化工原理:精馏习题答案
单元测验五 精馏答案
化工原理单元测验(五)精馏班级 学号 姓名 得分 一、是非题1、 A 、B 两组分液体混合物,用蒸馏方法加以分离,是因为A 沸点低于B 沸点,所以造成挥发度差异。
( 错 )分析:精馏的原理是基于组分挥发度的差异,并不是沸点高低2、 恒摩尔流假定主要前提是分子汽化潜热相近,它只适用理想物系。
( 错 )恒摩尔流假定:两组分的气化潜热相同,不同液体的摩尔气化潜热接近,适用于理想和非理想物系3、 若过热蒸汽状态进料,q 线方程斜率 > 0 ( 对 )0,01qq q <>-分析: 4、 设计时,保持F ,x D ,x W 一定,采用X f1<x f2两种料液时,则最小回流比R m2(对应x f2)必大于R m1。
( 错 )f x >m1m2分析:最小回流比随减小而增大,R R 看图说明x f1x f25、 图解法计算理论板时,理论板数与α无关。
( 错 )α分析:为相对挥发度,定相平衡线的形状,也决定理论板数的多少6、 设计时若F ,x f ,x D ,x W ,V -均一定,若将进料从q = 1变为冷液进料,则N T 减少。
( 错 ),,, /(1)D W f F x x x D W V L W L L V V V q F V R ⇒=+⇒⇒=+-⇒↓↓分析:一定,根据杠杆定理和不变不变不变,提馏段不变 ,。
如图所示x f1xDx W7、 若精馏段操作线方程为y = 0.75x + 0.3 ,这绝不可能。
( 对 )0.75310.3 1.2 1.0 1DD RR R x x R =⇒=+=⇒=>+分析:不可能8、 设计时,若R↑并不意味D↓,操作型中也可能有类似情况。
( 对 )R L LR D=∴分析:增大也可能是由于增大所致。
9、 操作中灵敏板t↑,意味x D ↓,减少V 可保持原x D 值。
( 错 )D D x x f 分析:灵敏板温度升高,意味塔内轻组分量减少,减小。
化工原理习题第三部分蒸馏答案
第三部分蒸馏一、填空题1、均相液体混合物2、 5.07%3、挥发度。
4、精馏段和提馏段5、拉乌尔定律6、泡点温度,简称泡点7、露点温度,简称露点8、饱和蒸气压9、难易程度 10、全回流 11、最小回流比 12、进料热状况参数 13、越少14、逐渐降低 15. 冷液, 最远 , 最少 16、部分冷凝和部分汽化增加 17. 1333.3 18. 沸点, 易.19、普通精馏分离,萃取精馏或恒沸精馏分离20. 液相,提高 21. 单效蒸发和多效蒸发 22、蒸馏 , 改变状态参数 23、挥发度v v A=p A/x A v B=p B/x B24、相对挥发度。
:α=v A/v B=(p A/x A)/(p B/x B)=y A x B/y B x A25、平衡 , 大于;相同,大于 26、多次部分汽化和多次部分冷凝, 混合物中各组分挥发度的差异,塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽 ,由上至下逐级降低;27、低于,塔顶易挥发组分浓度高于塔底,相应沸点较低;原因之二是:存在压降使塔底压力高于塔顶,塔底沸点较高。
28、理论板 29、再沸器,冷凝器 30、R/R+1, x/R+1。
31、D进料量和进料热状况 32、(1)温度低于泡点的冷液体;(2)泡点下的饱和液体;(3)温度介于泡点和露点的气液混合物;(4)露点下的饱和蒸汽;(5)温度高于露点的过热蒸汽。
33、最少为N。
34、减少,增加,增加,增加,增大。
min变大。
36、愈大,先减小后增大的过程。
37、拉乌尔定律。
38、35、xD逐渐降低,逐渐升高。
39. 1 40. 变大,减小,不变,增加 41、0.77(塔板从上往下数),0.35(塔板从下往上数)。
42、逐渐升高,减小 43、增大,变大。
44、 8m 。
45、y = x, T > t。
46、减少,增大;上移,增多,减少。
47. 增加,增加。
48. 蒸馏 ; 泡点。
49. 饱和液体线。
50. 66.7 kmol/h 。
化工原理 精馏习题
精馏一、填空题:801、精馏塔分离某二元物系,当操作压强降低,系统的相对挥发度α ,溶液的泡点 ,塔顶蒸汽冷凝温度 (增大、减小、不变)答案:增大,减小,减小802、精馏分离某二元组分混合液(,,F F x q ),要求塔顶D x ,轻组分回收率η。
设计时,若加大回流比R ,则精馏段液气比 ,提馏段液气比 ,所需理论板数T N ,塔顶产品量D ,塔釜W x ,塔顶冷凝量C Q ,塔釜加热量R Q ,若R 太大,过程的调节余地将 (增大、减小、不变)。
答案:增大,减小,减小,不变,不变,增大,增大,减小803、精馏塔设计时,已知,,,F D W F x x x ,进料热状态0.5q =时,所需塔板数为T N 。
试判断下列参数变化并定性绘出操作线的变化:(1)保持回流比不变,将进料状态由0.5q =改为1q =,则塔釜加热量R Q ,塔顶冷凝量C Q ,所需塔板数T N 。
答案:增大,不变,减小(2)保持塔釜加热量不变,将进料状态由0.5q =改为1q =,则塔顶冷凝量C Q ,所需塔板数T N 。
答案:减小,增大(3)保持回流比不变,将进料状态由0.5q =改为0q =,则塔釜加热量R Q ,塔顶冷凝量C Q ,所需塔板数T N 。
答案:减小,不变,增大804、某精馏塔设计中,若将塔釜间接蒸汽改为直接蒸汽加热,而F 、D 、F 、D x 、q 、R 不变,则W , W x , L V '' , T N (增大、减小、不变)。
答案:增大,减小,不变,增大805、精馏塔设计时,若塔顶采用全凝器,所需理论板数为1T N ,采用分凝器,所需理论板2T N ,则1T N 2T N (<,=,>)****答案****:>806、某精馏塔的实际回流比小于设计时的最小回流比,其结果如何? 。
答案:完不成分离任务807、一精馏塔维持其他条件不变而增大回流比R ,则精馏段液气比L V ,提馏段的液气比L V '' ,D x ,W x (变大,变小,不变,不确定)。
化工原理精馏习题及答案.docx
