/s二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1. 温度利用表中数据由差值法可求得t F 、t D 、t W①t F :21.791.80.89t 66.921.77.860.89F --=--, t F =87.41 ℃②t D :72.7498.8541.78t 72.7443.8941.7815.78--=--D ， t D =78.21 ℃③t W ：12.0100t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.82221.7841.872t t t 1=+=+=F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.93272.9941.872t t t 2=+=+=F W ℃ 2. 密度已知：混合液密度：B B A A Lραραρ+=1(α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：004.22TP MP T V =ρ塔顶温度：t D =78.21 ℃ 气相组成43.8910015.7821.7843.8915.7815.7841.78y --=--D D y ：， %88.86=D y进料温度：t F =87.41℃ 气相组成FF y 10091.3841.870.8975.4391.387.860.89y --=--：， %26.42y =F塔底温度：t W =99.72℃气相组成WW y 100072.991000.1705.95100y --=--：， W y =1.06%⑴ 精馏段液相组成1x ：1x =2x x FD +, %445.47x 1= 气相组成2y y y y 11FD +=：, %545.64y 1= 所以 286.31)4745.01(184745.0461=-⨯+⨯=L M kg/mol 074.36)6455.01(186455.0462=-⨯+⨯=L M kg/mol三、理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液两相平衡，而且上液相组成均匀。
精馏塔理论板计算
精馏塔理论板计算精馏塔是一种重要的分离设备，广泛应用于石油化工、化学工程、食品工业等领域。
精馏塔的设计和计算涉及多个方面，包括塔型选择、传热、质量传递、能量平衡等等。
下面我们将重点介绍精馏塔的理论板计算。
在精馏过程中，将混合物加热至汽化温度后，引入精馏塔顶部。
混合物在塔内上升时，会发生质量传递与能量转移，使得不同组分在塔内逐渐分离。
在塔内设置一些平行分离表面，称为理论板，用于增加塔内相对运动，增强分离效果。
理论板数的计算是精馏塔设计的一项关键工作。
理论板数决定了塔的高度和尺寸，直接关系到精馏塔的经济性和操作性能。
一般来说，塔板数越多，分离效果越好，但也会增加塔的复杂性和成本。
因此，确定适当的理论板数非常重要。
常用的理论板计算方法有剪切力方法、传质阻力方法和蒸汽平衡法。
其中，剪切力方法是最常用的一种方法。
剪切力方法通过计算流体在理论板上的剪切力来确定塔板数。
该方法的基本原理是，在理论板上，当上升相和下降相的速度逐渐相等时，流体单位质量通过塔板上的剪切应力会阻碍下一板的流体上升，从而形成塔板。
因此，通过剪切力的大小，可以推导出理论板数。
剪切力方法的计算步骤如下：1.确定需要分离的组分物质和混合物的性质参数，包括物质的相对挥发度、密度、粘度等。
2.根据塔板上升流体和下降流体的速度差异，计算剪切力。
剪切力的计算公式为：F=ρL×g×(Ud-Uu)其中，F为塔板上的剪切力，ρL为流体密度，g为重力加速度，Ud 为下降相（液相）速度，Uu为上升相（气相）速度。
3.根据剪切力的大小，选择适当的理论板间距。
根据经验公式或实验数据，可以确定不同剪切力值对应的理论板间距。
4.根据塔高度和理论板间距，计算理论板数。
塔高度H除以理论板间距L，即可得到理论板数N。
需要注意的是，精馏塔的理论板计算还需要考虑一些其他因素，如进料浓度、热力学性质、操作压力等等。
因此，在实际设计中，还需要结合具体情况进行综合考虑和优化。
精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)最新实用版
（三）实际塔板数确定 全塔效率 在指定的分离条件 下，所需的理论塔板 数NT（不包括塔釜） 与实际塔板数N之比 称为全塔效率，用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
❖ 课后思考题
❖ 逐板计算法和图解法求算理论塔板数都是基于恒摩尔流假 定，而假定的主要条件是组分的摩尔汽化潜热相等。对组 分的摩尔汽化潜热相差较大物系，就不能用基于恒摩尔假 定的方法求取理论塔板数。
