第九章 精馏学生自测题

第九章精馏学生自测题

一、选择与填空

1. 汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度__________，但汽相组成__________液相组成。

2. 汽液两相呈平衡状态时，若汽液两相组成相同，则汽相露点温度_____ 液相泡点温度。

A. 相等；

B. 大于；

C. 小于；

D. 不确定。

3. 所谓理论板是指___________________________________，且____________________。

4. 操作中的精馏塔，保持、、、不变，增加，则_______，

______。

A. 增加；

B. 不变；

C. 不确定；

D.减小。

5.某二元物系，相对挥发度，对、两层理论板，在全回流条件下，已知

，则__________________。

6. 精馏塔中由塔顶向下的第、、层塔板，其汽相组成关系为_________。

A. ；

B. ；

C. ；

D. 不确定。

7. 某精馏塔的精馏段操作线方程为，则该精馏塔的操作回流比为

________，馏出液组成为________。

8. 操作中的精馏塔，保持、、、、不变，减小，则有_________。

A. D增加，R减小；

B. D不变，R增加；

C. D减小，R增加；

D. D减小，R不变。

9. 在塔的精馏段测得、、< （均为摩尔分率），已知，

，则第三层塔板的_________。

二、计算题

1. 在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为 100 kmol/h，其组成为0.55（摩尔分率，下同）；釜残液流量为45 kmol/h，其组成为0.05；进料为泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.6倍；物系的平均相对挥发度为

2.0。

（1）计算塔釜重组分的收率；

（2）求出提馏段操作线方程。

2. 在一连续精馏塔中分离某二元理想混合物。已知原料液的流量为100 kmol/h，组成为0.4（易挥发组分的摩尔分率，下同），泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的 1.6倍；操作条件下平均挥发度为2.4 ；测得现场操作数据：x n-1=0.270，

x n=0.230 。若要求轻组分的回收率为97% ，塔釜残液组成为0.02 。试求：

（1）塔顶产品的流量和组成；

（2）操作回流比；

（3）第n块塔板的气相默弗里板效率。

3. 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知、、

，平均相对挥发度，操作回流比为最小回流比的 2倍。塔底直接蒸汽加热，每

层塔板的单板效率。试求：

（1）塔顶采出率；

（2）进入第一块实际板(由塔顶向下)的汽相组成。

【思考题】

1. 压力对蒸馏过程的汽液平衡关系有何影响，如何确定精馏塔的操作压力？

2. 挥发度与相对挥发度有何不同，相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？

3. 为什么说理论板是一种假定，理论板的引入在精馏计算中有何重要意义？

4. 在分离任务一定时，进料热状况对所需的理论板层数有何影响?

5. 进料量对理论板层数有无影响，为什么?

6. 全回流操作的特点是什么，有何实际意义？

7. 对不正常形状的汽液平衡曲线，是否必须通过曲线的切点来确定，为什么?

8. 精馏操作回流比通常为，试分析根据哪些因素确定倍数的大小?

9. 若精馏塔塔顶采用分凝器－全凝器冷却方式，在求解理论板层数时应注意什么?

10.在精馏过程中，影响塔板效率的因素是什么?

【问题解答】

问：用汽液平衡关系求平衡温度，是求泡点温度还是求露点温度？

答：若已知操作压力和液相组成，则所求的平衡温度为泡点温度，若已知操作压力和汽相组成，则所求的平衡温度为露点温度。无论是求泡点温度还是求露点温度，均需采用试差法。

问：在连续精馏计算中，若非恒摩尔流，应考虑哪些问题？

答：在精馏过程中，若非恒摩尔流，每层塔板的汽、液流量并不相等，此时计算除了应用汽液平衡方程和物料衡算方程（操作线方程）外，还要同时应用热量衡算方程，即对每层塔板进行热量衡算。

问：在完成同样的分离任务下，进料热状况参数越大（即进料温度越低）所需的理论板层数越少，为何工业上还经常将原料液预热接近泡点后进料？

答：在完成同样的分离任务下，进料热状况参数越大（即进料温度越低）所需的理论板层数越少，这一结论是正确的。但精馏过程是传热和传质同时进行的过程，除考虑传质因素外，还应考虑传热因素。若进料温度过低，不利于塔内温度梯度的建立。

问：精馏操作回流比通常为，工程设计中有无一个经验的统计数据？

答：有人对一些精馏过程进行过统计，在工程设计中以1.6～1.8的倍数应用最多。

问：在例题或习题中，经常提到泡点回流，泡点回流是指什么？

答：所谓泡点回流是指塔顶上升蒸汽经冷凝后，所得的冷凝液与上升蒸汽处于平衡状态，温度处于泡点，未被冷却介质过冷。泡点回流有利于塔内温度梯度的建立。

问：单板效率与全塔效率有何关系？

答：单板效率反映每层塔板的传质效果，它是基于塔板理论增浓程度的概念，而全塔效率反映全塔的传质效果，它是基于所需理论板数的概念。单板效率越高，全塔效率亦越高，但即使塔内各层塔板的单板效率相等，全塔效率在数值上也不等于单板效率。

问：单板效率的数值有无可能超过100％？

答：单板效率的数值有可能超过100%。在精馏操作中，液体沿精馏塔板面流动时，易挥发

组分含量逐渐降低，对n板而言，其上液相组成由的高含量降为的低含量，尤其当塔板直径较大、液体流径较长时，液体在板上的浓度差异更加明显，这就使得穿过板上液层而上升

的汽相有机会与高于的液体相接触，从而得到较大程度的增浓。为离开第n板上各处液

面的汽相平均含量，而是与离开第n板的最终液相含量成平衡的汽相含量，有可能

大于，致使大于，此时，单板效率就超过100%。