一.选择题1.蒸馏是利用各组分()不同的特性实现分离的目的。
CA溶解度; B 等规度; C 挥发度; D 调和度。
2.在二元混合液中,沸点低的组分称为()组分。
CA可挥发; B 不挥发; C 易挥发; D 难挥发。
3.()是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA液相回流; B 进料; C 侧线抽出; D 产品提纯。
4.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。
CA冷凝器; B 蒸发器; C 再沸器; D 换热器。
5.再沸器的作用是提供一定量的()流。
DA上升物料; B 上升组分; C 上升产品; D 上升蒸气。
6.冷凝器的作用是提供()产品及保证有适宜的液相回流。
BA塔顶气相; B 塔顶液相; C 塔底气相; D 塔底液相。
7.冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的()回流。
B A气相; B 液相; C 固相; D 混合相。
8.在精馏塔中,原料液进入的那层板称为()。
CA浮阀板; B 喷射板; C 加料板; D 分离板。
9.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。
10.某二元混合物,进料量为100 kmol/h ,x F = 0.6 ,要求塔顶 x D不小于 0.9 ,则塔顶最大产量为()。
( 则 W=0)BA 60 kmol/h;B 66.7 kmol/h;C 90 kmol/h;D 100 kmol/h。
11.精馏分离某二元混合物,规定分离要求为xD、xw。
如进料分别为xF1、xF 2时,其相应的最小回流比分别为Rmin 1、Rmin 2。
当xF1xF 2时,则()。
AA.Rmin 1Rmin 2;B.Rmin 1Rmin 2;C.Rmin 1Rmin 2;D.Rmin的大小无法确定12.精馏的操作线为直线,主要是因为()。
D A.理论板假定; C.理想物系;B.塔顶泡点回流; D.恒摩尔流假定13.某二元混合物,其中 A 为易挥发组分。
“化工原理”第6章《精馏》复习题.
《化工原理》第六章“精馏”复习题一、填空题1. 在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________.( ***答案***液相线(或泡点线) 汽相线(或露点线))2. 精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,利用_____________、_____________的方法,将各组分得以分离的过程. (***答案*** 沸点(或挥发度) 多次部分汽化多次部分冷凝)3. 当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到_____时,该塔板称理论塔板。
***答案*** (相平衡)4. 分离某些α接近1的物系时,可采用一些特殊的精馏方法,如_______,_________.(***答案***萃取精馏恒沸精馏)5. 分离要求一定。
当回流比为一定时,在五种进料状况中,____进料的q值最大,其温度______,此时,提馏段操作线与平衡线之间的距离____,分离所需的总理论板数________。
(***答案***冷液tF <t泡最远最少)6. 精馏操作的依据是混合液中各组分的_____差异。
实现精馏操作的必要条件包括___________和_____________。
(挥发度。
塔顶液相回流塔底上升气流)7. 试述五种不同进料状态下的q值:(1)冷液进料____;(2)泡点液体进料_____;(3)汽液混合物进料___;(4)饱和蒸汽进料____;(5)过热蒸汽进料________。
(***答案***(1)q>1(2)q=1(3)0<q<1(4)q=0 (5)q<0)8. 某精馏塔在操作时,加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料,且保持F,xf,回流比R和提馏段上升蒸汽量V'不变,则此时D____,xd____,W____,xw______。
(增加,不变,减少,无法确定)(***答案*** 减少,增加,增加,增加)9. 某精馏塔操作时,F,x F,q,D保持不变,增加回流比R,则此时x D___,x W____V____,L/V____。
化工原理习题第三部分蒸馏答案(1)
化⼯原理习题第三部分蒸馏答案(1)第三部分蒸馏⼀、填空题1、蒸馏是⽤来分离均相液体混合物的单元操作。
2、含⼄醇12%(质量百分数)的⽔溶液,其⼄醇的摩尔分率为5.07%。
3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异⽽达到分离的⽬的。
4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。
5、理想溶液的⽓液相平衡关系遵循拉乌尔定律。
6、当⼀定组成的液体混合物在恒这⼀总压下,加热到某⼀温度,液体出现第⼀个⽓泡,此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度,简称泡点。
7、在⼀定总压下准却⽓体混合物,当冷却到某⼀温度,产⽣第⼀个液滴,则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度,简称露点。
8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸⽓压。
9、相对挥发度的⼤⼩反映了溶液⽤蒸馏分离的难易程度。
10、在精馏操作中,回流⽐的操作上限是全回流。
11、在精馏操作中,回流⽐的操作下限是最⼩回流⽐。
12、表⽰进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。
13、q值越⼤,达到分离要求所需的理论板数越少。
