10精馏 习题课答案

第十章精馏

[一] 填空题

1、精馏过程是利用部分汽化和部分冷凝的原理而进行的。精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗高，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先变小再变大_的变化过程。

2、分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 过冷液体进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离越大, 分离所需的总理论板数越少。

3、相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏方式分离，但能用（萃取和恒沸）分离。

4、某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为FXf》DXd 。

5、精馏操作的依据是各组分挥发度不同，实现精馏操作的必要条件包括液相回流和气相回流。

6、写出相对挥发度的几种表达式α书上。

7、等板高度是指书上。

二、选择

1 、已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为 C 。

A 1.1:1

B 1:1.1

C 1:1

D 0.1:1

2、精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是 D 。

A 液相中易挥发组分进入汽相；

B 汽相中难挥发组分进入液相；

C 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；

D 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。

3 、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则⎽A⎽⎽⎽⎽

A t1=t2

B t1

C t1>t2

D 不确定

4 、精馏操作时，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成xD变化为⎽⎽B⎽⎽⎽⎽

A 变小

B 变大

C 不变

D 不确定

5、在一二元连续精馏塔的操作中，进料量及组成不变，再沸器热负荷恒定，若回流比减少，则塔顶温度 A ，塔顶低沸点组分浓度 A ，塔底温度 C ，塔底低沸点组分浓度 B 。

A 升高

B 下降

C 不变

D 不确定

6、某二元混合物，α=3，全回流条件下xn=0.3，则yn-1= 。

A 0.9

B 0.3

C 0.854

D 0.794

7、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1，气相组成为yA=0.4，相应的露点组成为t2，则 B 。

A t1=t2

B t1

C t1>t2

D 不能判断

8、精馏的操作线是直线，主要基于以下原因 B 。

A 理论板假定

B 理想物系

C 塔顶泡点回流

D 恒摩尔流假设

9、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化 B 。

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

三、计算题

1、一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯0.6摩尔分率，以100Kmol/h流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数，操作回流比为最小回流比的1.5倍；要求塔顶馏出液组成为0.95(苯的摩尔分率，下同)，塔底釜液组成为0.05。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度为2.5。试求：

（1）塔顶和塔底产品量；

（2）最小回流比；

（3）精馏段操作线方程；

（4）提馏段操作线方程。

解答：

1 求塔顶和塔底产品量

由F=D+W

FxF=DxD+WxW

得D=F（xF-xW）/(xD-XW)=100(0.6-0.5)/(0.95-0.05)

D=61.11kmol/h

W=F-D=100-61.11=38.89kmol/h

2 求最小回流比

由题可知q=0.5

q线方程为：y=0.5x/(0.5-1)-xF/(0.5-1)

y=-x+1.2 ①

平衡线方程为：y=αx/(1+(α-1)x)

y=2.5x/(1+1.5x) ②

令①=②并化简得

1.5x2+1.7x-1.2=0

求得q线与平衡线交点：

xe=0.492

ye=0.708

∴Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.95-0.708)/0.708-0.492)=1.12

3 求精馏段操作线方程

R=1.5Rmin=1.5x1.12=1.68

yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1)=1.68xn/(1.68+1)+0.95/(1.68+1)

yn+1=0.627xn+0.354

4求提馏段操作线方程

L′=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66

V′=V+(q-1)F=D(R+1)+(0.5-1)x100=113.77

Ym+1=(L′/V′)xm-wxw/V′=152.66xm/113.77-0.05x38.89/113.77

Ym+1=1.34xm-0.017

2、 某具有全凝器及间接加热再沸器的精馏塔，分离两组分

理想溶液。

已知：F =100kmol/h ，x f=0.5，q =1，α=3，塔内为理论

板。测得：x d=0.95，x w=0.05，L =60kmol/h 。

⑴ 求D =？，W =？；

⑵ 求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时

精馏段操作线的斜率；

⑶ 求x 0、y 1、x 1、y 2及y w

⑷ 现因再沸器加热蒸汽压力下降，致使热量下降10％，问

欲使塔顶产品质量不变，在操作上可采取哪些措施？

解： ⑴ 求D =？，W =？

可解得：D =50 kmol/h ，W =50 kmol/h

⑵ 求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时

精馏段操作线的斜率

操作条件下：R =L /D =60/50=1.2 精馏段操作线斜率为：

最小回流比：q =1，x e=x F=0.5，则

最小回流比下精馏段操作线斜率为：

全回流下精馏段操作线斜率为：

⑶ 求x 0、y 1、x 1、y 2及y w

全凝器：x 0=y 1=x D=0.95

⎩⎨⎧+=+=W D F Wx Dx Fx W D F ⎩⎨⎧⨯+⨯=⨯+=05

.095.05.0100W D F W

D 545.012.12

.11=+=+R R

75

.05.0)

13(15

.03)1(1e e e =⨯-+⨯=-+=x x y αα8

.05.075.075

.095.0e e e D min

=--=

--=x y y x R 444

.018.08

.01min min =+=+R R 1

11=+∞∞

=+∞∞R R 864

.095.0)13(395.0)1(11

1=⨯--=--=y y x αα7084.02375.0545.0111D

12=+=+++=x R x x R R

y