感谢观看
如此重复计算直至x m xW为止。
理论塔板数与哪些参数有关？ 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所需的理论板层数及进料板位置。 理论塔板数常见的确定方法有逐板计算法和图解法 全回流和最少理论塔板数
Rmin
xD yq
yq xq
二、回流比计算
3. 适宜回流比
分析回流比大小对精馏设备费用和操作费用的 影响。以精馏过程的设备费用与操作费用之和最 小为原则来确定适宜回流比。一般取最小回流比 的1.1~2.0倍。
❖ 应该采用什么方法求理论塔板数？请查阅有关书籍。
二、回流比计算
1. 全回流和最少理论塔板数
回流比的最大极限，此时操作过程没有产品， 操作线斜率为1，对应的塔板数为最少，仅用于 精馏开车阶段和科研工作。
二、回流比计算
2. 最小回流比
用图解法求回理论流塔板比层数的最具体小步骤极如下：限，对应的塔板数为无穷多，确
（1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
（3）绘直角梯级 从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨
过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间
理论塔板数的计算方法
算。
提馏段操作线方程：
yn1
L L W
xn
W L W
xw
，得到yn+1 。
相平衡方程：yn1
1
(
xn1 1) xn 1
知识点编号：ZYKC20112902040703
理论塔板数与计算方法
在“2_4_3_4_双组分理想溶液气液相平衡关系” 知识点中，了解到双组分理想溶液的气液相平 衡关系，可用x-y图表示，当理想溶液的组分确 定和压力确定，气液相平衡关系曲线确定，如 图1所示。 在“2_4_6_3_最小回流比、最适宜回流比”知 识点中，了解到精馏塔操作对回流比有一个下 限要求，即最小回流比。根据最小回流比，可 确定最适宜回流比。最适宜回流比为最小回流 比的（1.1~2）倍。 在“2_4_6_4_部分回流操作时物料衡算”知识 点中，学习了恒摩尔流假定，包括恒摩尔气流 和恒摩尔溢流。进行物料衡算可得到精馏段操 作线方程和提馏段操作线方程。
图1 双组分理想溶液的气液相平衡关系曲线
精馏段操作线方程：
yn1
R R 1
xn
xD R 1
提馏段操作线方程：
ym' 1
L' L'W
xm'
W L'W
xW
在“2_4_7_1_混合物进料的热状况对精馏过程 的影响”知识点中，了解到进料热状态有五种， 即冷液进料、饱和液体进料、气液混合物进料、 饱和蒸气进料和过热蒸气进料。不同进料热状 态可用热状态参数q表示，对进料板进行物料衡 算，可获得进料方程（q线方程）：
一、理论塔板、理论塔板数
2.理论塔板数
理论塔板数，是指针对已知原料（组分x-y，组成xF，进料状态q），选定 一个适宜回流比（R），到达目标分离任务（xD，xW确定）所需要的理论 板数量。
化工原理实验思考题答案
实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定⑴ 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。
⑵ 求解q 线方程时，C p ，m ，γm 需用何温度？ 答：需用定性温度求解，即：2)(b F t t t +=⑶ 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？如何防止溶液瀑沸？如何处理？答；① 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。
② 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。
③ 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。
⑷ 取样分析时，应注意什么？答：取样时，塔顶、塔底同步进行。
分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。
⑸ 写出本实验开始时的操作步骤。
答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。
②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。
③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min 升电压5V 左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。