14、精馏塔中温度由下⽽上沿塔⾼的变化趋势为逐渐降低。
15、当分离要求⼀定,回流⽐⼀定时,在五种进料状况中,冷液进料的q值最⼤,此时,提馏段操作线与平衡线之间的距离最远,分离所需的总理论板数最少。
16、精馏过程是利⽤部分冷凝和部分汽化的原理⽽进⾏的。
精馏设计中,回流⽐越⼤,所需理论板越少,操作能耗增加,随着回流⽐的逐渐增⼤,操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。
17、精馏设计中,当回流⽐增⼤时所需理论板数减⼩(增⼤、减⼩),同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增⼤(增⼤、减⼩),塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减⼩(增⼤、减⼩),所需塔径增⼤(增⼤、减⼩)。
18、分离任务要求⼀定,当回流⽐⼀定时,在5种进料状况中,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最远,分离所需的总理论板数最少。
19、相对挥发度α=1,表⽰不能⽤普通精馏分离分离,但能⽤萃取精馏或恒沸精馏分离。
化工原理精馏习题及答案
一.选择题1. 蒸馏是利用各组分( )不同的特性实现分离的目的。
CA 溶解度;B 等规度;C 挥发度;D 调和度。
2.在二元混合液中,沸点低的组分称为( )组分。
CA 可挥发;B 不挥发;C 易挥发;D 难挥发。
3.( )是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA 液相回流;B 进料;C 侧线抽出;D 产品提纯。
4.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。
CA 冷凝器;B 蒸发器;C 再沸器;D 换热器。
5.再沸器的作用是提供一定量的( )流。
DA 上升物料;B 上升组分;C 上升产品;D 上升蒸气。
6.冷凝器的作用是提供( )产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶气相;B 塔顶液相;C 塔底气相;D 塔底液相。
7.冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的( )回流。
BA 气相;B 液相;C 固相;D 混合相。
8.在精馏塔中,原料液进入的那层板称为( )。
CA 浮阀板;B 喷射板;C 加料板;D 分离板。
9.在精馏塔中,加料板以下的塔段(包括加料板)称为( )。
BA 精馏段;B 提馏段;C 进料段;D 混合段。
10.某二元混合物,进料量为100 kmol/h ,x F = 0.6,要求塔顶x D 不小于0.9,则塔顶最大产量为( )。
(则W=0) BA 60 kmol/h ;B 66.7 kmol/h ;C 90 kmol/h ;D 100 kmol/h 。
11.精馏分离某二元混合物,规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时,其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时,则 ( )。
A A .2min 1min R R <; B .2min 1min R R =;C .2min 1min R R >;D .min R 的大小无法确定12. 精馏的操作线为直线,主要是因为( )。
化工原理精馏习题答案
精馏练习题一、填空题【1】精馏操作的依据是(混合液中各组分的挥发度的差异)。
实现精馏操作的必要条件是(塔顶液相回流)和(塔底上升气流)。
【2】气液两相呈平衡状态时,气液两相温度(相同),液相组成(低于)气相组成。
【3】用相对挥发度表达的气液平衡方程可写为()。
根据的大小,可用来(判断用蒸馏方法分离的难易程度),若=1,则表示(不能用普通的蒸馏方法分离该混合液)。
【4】某两组分物系,相对挥发度3,在全回流条件下进行精馏操作,对第n、n+1两层理论踏板(从塔顶往下计),若已知y n 0.4,则y n i (0.182 )。
全回流适用于(精馏开工阶段)或(实验研究场合)。
【5】某精馏塔的精馏操作线方程为y 0.72X 0.275,则该塔的操作回流比为(2.371),馏出液组成为(0.982)。
【6】在精馏塔设计中,若FX f进料温度P保持不变,若增加回流比R,则X p (增大)xw (减小),丄(增大)。
V【7】操作中的精馏塔,若X f FV进料温度不变,若釜液量W增加,则x p (增加),X w (增大)-(增加)。
V二、选择题(1)在用相对挥发度判别分离的难易程度时,下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离(C )。
A. AB> 1B. AB< 1 C . AB =1 D. AB> 10(2 )在精馏的过程中,当进料为正处于泡点的饱和液体时,则( C )。
A. q > 1B.q v 0C.q=1D.0 v q v 1(3)精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1层塔板,其气相组成的关系为( C )。
A.y n+1 > y n> y n-1B. y n+1=y n=y n-1C.y n+1< y n V y n-1D.不确定(4)精馏塔中自上而下(C).A. 分为精馏段、加料板和提馏段三部分B.温度依次降低C.易挥发组分浓度依次降低D. 蒸气量依次减少(5 )某精馏塔的馏出液量是50kmo1/h,回流比是2,则精馏段的回流液量是(A )。
《精馏》课后选做题-配有答案
