化工原理课后作业(蒸馏)

A 以上；B 以下；C 以外；D 以内。 22．（ ）是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液 相组成也可视为均匀的。 C
A 浮阀板；B 喷射板；C 理论板；D 分离板。 23．理论板是指离开这种板的（ ）相互成平衡，而且塔板上的液相 组成也可视为均匀的。 D
A 气固两相；B 液固两相；C 气液固三相；D 气液两相。 24．理论板是指（ ）这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的 液相组成也可视为均匀的。
A 上限；B 下限；C 平均；D 混合。 29．回流比的下限值为（ ）。 D
A 内回流；B 外回流；C 全回流；D 最小回流比。 30．某二元混合物，进料量为100 kmol/h，xF = 0.6，要求塔顶xD 不小 于0.9，则塔顶最大产量为（ ）。 B
A 60 kmol/h；B 66.7 kmol/h；C 90 kmol/h；D 100 kmol/h。
相平衡 33．用图解法求理论板层数时，（ ）代表一层理论板。 一个梯级 34．精馏操作中，当 q = 0.6 时, 表示进料中的（ ）含量为60%。 液 相 35．对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会 （ ）。 提高
三、简答
1．简述简单蒸馏与精馏的区别。 简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与
釜残液组成
原料液的平均分子量 MF = 0.44×78 + 0.56×92 = 85.8 kg/kmol
进料量
F = 15000/85.8 = 175 kmol/h
由题意
DxD/FxF = 0.971
所以
DxD = 0.971×175×0.44
（a）
全塔总物料衡算为 D + W = 175
（b）
全塔苯的衡算为
q = 0 表示饱和气相进料，q = 1 表示饱和液相进料，0＜q＜1表示气 液混合进料。 15．塔板的作用是什么?
塔板的作用是提供气液接触的场所。
四、计算
1．苯和甲苯在92℃时的饱和蒸气压分别为143.73 kN/m2和57.6
kN/m2。求：苯的摩尔分率为0.4, 甲苯的摩尔分率为0.6的混合液在92℃ 时各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸气组成。此溶液可视为理想溶 液。
解：由拉乌尔定律 PA = 143.73×0.4 = 57.492 kN/m2，PB =
57.6×0.6 = 34.56 kN/m2
系统压力
P = PA + PB = 57.492 + 34.56 = 92.052 kN/m2
平衡蒸气组成 YA = PA/P = 57.492/92.052 = 0.625，YB = PB/P =
部分冷凝。 2．完成一个精馏操作需要哪两个必要条件?
需要塔顶液相回流与塔底上升的蒸气。 3．精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器?
冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器供塔内上升的蒸气。 4．设计一精馏塔时, 回流比选取的大小对塔板数有何影响?
回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。 5．精馏操作中, 回流比的上、下限各是什么情况?
4．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。 C A 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
5．在二元混合液中，（ ）的组分称为难挥发组分。 B A 沸点低；B 沸点高；C 沸点恒定；D 沸点变化。
6．在二元混合液中，沸点高的组分称为（ ）组分。 D A 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
即 F = 180+W，0.24F = 0.95×180 +（F-180）× 0.03 解得 F = 788.6 kmol/h，W = 788.6-180 = 608.6kmol/h 3．每小时将15000 kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液在 连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯 的回收率为97.1%。求馏出液和釜残液的流量和组成，以摩尔流量和摩 尔流率表示。（苯的分子量为78，甲苯的分子量为92） 解：进料组成
不容易分离 13．在相同的外压及温度下, 沸点越低的物质其饱和蒸气压（ ）。 越高 14．在相同的外压及温度下, 沸点越低的物质（ ）挥发。 容易 15．完成一个精馏操作的两个必要条件是（ ）和塔底上升蒸气。 塔 顶液相回流 16．完成一个精馏操作的两个必要条件是（ ）液相回流和塔底上升蒸 气。 塔顶 17．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶（ ）回流和塔底上升蒸 气。 液相
A 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。 10．在再沸器中溶液（ ）而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操 作的一个必不可少条件。 C
A 部分冷凝；B 全部冷凝；C 部分气化；D 全部气化。 11．在再沸器中溶液部分气化而产生（ ），是精馏得以连续稳定操 作的一个必不可少条件。 D
A 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。 12．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D
A 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。 13．（ ）的作用是提供一定量的上升蒸气流。 C
A 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。 14．（ ）的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。 A
A 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。 15．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。 B
A 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。 19．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B
A 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。 20．在精馏塔中，加料板（ ）的塔段称为精馏段。 A
A 以上；B 以下；C 以外；D 以内。
21．在精馏塔中，加料板（ ）的塔段（包括加料板）称为提馏段。 B
理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液 相组成也可视为均匀的。 9．为什么再沸器相当于一块理论板?