当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V ，整个实验过程保持保温电压不变。
④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min 左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。
⑹ 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。
温度恒定，则塔顶组成恒定。
⑺ 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。
⑻ 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。
⑼ 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。
化工原理王志魁第四版课后思考题答案
4-1 根据传热机理的不同，有哪三种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？答：根据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。
热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。
在固体、液体和气体中都可以发生。
对流传热：由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，只能发生在有流体流动的场合。
热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。
可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。
4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？答：一般固体>液体>气体4-13 答：一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。
4-20 答：能透过全部辐射能的物体，称为透热体；能全部反射辐射能的物体，称为白体；能全部吸收辐射能的物体，称为黑体或绝对黑体；能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体，称为灰体。
4-21 答：在同一温度下，实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比，定义为灰体的黑度。
影响固体表面黑度的主要因素有：物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度及氧化程度）。
4-29答：根据公式可以采取如下措施：提过对流换热系数，尤其是提高较小一层的对流换热系数降低污垢热阻，及时清洗换热器，降低热传导热阻，选择导热率大的材料，降低换热壁的厚度。
第五章吸收5-1 选择吸收剂时，应从哪几个方面考虑？答：(1) 溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大，则传质推动力越大，吸收速率越快，且吸收剂的耗用量越少。
(2) 选择性吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微，否则不能实现有效的分离。
(3) 挥发度在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。
故在操作温度下，吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小，以减少吸收剂的损失量。
(4) 粘度吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这有助于传质速率的提高。
(5) 其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。
精馏塔板数无限多的计算问题
精馏塔板数无限多的计算问题众所周知，精馏塔的分离能力随着塔板数的增加而增加，即塔顶产品与塔釜产品的纯度会随着塔板数的增加而增加，假设精馏塔板数达到无限多块，对于二元精馏而言，塔顶产品与塔釜产品的纯度会不会都达到100%呢？我们说一般不会，因为精馏塔的分离能力不但与塔板数有关，还严格的受到相平衡规律、物料衡算规律的限制。
相平衡规律、物料衡算规律是解决精馏塔板数无限多的计算问题的核心。