化工原理精馏复习题一、填空题1. 在1个大气压.96℃时, 苯的饱和蒸气压p A =160.5(kPa),甲苯的饱和蒸气压p B=65.66(kp A ),苯--甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成x ______.气相组成y =______.相对挥发α=____.(***答案*** 0.376 0.596 2.44)2.在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________.( ***答案***液相线(或泡点线) 汽相线(或露点线))3. 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称为________,液相线以下的区域称为_________,汽.液相线之间的区域为___________.(***答案*** 汽相区液相区汽液共存区)4.在y-x图中,以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度______.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度_____. (***答案*** 高低)5.精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,利用_____________、 _____________的方法,将各组分得以分离的过程. (***答案*** 沸点(或挥发度) 多次部分汽化多次部分冷凝)6. 某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为 _______,原料组成x =________.釜液组成y=1.3x-0.018,则回流比 R=_______,馏出液组成x=x =_________.( ***答案*** 4 0.86 0.38 0.06)7. 某泡点进料的连续精馏塔中,进料组成x =0.35,系统的平均相对挥发度α=2.44, 当x =0.93时,达到此分离要求的最小回流比R =____. (***答案*** 1.66)8. 当塔板中______________时,该塔板称理论塔板。
化工原理第五章 精馏 答案
五蒸馏习题解答1解:(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p以t=90℃为例,x A=(760-208.4)/(1008-208.4)=0.6898y A=1008×0.6898/760=0.9150计算结果汇总:t℃80.02 90 100 110 120 130 131.8x 1 0.6898 0.4483 0.2672 0.1287 0.0195 0y 1 0.9150 0.7875 0.6118 0.3777 0.0724 04.612x/(1+1 0.9112 0.7894 0.6271 0.4052 0.0840 03.612x)(2)用相对挥发度计算x-y值:y=αx/[1+(α-1)x]式中α=αM=1/2(α1+α2)∵α=p A0/p B0α1=760/144.8=5.249 ;α2=3020/760=3.974∴αM=1/2(α1+α2)=1/2(5.249+3.974)=4.612y=4.612x/(1+3.612x)由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:1 题附图2解:(1)求泡点:在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃lgp A0=6.89740-1206.350/(87+220.237)=2.971p A0=102.971=935.41[mmHg]lgp B0=6.95334-1343.943/(87+219.337)=2.566p B0=102.566=368.13[mmHg]935.41×0.4+368.13×0.6=595≈600mmHg∴泡点为87℃,气相平衡组成为y=p A/p=p A0x A/P=935.41×0.4/600=0.624(2)求露点:露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A+x B=1或p A/p A0+p B/p B0=1 式中p A=0.4×760=304[mmHg]; p B=0.6×760=456[mmHg]求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A0=6.8974-120.635/(103+220.237)=3.165∴p A0=1462.2[mmHg]lgp B0=6.95334-1343.943/(103+219.337)=2.784∴p B0=608.14[mmHg]于是:304/1462.2+456/608.14=0.96<1再设露点为102℃,同时求得p A0=1380.4; p B0=588.84304/1380.4+456/588.84=0.995≈1故露点为102℃,平衡液相组成为x A=p A/p A0=304/1380.4=0.223解:(1)x A=(p总-p B0)/(p A0-p B0)0.4=(p总-40)/(106.7-40)∴p总=66.7KPay A=x A·p A0/p=0.4×106.7/66.7=0.64(2)α=p A0/p B0=106.7/40=2.674解:(1) y D=?αD =(y/x)A/(y/x)B=(y D /0.95)/((1-y D )/0.05)=2y D =0.974(2) L/V D =?∵V=V D +L(V/V D )=1+(L/V D )V0.96=V D 0.974+L0.95(V/V D )0.96=0.974+(L/V D )0.95(1+L/V D )0.96=0.974+(L/V D )0.95(L/V D )=1.45解:简单蒸馏计算:lnW 1/W 2=⎰-12x x xy dxW 2=(1-1/3)W 1=2/3W 1;y=0.46x+0.549,x 1=0.6,代入上式积分解得: 釜液组成:x 2=0.498,馏出液组成:W D x D =W 1x 1 -W 2x 2 (1/3W 1)x D =W 1×0.6-(2/3W 1)×0.498 ∴x D =0.804 6解:Fx F =Vy+Lx ∴0.4=0.5y+0.5x --------(1) y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x) --------(2) (1),(2)联立求解,得y=0.528,x=0.272 回收率=(V·y)/(Fx F )=0.5×0.528/0.4=66% 7.