在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板 的效果相同。
10．用逐板计算法求理论板层数时, 为什么用一次相平衡方程就计算出 一层理论板?
使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于 越过一块理论板。 11．用图解法求理论板层数时, 为什么一个梯级代表一层理论板?
二、填空题
1．蒸馏是分离（ ）最常用的方法。 液相混合物 2．蒸馏是利用溶液中各组分（ ）的差异, 使各组分得到分离。 沸点 3．利用溶液中各组分沸点的差异而将其分离的操作称为（ ）。 蒸 馏 4．溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为（ ）温度。 泡点 5．气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为（ ）温度。 露点 6．对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度（ ）。 越低 7．对于二元理想溶液, 若轻组分含量（ ）, 则泡点温度越低。 越高 8．对于二元理想溶液, 若重组分含量越高, 则泡点温度（ ）。 越高 9．对于二元理想溶液, 若重组分含量（ ）, 则泡点温度越低。 越低 10．对于二元理想溶液, α大, 说明该物系（ ）。 容易分离 11．对于二元理想溶液, 相对挥发度大, 说明该物系（ ）。 容易分离 12．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 （ ）。
每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡, 因 此代表一层理论板。 12．对于正在操作中的精馏塔, 若改变其操作回流比, 对塔顶产品浓度会 有何影响?
回流比越大，塔顶产品浓度越高。 13．设计一精馏塔时, 进料量对塔板层数有无影响? 为什么?
进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品 的浓度、进料热状况以及回流比。 14．用q代表进料热状况, 说明 q = 0，q = 1，0＜q＜1 时的意义。
为88%，求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔流率表示。
（二硫化碳的分子量为76，四氯化碳的分子量为154）
5．蒸馏
一、单选题
1．蒸馏是分离（ ）混合物的单元操作。 B A 气体；B 液体；C 固体；D 刚体。
2．蒸馏是利用各组分的（ ）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
3．在二元混合液中，（ ）的组分称为易挥发组分。 A A 沸点低；B 沸点高；C 沸点恒定；D 沸点变化。
7．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A
A 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。 8．液相回流是保证（ ）过程连续稳定操作的必不可少的条件之 一。 B
A 吸收；B 精馏；C 传热；D 过滤。 9．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定 操作的一个必不可少条件。 C
34.56/92.052 = 0.375 2．将含24%（摩尔百分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连 续精馏塔中。要求馏出液含95%易挥发组分, 釜液含3%易挥发组分。送 至冷凝器的蒸气量为 850 kmol/h，流入精馏塔的回流液为670 kmol/h。求：
（1）每小时能获得多少kmol的馏出液? （2）回流比为多少? （3）塔底产品量? 解：（1）V = L+D，D = V-L = 850-670 = 180 kmol/h （2）R = L/D = 670/180 = 3.72 （3）F = D+W，FXF = DXD+WXW
18．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相（ ）和塔底上升蒸 气。 回流 19．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和（ ）。 塔 底上升蒸气 20．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和（ ）上升蒸 气。 塔底 21．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底（ ）蒸 气。 上升 22．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底上升（ ）。 蒸气 23．为完成精馏操作，需要在（ ）设置冷凝器。 塔顶 24．为完成精馏操作，需要在塔顶设置（ ）。 冷凝器 25．为完成精馏操作，需要在（ ）设置再沸器。 塔底 26．为完成精馏操作，需要在塔底设置（ ）。 再沸器 27．设计一精馏塔时, 回流比选的大，则塔板数（ ）。 少 28．精馏操作中, 回流比的上限称为（ ）。 全回流 29．精馏操作中, 回流比的下限称为（ ）。 最小回流比 30．精馏操作中，全回流时塔顶的产品量（ ）。 为零 31．精馏操作中，再沸器相当于一块（ ）板。 理论板 32．用逐板计算法求理论板层数时，用一次（ ）方程就计算出一层理 论板。