下面，我们通过两个例子说明解决精馏塔板数无限多的计算问题的要点所在。
例1.在常压连续提馏塔中分离含乙醇0.033(摩尔分数)的乙醇-水混合液。
饱和液体进料，直接蒸汽加热。
若要求塔顶产品中乙醇回收率为99%，试求：(1)在理论板层数为无限多时，计算1mo1进料所需蒸汽量；(2)若蒸汽量取为最小蒸汽量的2倍时，求所需理论板层数及两产品的组成。
假设塔内气、液相为恒摩尔流动。
常压下气液平衡数据列于本题下表中。
分析：要求解本问题，首先要比较透彻得了解提馏塔和直接水蒸气加热条件下的操作线方程的画法。
我们知道，提馏塔没有精馏段，进料加入塔顶的第一块板，所以提馏塔的操作线方程只有一条，且该操作线的上端点就是q线与y=x D(塔顶产品组成)的交点。
若采用直接水蒸气加热，该操作线的下端点就是(x w,0)点，x w为塔釜产品组成。
图1(1)通过上面的分析可知，提馏塔操作线的上端点在q线上，且上端点的纵坐标就是塔顶产品组成x D。
现塔板无穷多，意味着x D会尽可能增大，即上端点会沿q线尽可能向上移动。
但上端点会不会无限向上移动呢？如图1所示，上端点向上移动的极限点就是q线与平衡线的交点。
上端点如果向上移动超过极限点的话，意味着塔内的精馏操作将被破坏。
因此，当提馏塔塔板无限多时，塔顶产品组成x D的极限点的纵坐标。
根据题意，饱和液体进料，q 线的方程为x=x F，平衡线可通过上表的数据做出，则极限点的纵坐标就是0.27，即x D=0.27。
另外一方面，塔板无穷多，也意味着塔釜组成x w将尽可能减小，即提馏塔操作线的下端点会尽可能沿着横轴向左移动，下端点会不会向左移动到横轴与平衡线的交点，即原点，以至于x w=0呢？不会的，根据物料衡算，如果发生这种情况，意味着进料的全部乙醇都会从塔顶产品馏出，那么乙醇在塔顶的回收率就会达到100%，和题意中的乙醇在塔顶的回收率为99%矛盾。
精馏题目
精 馏 章一、选择题第1题 题号：x07a050601．某二元理想混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为D W x x 、，如进料为1F x 时，则相应的最小回流比为1m R ，若进料为2F x ，相应的为2m R ，现21F F x x <，则：（ ）(A) 21m m R R < ； (B) 21m m R R = ； (C) 21m m R R > ； (D)无法确定。
2．精馏操作时，若R q x F F 、、、均不变，而将塔顶产品量D 增加，其结果是：（ ）（A）D x 下降，w x 下降 ； (B) D x 下降，w x 上升 ；(C) D x 下降，w x 不变 ； (D) D x 不变，w x 下降第2题 题号：x07b050011．两组分的相对挥发度越小，则表示分离该物质越（ ）(A)容易 ； (B)困难 ； (C)完全 ； (D)不完全2．二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（ ）（A）平衡线 ；(B)操作线与q 线 ；(C)平衡线与操作线 ；(D)平衡线与q 线3．下列情况不是诱发降液管液泛的原因（ ）（A）液、气负荷过大；（B）过量雾沫夹带；（C）塔板间距过小；（D）过量漏液4．在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用哪种分离方法（ ）（A）恒沸精馏 ； (B)普通精馏 ； (C)萃取精馏 ； (D)水蒸气直接加热精馏。
第3题 题号：x07b05079某精馏塔精馏段理论塔板数为1N 层，提馏段理论板数为2N 层，现因设备改造，使精馏段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且V R q x F F 、、、、等均不变，则此时：（ ）（A）D x 增加，w x 不变 ； （B）D x 增加，w x 减小 ；（C）D x 增加，w x 增加 ； （D）D x 增加，w x 的变化视具体情况而定 第4题 题号：x07b051021．操作中的精馏塔，保持'D W F q x x V 、、、、不变，减小F x ，则（ ）（A）D 增大，R 减小； （B）D 不变，R 增加（C）D 减小，R 增加 （D）D 减小，R 不变2．操作中精馏塔，保持'V q x F F 、、、不变，减少D ，则塔顶易挥发组分回收率η变化为（ ）（A） 变大 （B）变小 （C）不变 （D）不确定二、填空题第1题 题号：w07b05095某提馏塔的流程及操作线如图，试定性画出保持D q x F F 、、、不变，增加理论塔板数后1．在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为10.7n x −=，0.5n x =（均为易挥发组分摩尔分率）。