解:F=D+WFx F =Dx D +Wx W已知x F =0.24,x D =0.95,x W =0.03,解得:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=(0.24-0.03)/(0.95-0.03)=0.228 回收率 Dx D /Fx F =0.228×0.95/0.24=90.4% 残液量求取:W/D=F/D-1=1/0.228-1=3.38∴W=3.38D=3.38(V-L)=3.38(850-670)=608.6[kmol/h] 8解:(1) 求D 及W,全凝量V F=D+WFx F =Dx D +Wx Wx F =0.1,x D =0.95,x W =0.01(均为质量分率) F=100[Kg/h],代入上两式解得: D=9.57[Kg/h]; W=90.43[Kg/h] 由恒摩尔流得知:F(0.1/78+0.9/92)=V(0.95/78+0.05/92)[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m =1/(a A /M A +a B /M B )]解得 V=87[Kg/h] 由 于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V 即为冷凝量, (2) 求回流比RV=D+L ∴L=V-D=87-9.57=77.43[Kg/h]R=L/D=77.43/9.57=8.09(因为L 与D 的组成相同,故8.09亦即为摩尔比) (3) 操作线方程.因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为 y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1) 式中x D 应为摩尔分率x D =( x D /M A)/[x D /M A+(1-x D )/M B]=(0.95/78)/(0.95/78+0.05/92)=0.961∴y n+1=8.09x n/9.09+0.961/9.09=0.89x n +0.106操作线方程为:y n+1 =0.89x n +0.1069解:y=[R/(R+1)]x+x D /(R+1)(1) R/(R+1)=0.75 R=0.75R+0.75 R=0.75/0.25=3(2) x D /(R+1)=0.2075 x D /(3+1)=0.2079 x D =0.83(3) q/(q-1)=-0.5 q=-0.5q+0.5 q=0.5/1.5=0.333(4) 0.75x+0.2075=-0.5x+1.5x F0.75x q'+0.2075=-0.5x q '+1.5×0.441.25x q '=1.5×0.44-0.2075=0.4425 x q '=0.362(5)0<q<1 原料为汽液混合物10解:(1) 求精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L,提馏段上升蒸汽量V'和下降的液体量L'. 进料平均分子量: Mm=0.4×78+0.6×92=86.4F=1000/86.4=11.6[Kmol/h]Fx F =Dx D +Wx WF=D+W11.6×0.4=D×0.97+(11.6-D)0.02∴D=4.64[Kmol/h]W=6.96[Kmol/h]R=L/D, ∴L=3.7×4.64=17.17[Kmol/h]V=(R+1)D=4.7×4.64=21.8[Kmol/h]平均气化潜热r=30807×0.4+33320×0.6=32313.6[KJ/Kmol]从手册中查得x F =0.4时泡点为95℃,则:q=[r+cp(95-20)]/r=(32313.6+159.2×75)/32313.6=1.37∴L'=L+qF=17.17+1.37×11.6=33.1[Kmol/h]V'=V-(1-q)F=21.8+0.37×11.6=26.1[Kmol/h](2) 求塔顶全凝器热负荷及每小时耗水量.Qc=Vr∴r=0.97×30804+33320×0.03=30879.5[KJ/Kmol]∴Qc=21.8×30879.5=673172.7[KJ/h]耗水量Gc=673172.7/4.18(50-20)=5368.2[Kg/h](3) 求再沸器热负荷及蒸汽耗量.塔的热量衡算Q B+Q F +Q R=Q v+Q W +Q LQ B=Q v+Q W +Q L-Q F -Q R该式右边第一项是主要的,其它四项之总和通常只占很小比例,故通常有:Q B≈Q V=V·I vIv=(r+Cpt)=30879.5+159.2×8.2=43933.9[KJ/Kmol]∴Q B=21.8×43933.9=957759.02[KJ/h]2.5[KgF/cm2]下蒸汽潜热r=522Kcal/Kg=522×4.18×18=39275.3[KJ/Kmol]∴蒸汽需量为G vG v =Q B/r=957759.02/39275.3=24.4Kmol/h=24.4×18=39.04[Kg/h](4) 提馏段方程y=L'x/(L'-W)-Wx W /(L'-W)=1.26x-0.00511解:提馏段: y m+1’=1.25x M’-0.0187---------(1)=L'x M'/V'-Wx W /V',L'=L+qF=RD+FV'=(R+1)DW=F-D,精馏段: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=0.75x n +0.25x D --------(2)q线:x F =0.50 --------------(3)将(3)代入(1)得出:y m+1=1.25×0.5-0.0187=0.606,代入(2)0.606=0.75×0.5+0.25x D ,x D =0.92412解:(1) y1=x D =0.84,0.84=0.45x1+0.55x1=0.64,y W =3×0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45×x W +0.55,x W =0.311,(2) D=100(0.4-0.311)/(0.84-0.311)=16.8(Kmol/h),W=100-16.8=83.2(Kmol/h)13解:(1) 求R,x D,x W精馏段操作线斜率为R/(R+1)=0.723 ∴R=2.61提馏段方程y=L'x/(L'-W)-Wx W/(L'-W)=1.25x-0.0187精馏段操作线截距为x D/(R+1)=0.263 ∴x D =0.95提馏段操作线与对角线交点坐标为y=x=x W x W =1.25 x W -0.0187 ∴x W =0.0748(2)饱和蒸汽进料时,求取进料组成将y=0.723x+0.263y=1.25x-0.0187联立求解,得x=0.535,y=0.65因饱和蒸汽进料,q线为水平线,可得原料组成y=x F=0.6514解:(1) y1=x D =0.9,x1=0.9/(4-3×0.9)=0.692,(2) y2=1×0.692/(1+1)+0.9/2=0.796(3) x D =x F =0.5, y D =0.5/2+0.9/2=0.715解:(1) Fx F=Vy q+Lx q0.45=(1/3)y q+(2/3)x qy q =2.5x q /(1+1.5x q)∴x q=0.375 y q=0.6(2) Rmin=(x D-y q)/(y q-x q)=(0.95-0.6)/(0.6-0.375)=1.56R=1.5Rmin=2.34D=0.95×0.45/0.95=0.45 W=1-0.45=0.55x W=(Fx F-Dx D)/W=(0.45-0.45×0.95)/0.55=0.041L=RD=2.34×0.45=1.053; V=(R+1)D=1.503L'=L+qF=1.053+(2/3)×1=1.72; V'=V-(1-q)F=1.503-1/3=1.17y'=(L'/V')x'-Wx W/V'=1.72/1.17x'-0.55×0.041/1.17=1.47x'-0.019316解:精馏段操作线方程y n+1 =3/4x n +0.24平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=2.5x/(1+1.5x)提馏段操作线方程y=1.256x-0.01278其计算结果如下:N0x y1 0.906 0.962 0.821 0.923 0.707 0.864 0.573 0.775 0.462 0.706 0.344 0.5677 0.224 0.4198 0.128 0.2689 0.065 0.14810 0.029 0.069由计算结果得知:理论板为10块(包括釜), 加料板位置在第五块;17解:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=(0.52-x W )/(0.8-x W )=0.5解得:x W =0.24精馏段操作线方程:y n+1 =(R/(R+1))x n +x D /(R+1)=0.75x n +0.2 --------(1) 平衡线方程:y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x)或:x=y/(α-(α-1)y)=y/(3-2y) --------(2)交替运用式(1),(2)逐板计算:x D =y1=0.8 .x1=0.571;y2=0.628,x2=0.360;y3=0.470,x3=0.228<x W =0.24∴共需N T=3块(包括釜).18解:q=0,x D =0.9,x F =0.5,x W =0.1,R=5,精馏段操作线方程:y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=5x n/(5+1)+0.9/(5+1)=0.833x n+0.15图解:得理论板数为11块(不包括釜),包括釜为12块18题附图19解:(1) F=D+WFx F =Dx D +Wx WD=F(x F -x W )/(x D -x W )=100(0.3-0.015)/(0.95-0.015)=30.48 Kmol/h=30.5 Kmol/hW=F-D=69.50 Kmol/h(2) N T及N F =?x D =0.95、x W =0.015、q=1、R=1.5;x D /(R+1)=0.38作图得:N T =9-1=8(不含釜)进料位置: N F =6(3)L’,V’,y W及x W-1 19题附图∵q=1,V'=V=(R+1)DV'=30.5(1.5+1)=76.25Kmol/hL'=L+qF=RD+F=1.5×30.5+100=145.8Kmol/h由图读得:y W =0.06, x W-1=0.0320解:(1) 原料为汽液混合物,成平衡的汽液相组成为x ,y平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=4.6x/(1+3.6x) --------- (1)q线方程(q=2/(1+2)=2/3)则y=[q/(q-1)]x-x F /(q-1)=-2x+1.35 ---------- (2)联解(1),(2)两式,经整理得:-2x+1.35=4.6x/(1+3.6x)7.2x2 +1.740x-1.35=0解知,x=0.329y=0.693(2) Rmin=(x D -y e)/(y e-x e)=(0.95-0.693)/(0.693-0.329)=0.70621解:因为饱和液体进料,q=1y e=αx e/[1+(α-1)x e]=2.47×0.6/(1+1.47×0.6)=0.788R min=(x D -y e)/(ye-x e)=(0.98-0.788)/(0.788-0.6)=1.02R=1.5×R min=1.53N min=lg[(x D /(1-x D ))((1-x W )/x W)]/lgα=lg[(0.98/0.02)(0. 