精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)讲解
x D = y1
x 根据 x y 根据 y x 根据 x y
相平衡方程求
1
1
精馏段操作线方程
相平衡方程求
2
2
2
精馏段操作线方程
2
3
xn-1
yn
精馏段操作线方程
相平衡方程求
yn
x n≤ x d
直到xn xd（xd为两段操作线交点坐标x数值）时，说明第n 层板为加 料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。
理论塔板数与哪些参数有关？ 与物料量的多少是否有关？
NT f xF , xD , xW , q, R,
与进料位置也有关，提前进料和推迟进料都会使理论塔板数增多
某理想混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含 A81.5％，含B18.5％（摩尔百分数，下同），饱和 液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸气加热。 要求塔顶产品为含A95％，塔釜为含B95％，此物系 的相对挥发度为2.0，回流比为4.0。 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所需 的理论板层数及进料板位置。
根据 y2 xm-1 ym
相平衡方程求
提馏段操作线方程
相平衡方程求
如此重复计算直至xm xW为止。由于离开塔釜的汽液两相组成达到平 衡，故塔釜相当于一块理论板，提馏段所需的理论塔板数为m-1块。
WxW L y m1 xm L W L W
x A yA 1 ( 1) x A
全塔所需的理论塔板数NT为
N n m 2
T
（不包括塔釜） （包括塔釜）
N n m 1
T
2、图解法 图解法求理论塔板数的基本原 理与逐板计算法相同，所不同的 是用相平衡曲线和操作线分别代 替相平衡方程和操作线方程。用 图解法求理论塔板层数的具体步 骤如下： （1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
化工单元操作复习题及答案
选择题 3 3 1.密度为 850kg/m 的液体以 5m /h 的流量流过输送管,其质量流量为(D)。 A.170kg/hB.1700kg/hC.425kg/hD.4250kg/h 2. 定态流动系统中 , 水从粗管流入细管。若细管流速是粗管的 4 倍 , 则粗管内径是细管的 (A) 倍。 A.2B.3C.4D.5 3.用于分离气-固非均相混合物的离心设备是(B)。A.降尘室 B.旋风分离器 C.过滤式离心机 4.规格为Ф 108×4.0mm 的无缝钢管,其内径是(A) A.100mmB.104mmC.108mmD.112mm 5.管路系统中,离心泵调节流量可用(1)泵出口阀门;(2)改变叶轮直径或泵的转速,则(A)。 A.(1).(2)都行 B.(1).(2)都不行 C.(1)行(2)不行 D.(1)不行(2)行 6.能全部吸收辐射能量的物体称为(B)。A.灰体 B.黑体 C.镜体 D.透热体 7.可引起过滤速率减小的原因是(C)。A.滤饼厚度减小 B.液体黏度减小 C.压力差减小 D.过滤面积增大 8.离心泵铭牌上所标明的流量 Q 是指(C)。 A.泵的最大流量 B.扬程最大时的流量 C.泵效率最高时的流量 D.扬程最小时的流量 9．某套管换热器环隙内为饱和水蒸气冷凝加热管内的空气,此时 K 值接近于(B) 流体的α 值,壁温接近 A 流体的温度。若要提高 K 值,应设法提高(B)流体的湍动程度。A.管程 B.壳程 10.颗粒在空气中的自由沉降速度(A)颗粒在水中自由沉降速度。A.大于 B.等于 C.小于 D.无法判断 1.区别精馏与普通蒸馏的必要条件(D)A.α <1B.p<pWC.t>tWD.回流 2.苯-甲苯混合液中苯的质量分率为 0.5,其摩尔分率为(A)(M 苯=78,M 甲苯=92)A.0.54B.0.50C.0.45D.0.40 3.若混合气体中氨的体积分率为 0.5,其摩尔比为(B)A.0.5B.1C.0.3D.0.1 4.下列哪种情况不属于塔板上的非理想流动(C)A.液沫夹带 B.降液管液泛 C.返混现象 D.气泡夹带 5.两组分液体混合物,其相对挥发度α 越大,表示用普通蒸馏方法进行分离(A)A.较容易 B.较困难 C.很 困难 D.不能够 6.当连续精馏在最小回流比条件下操作时,其理论板层数(C)A.最多 B.最少 C.∞D.0 7.混合气体中被液相吸收的组分称为(B)A.吸收剂 B.吸收质 C.吸收液 D.溶剂 8.若湿物料的湿基含水量为 20%,其干基含水量为(B)A.17%B.25%C.36%D.23% 9.下列物料中,适于用填料塔进行分离的是(C)A.含固体悬浮物的 B.易聚合的 C.腐蚀性的 10.湿空气不能作为干燥介质的条件是(B)A.φ <1B.φ =1C.φ <0D.φ =0 选择题 1.用空气干燥湿物料时,为得到绝干物料,其前提条件是空气(2)。 (1)温度足够高(2)相对湿度为零(3)与湿物料接触时间长 2.在沉降过程中,利用 K 值判断流型时,当 K 值小于 2.62 时属于滞流区域,此时沉降雷诺准数 Ret 小于(1)。 (1)1(2)2000(3)1000 3.由离心泵特性曲线知,轴功率 N 随流量 Q 增大而增大,当 Q=0 时,N(3)。(1)为零(2)最大(3)最小 4.一定温度下,湿空气的湿球温度 tw 越高表明湿空气的湿度 H(2)。(1)越小(2)越大(3)为零 5.为降低热损失,在管道外包覆保温层,传热速率与其厚度关系为(3)(1)成正比(2)成反比(3)有极大值 ˊ 2 6.流体流动系统中,管路因直径改变而突然扩大或突然缩小所产生的能量损失为 :hf =ζ u /2,其中速度 u 均以(3)为准。(1)大管流体流速(2)小管流体流速(3)大小管平均流速 1.精馏操作中,饱和蒸汽进料量 F,精馏段上升蒸汽量 V 与提馏段上升蒸汽量 Vˊ的关系为(1)。 (1)V=Vˊ+F(2)V＜Vˊ+F(3)V＞Vˊ+F 2.离心分离因素 Kc 为离心力场强度与重力场强度之比。可表示为(3)(1)
化工原理二复习题及答案
《化工原理二》复习题一、判断题1. 传质单元高度与设备的型式、操作条件有关，是吸收设备性能高低的反映。
A. 对B. 错2. 高温、高压有利于解吸。
A. 对B. 错3. 亨利系数E越大，物质的溶解度越小。
A. 对B. 错4. 解吸操作中，溶质由液相转入气相，此时气相中溶质的摩尔分率小于液相中溶质的摩尔分率。
A. 对B. 错5. 吸收过程所发生的是被吸收组分的等分子反向扩散。
A. 对B. 错6. 如气膜传质速率小于液膜传质速率，则该相际传质过程为气膜控制。
A. 对B. 错7. 已知q —，则进料中汽相量与总进料量的比为0。
A. 对B. 错8. 精馏过程中最小回流比是保证精馏操作所需板数最少的回流比。
A. 对B. 错9. 若精馏塔过热蒸汽状态进料，q线方程斜率大于零。
A. 对B. 错10.板式塔容易实现侧线进料和出料，而填料塔对侧线进料和出料等复杂情况不太适合。
A. 对B. 错11. 填料的理论板当量高度HETP以大为好，HETP越大、分离越完善。
A. 对B. 错12. 板式塔中板上液面落差过大将导致气流分布不均。
为减小液面落差，设计时常采取的措施是采用结构简单的筛板塔，溢流装置采用双溢流或多溢流。
A. 对B. 错13. 精馏用板式塔，吸收用填料塔。
A. 对B. 错14. 板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触。
A. 对B. 错15. 当增加塔板间距时，性能负荷图中雾沫夹带线向下移；当减少浮阀数时，漏液线向下移。
A. 对B. 错二、单选题1. 在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时 。
A. 回收率趋向最高B. 吸收推动力趋向最大C. 操作最为经济D. 填料层高度趋向无穷大2. 设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为2y x =，入塔10.1y =，1.5L G =，则出塔气体浓度最低可降至 。
A. 0B.C.D.3. 在常压下用水逆流吸收空气中的CO 2，若将用水量增加，则出塔气体中的CO 2含量将 。
化工原理期末考试复习题
液体精馏
1、蒸馏的目的是什么？答：使得发生汽化了的物质中，轻组分的浓度得到增加。
2、蒸馏操作的基本依据是什么？答：在同样条件下，混合物中的各组分挥发性 有差异。
3、双组分气液两相平衡共存时自由度为多少？答：
4、何谓泡点、露点？对于一定的组成和压力，两者大小关系如何？答：在一定 压力下，对于一定组成的液相混合物加热，恰好达到沸腾条件时的温度称为泡点。 在一定压力下，对于一定组成的汽相混合物冷却，恰好达到冷凝条件时的温度称 为露点。在一定压力下，对于一定组成的混合物来说，露点大于泡点。
35. 填料吸收塔正常操作时,气相为_______相，液相为_______相。
36．当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将
，在液相中的分子扩散系数
将
。
37. 易溶气体溶液上方的分压 ， 难溶气体溶液上方的分压 ， 只要组分在气相中
的分压 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的
5、非理想物系何时出现最低恒沸点的恒沸物，何时出现最高恒沸点的恒沸物？ 答：非理想物系在某一浓度时，若出现蒸汽压的极大值并且两个组分的蒸汽压相 等，则此浓度时的混合物称为最低恒沸点的恒沸物。非理想物系在某一浓度时，
若出现蒸汽压的极小值并且两个组分的蒸汽压相等，则此浓度时的混合物称为最 高恒沸点的恒沸物。
2、吸收操作的主要费用在哪里？答：（1）吸收设备费用，（2）为了溶剂再生的 解吸设备费用。
3、选择吸收溶剂的主要依据是什么？答：（1）技术上满足要求，（2）经济和安 全上考虑。
4、什么是吸收溶剂的选择性？答：在同样的条件下，对于溶质有尽可能大的溶 解度，而对于其他组分有尽可能小的溶解度，则称溶剂的选择性好。
溶剂 S 为 120kg，则萃取相中 yA/yB =（ ）。
浅谈C#在精馏塔理论板层数教学中的应用
展 示 物 料 衡 算 公 式 ：＝ ＋ Ｆ ＤＸ ｗ‘ ，利 用 Ｆ Ｄ Ｗ、 ＝ ’ Ｘ Ｘ Ｌ ｂｅ ａ ｌ控件说 明公式的意 义， 并举例进行物料衡算 。例如 ， 一 精馏塔用于分离乙苯一苯乙烯混合物 ， 进料量 ３１Ｏ ｇ／ ， Ｏｋ ｈ 其 中乙 苯 的质 量分 率 为 ０６ 塔顶 、 产 品 中 乙 苯 的质 量 ， 底
、
分析求 解方 法 ， 挖掘 内在 条件
理论板 层 数的 求法有逐 板计 算法 和图解 法 。 逐板 计 算法 是根据 汽 液 问的 平衡 关 系 ｙ ａ ／［ 一 １ ］ ＝ｘ （ ａ ） 及任 一 板下 流 的 ｘ
液相 组 成 与其 下 一板 上 升 的 汽相 组 成 问 的 关 系 ｖ ／ Ｒｘ ／
提 馏段理 论板 层数 同理 可得 ｍ一 。 １
三 、灵 活实 施应用 ， 达成 全面 效果
于提 高课 堂教 学效 率的研 究与探 索
关键 词 ： 精 馏塔 ； ＃； 整合 ； 汽液 相组成
以上 所述 程 序 的实现 对 于 当前职 高 学 生而 言 ，相对 有一 定难 度 。但是 我们 的 目的并 不是 教 学生 怎 样设 计程
序 ．而是 抓住 学 生 的注 意力 、培 养 学生 的创 造 性思 维 能 力 。 以在 方法上 采 用了多 媒体 交互学 习法 。 所 用 Ｎ Ｔ设计 一个 漂亮 的主菜 单 ，显示 一段 勉励 性 的 Ｅ 文字 ， 若配 有 声 卡 的话 ， 附 加优 美 的 音 乐 学 生 在轻 可 使
为解决这 个 问题提供 了一 种可 能的解 决途 径。下面 即 以精馏
塔理 论板 层 数的 计算 为例 阐 述计 算机 Ｃ ＋Ｎ Ｔ软 件技 术 孝 Ｅ 如何 运 用于《 工原理 》 教学 。 化 的
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０ 引 言
精馏是根据物 质挥发性 差异对一个 多组分溶液 进行的 多级 分离过程 ，是 化工生产 中基 本的分离方 法之一 ， 也是化工原理课程教学 中的重 点内容之一 。
一
及到试 差、迭代等复 杂问题 ，采 用手工计算耗费设
计者大量的时间 ， 只能解决小规模问题 。 ＋ 语言计 ｃ＋ 算 功能强 大 ，执行效 率高 ，特别是 当程序中含有大
第３ 第９ 卷 期 ２ ０ 年 ９月 ０８
中国科 技论 文在线
Ｓ Ｉ Ｎ Ｐ Ｐ Ｒ ＯＮＬＮＥ Ｃ Ｅ ＣＥ Ａ Ｅ Ｉ
Ｖ１ Ｏ ０３ ． ．Ｎ ９
Ｓ ｐ２ ０ ｅ ．０ ８
Ｃ＋ ＋ 在精 馏塔的理论板计算 中的应用
姜 凯 华 ，孟 献 梁
（ 国矿 业大学化工学院 ，江苏 徐 州 ２ １ ０ ） 中 ２０ ８
作条件的前 提下 ，计算分离所需的理论板数 。目前 ，
半功 倍 。
ｌ 精馏塔理论板 的计 算原理
精馏塔分 为精馏段和提 留段 ，两者被进料板上 下 分开 ，逐 板计算法交替使用操作线方程（） ２和 １或（） 汽液平衡方程（） ３ ，每使 用一 次汽液平衡方程就是～
这 一问题主要采 用逐 板计算 法和图解法来解 决 。因
Ｊ ＡＮＧ ｉ ｕ ， ＥＮＧ ａ ｉ ｎ Ｉ ＫａＨ ａ Ｍ Ｘｉｎｌ ｇ ａ
（ｃｏ ｌｆ ｈｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄＴｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ｉａＵ ｉ ｒｉ Ｍｉｉ Ｓｈ ｏ ｅ ｃ ｇｎｅｉ ｎ ｈ ｏｏ ， ｈｎ ｎｖ ｓｙｏ ｎｎ ｏＣ ａＥ ｎ ｅ ｇ ｅ ｔ ｆ ｇ＆ Ｔｃｎ ｌ ｙ ｅｈ ｏ ｇ， ｏ
Ｘｕ ｈ ｕ Ｊａ ｇ ｕ２ ０ ） ｚ ｏ ， ｉｎ ｓ ２ ０ ８ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｕｓｎ ｔｐ ｂ ｓｅ ａｃ ｌｔ ｎ ｍ ｅｈ ｄ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｌ ｔ ｆｄ ｓｉ ａｉ ｎ ｔ ｉｇ ｓｅ — ｙ—ｔｐ ｃ ｌ ｕａ ｉ ｔ ｏ ．ｔ ｅ ｔｅ ｒ ｔ ｌｐ ａ ｅｏ ｉｔ ｌ ｔ ｏｗｅ ｓｃ ｍｐｕｅ ｔ ｏ ｃ ｌ ｏ ｒｉ ｏ ｔ ｄ ｗｉｈ Ｃ＋＋ ｐ ｏ ｒ ｍ ｅ ｉ ｎ ｄｂ ｕ ｈ ｒ ｈ ｍ ｓ ｌ． ｒ ｇ ａ ｄ ｓｇ ｅ ｙ ａ ｔ ｏ ｓｔｅ ｅｆ Ｅｘａ ｐｅ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｘ ｘ ｃ ｔｂ ｅｆｌ ｅ ｅａｅ ｙ ｔ ｉ ｅｈ ｄｉ ｍａｌ ｍ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｅｅ ｅｅ ｅ ｕ ａ ｌ ｅｇ ｎ ｒ ｔｄｂ ｈ ｓｍ ｔ ｏ ｓｓ ｌ ｔ ｉ ａ ｄｔ ｅｒ ｓ ｌ ｉ ｃ ｕ ａｅａ ｄ ｑ ｉｋ ｙｃ ｍ ｐ ｅｅ ｎ ｈ ｅ ｕｔ ｓａ ｃ ｒ ｔ ｎ ｕ ｃ ｌ ｏ ｌｔｄ． Ｋｅ ｙｗｏｒ ｓ ｃ ｅ ｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｄ ： ｈ ｍ ｃ ｌ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ； ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｌｔ ｅ ｈ ｏ ｅｉａ ａｅ； ｓｅ — ｙ ｓｅ ａｃ ｌｔｏ ｔ ｏ ｐ ｔ ｐ ｂ —ｔｐ ｃ ｌｕ ａｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ； ｄ ｓｉｌｔ ｏ ｒ Ｃ＋＋ ｉｔｌａｉ ｔ ｗｅ ； ｏｎ
图解形式准确性 较差 ；因此逐 板计算法是 目前采用
的 主 要 方 法 。但 由 于 逐 板 计 算 法 比 较 复 杂 ，往 往 涉
基 金 项 目： 中 国矿 业 大学 青 年 科 研 基 金 （ ＯＨ０ ０ ９ ） ６ ０ ７
作者简 介：姜 凯华（９ ７一 ） １８ ，男，本科在读 通信联 系人 ：盂献梁 ，讲 师， ｋ ｖｎｍｅ ｇ ６ ． ｍ ｅ ｉ— ｎ ＠１３ｃ ｏ
６８ ７
Ｃ＋ ＋ 在精馏塔的理论板计算 中的应用
第３ 第９ 卷 期
２０ 年 ９ ０８ 月
块理论板 ，先利用精馏段的操作线方程从镏 出液的 组成开始向下计算 ，依次算 出每块理论板 的液相组 成， 同时将 与 比较 ，当 小于 时改用提留段
输入
．
条仆：Ｆ ＿ 、Ｙ Ｄ、
摘 要 ：采用逐板计算法 ，利 用 自编 的ｃ＋＋程序 进行 了精馏塔理论板 计算。实例证 明，该方法生成 的ｅｅ ｘ 可
执行文件小 ，运行 结果准确 、快捷 。 关键词 ：化 学工程 ；理论板 ；逐板计 算法；精０ ５９
文献标识 码 ：Ａ
汽液平 衡方程 ：
Ｖ ＝ ～
１ 日＋１ｘ ＋ｆ ）
（） ３
式中 ：卜
原料液的摩尔流量 ； ．
尺 — 回流 比 ； —
Ｑ ——进料热状况参数 ； ￡一 精馏段 中下降液体的摩尔流量 ； ｒ
— —
文章编号 ：１７ ・７ ８ （０ ８０ —０ ７ —４ ６ ３ １０２ ０ ）９ ６ ７
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｆＣ＋＋ ｉ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌ ａ ｅｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｓｉ ａ ｉ ｎ Ｔ ｗｅ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｔ ｏ ｅ ｉａ ｔ ａｃ ｌ ｔｏ ｆＤｉｔｌ ｔｏ ｏ ｒ ｐｌ ｌ
量循环语 句 （ 例如迭 代计算 ）时 更加便捷高效 。因 此 ，本文探讨利用 ｃ ＋ ＋ 中的循环计算 方法来解决理
论 板 的 计 算 ，避 免 设 计 者 手 工 计 算 的 繁琐 ，做 到 事
般 地 ，精 馏 过 程 涉 及 到 设 计 和 操 作 两 类计 算 ，化
工原理课程 中重点介绍前者 。精馏过程 的设计计算 可描述 为 ：在 给定进料状况 、产品要求和一 定的操
．
Ｒ－ ｑ ，
的操作线方程 ，此处即为进料板的位置 ，直至计算
到 小于 Ｘ 为止 。此时所用精馏段和提留段操作线
方程 的 次 数 即 为 理 论板 数 。
狎Ⅲ Ｄ、
、
．
精馏段的操作线方程 ：
－ ＝
＋ 高
提 留 段 的操 作 线方 程 ：
ｙ＋ ： 。 ｔ ＿ 一— 一 （） ２ Ｊ