95/0. 05)]/lg2.47= 7.56x=(R-R min)/(R+1)=(1.53-1.02)/(1.53+1)=0.202Y=(N-N min)/(N+1) Y=0.75(1-x0.567)∴(N-7.56)/(N+1)=0.75(1-0.2020.567) 解得N=14.5 取15块理论板(包括釜)实际板数: N=(15-1)/0.7+1=21(包括釜)求加料板位置,先求最小精馏板数(N min)精=lg[x D /(1-x D )×(1-x F )/x F]/lgα=lg[0.98/0.02·0.4/0.6]/lg2.47=3.85N精/N=(N min)精/N min∴N精=N(N min)精/N min=14.5×3.85/7.56=7.4则精馏段实际板数为7.4/0.7=10.6取11块故实际加料板位置为第12块板上.22解:(1) 由y=αx/[1+(α-1)x]=2.4x/(1+1.4x) 作y-x图由于精馏段有侧线产品抽出,故精馏段被分为上,下两段, 抽出侧线以上的操作线方程式: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=2/3x n +0.3 ----------- (1)侧线下操作线方程推导如下:以虚线范围作物料衡算V=L+D1+D2Vy s+1=Lx s+D1x D1+D2x D2 ;y s+1=Lx s/V +(D1x D1+D2x D2)/V=Lxs/(L+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L+D1+D2);L=L0-D2, 则:y s+1=(L0-D2)x s/(L0-D2+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L0-D2+D1+D2)=(R-D2/D1)x s/(R+1)+(x D1+D2x D2/D1)/(R+1)(R=L0/D1)将已知条件代入上式,得到:y S+1=0.5x+0.416(2) 用图解法,求得理论塔板数为(5-1)块,见附图.22题附图23解:根据所给平衡数据作x-y图.精馏段操作线y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=1.5x n /(1.5+1)+0.95/(1.5+1)=0.6x n +0.38q线方程与q线:料液平均分子量:M m=0.35×+0.65×18=22.9甲醇分子汽化潜热:r=252×32×4.2=33868.8[KJ/Kmol]水的分子汽化潜热:r=552×18×4.2=41731.2[KL/Kmol] 23题附图料液的平均分子汽化潜热:r=0.35×33868.8+0.65×41731.2=38979.4[KL/Kmol]料液的平均分子比热Cp=0.88×22.9×4.2=84.6[KL/Kmol·℃]q=[r+Cp(ts-t F )]/r=[38979.4+84.6(78-20)]/38979.4=1.13q线斜率q/(q-1)=1/13/0.13=8.7提馏段操作线方程与操作线:由于塔釜用直接蒸汽加热,故提馏段操作线过横轴上(x W ,0)一点,于是在x-y图上,作出三条线,用图解法所得理论板数为7.6块,可取8块(包括釜).24解:对全塔进行物料衡算:F1+F2=D+W ----------(1)F1x F1+F2x F2=Dx D +Wx W100×0.6+200×0.2=D×0.8+W×0.02100=0.8D+0.02W -----------(2)由式(1) W=F1+F2-D=100+200-D=300-D代入式(2)得:D=120.5Kmol/hL=RD=2×120.5=241kmol/hV=L+D=241+120.5=361.5Kmol/h在两进料间和塔顶进行物料衡算,并设其间液汽流率为L",V",塔板序号为s.V''+F1=D+L''V''y s+1"+F1x F1=L''xs''+Dx Dy s+1=(L''/V'')xs''+(Dx D -F1x F1)/V''L''=L+q1F1=241+1×100=341Kmol/hV''=V=361.5y s+1"=(341/361.5)x s''+(120.5×0.8-100×0.6)/361.5y s+1"=0.943x s''+0.125解:对于给定的最大V',V=(R+1)D,回流比R愈小,塔顶产品量D愈大,但R 需满足产品的质量要求x D》0.98, 故此题的关键是求得回流比R.由题已知加料板为第14层,故精馏段实际板数为13层,精馏段板数为:13×0.5=6.5取苯-甲苯溶液相对挥发度为α=2.54用捷算法求精馏段最小理论板数(N min)精=ln[0.98/0.02-0.5/0.5]/ln2.54=4.175y=[N精馏段-(N min)精]/(N精馏段+1)=(6.5-4.175)/(6.5+1)=1.31由y=0.75(1-x0.567)x=(1-Y/0.75)(1/0.567)=0.392=(R-R min)/(R+1)∴R=(0.392+R min)/(1-0.392)R min=(x D -y e)/(y e-x e)对泡点进料x e=x F =0.5y e=αx/[1+(α-1)x]=2.54×0.5/(1+1.54×0.5)=1.27/1.77=0.72∴R min=(0.98-0.72)/(0.72-0.5)=0.26/0.22=1.18∴R=(0.392+1.18)/(1-0.392)=1.572/0.608=2.59∴D=V/(R+L)=2.5/(2.59+1)=0.696[Kmol/h]故最大馏出量为0.696[Kmol/h]26解:求n板效率: Emv =(y n -y n+1 )/(y n*-y n+1 ),因全回流操作,故有y n+1 =x n ,y n =x n-1与x n成平衡的y n*=αx n/[1+(α-1)x n ]=2.43×0.285/(1+1.43×0.285)=0.492于是: Emv=(x n-1 -x n )/(y n*-x n )=(0.43-0.285)/(0.492-0.285)=0.7求n+1板板效率:Emv=(y n+1 -y n+2)/(y n+1* -y n+2)=(x n-x n+)/(y n+1*-x n+1 )y’n+1 =2.43×0.173/(1+1.43×0.173)=0.337∴Emv=(0.285-0.173)/(0.337-0.173)=0.68327解:由图可知:该板的板效率为Emv=(y1-y )/(y1*-y W)从图中看出,y1=x D =0.28,关键要求y1*与y W .由已知条件Dx D /Fx F =0.8∴D/F=0.8×0.2/0.28=0.57作系统的物料衡算: Fx F =Dx D +Wx WF=D+W联立求解: x F =Dx D /F+(1-D/F)x W0.2=0.57×0.28+(1-0.57)x W解得x W =0.093 习题27附图因塔釜溶液处于平衡状态,故y W=αx W/[1+(α-1)x W ]=2.5×0.093/(1+1.5×0.093)=0.204y W与x1是操作线关系.y n+1 =L'x n /V'-Wx W /V'=Fx n /D-Wx W/D =Fx n /D-(F-D)x W /D=Fx n /D-(F/D-1)x W∴y n+1 =x n /0.57-(1/0.57-1)0.093=1.75x n -0.07当y n+1 =y W时,x n =x1∴x1=(y W +0.07)/1.75=(0.204+0.07)/1.75=0.157与x1成平衡气相组成为y1*y1*=αx1/[1+(α-1)x1]=2.5×0.157/(1+1.5×0.157)=0.318∴Emv=(0.28-0.204)/(0.318-0.204)=66.8%28解:(1)精馏段有两层理论板,x D =0.85,x F =0.5,用试差法得精馏段操作线ac,与x=x F=0.5线交于d.提馏段有两层理论板,从点d开始再用试差法作图,得提馏段操作线bd,得:x W =0.17x D/(R+1)=0.103R=0.85/0.103-1=7.25F=D+W Fx F =Dx D +Wx W100=D+W100×0.5=D×0.85+W×0.17得D=48.5Kmol/hV'=V=(R+1)D=8.25×48.5=400Kmol/h28题附图(2)此时加入的料液全被气化而从塔顶排出,其组成与原料组成相同,相当于一个提馏塔. 29解:(1)D=η,Fx F /x D =0.9×100×0.4/0.92=39.13Kmol/h,W=60.9Kmol/hx W =0.1Fx F /W=0.1×100×0.4/60.9=0.0656∵q=1 ∴x q =0.4 查图得y q =0.61R min=(x D -y q )/(y q -x q )=(0.92-0.61)/(0.61-0.4)=1.48R=1.5×1.48=2.2 x D /(R+1)=0.92/3.2=0.29在y-x图中绘图得N T =15-1=14块(未包括釜),N加料=第6块理论板N p=14/0.7=20块(不包括釜) N p精=5/0.7=7.14,取8块,∴第九块为实际加料板(2) 可用措施:(1)加大回流比,x D↑,x W↓,η=↑(2)改为冷液进料,N T <N T' q=1, N T =const ∴x D↑q约为const,下移加料点,x D↑.29题附图30解:(1)Dx D /Fx F =0.922; Dx D =0.922×150×0.4=55.32Dx D =Fx F -Wx W =Fx F -(F-D)x W =55.32150×0.4-(150-D)×0.05=55.32D=56.4Kmol/h W=F-D=93.6Kmol/hx D =55.32/56.4=0.981(2) N T及N F (进料位置)x D =0.981,x W =0.05,q=1,x D /(R+1)=0.981/(2.43+1)=0.286a(0.981,0.981), b(0.05,0.05)q线: x F=0.4、q=1, q线为垂线。
化工原理第五章 精馏 答案
五蒸馏习题解答1解:(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p以t=90℃为例,x A=/=y A=1008×760=t℃90100110120130x10y10(1+10(2)用相对挥发度计算x-y值:y=αx/[1+(α-1)x]式中α=αM=1/2(α1+α2)∵α=p A0/p B0α1=760/= ;α2=3020/760=∴αM=1/2(α1+α2)=1/2+=y=(1+由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:1 题附图2解:(1)求泡点:在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃lgp A0= p A0==[mmHg]lgp B0= p B0==[mmHg]×+×=595≈600mmHg ∴泡点为87℃,气相平衡组成为y=p A /p=p A 0x A /P=×600= (2)求露点:露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A +x B =1或p A /p A 0+p B /p B 0=1 式中 p A =×760=304[mmHg]; p B =×760=456[mmHg]求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A 0= (103+=∴p A 0=[mmHg]lgp B 0= ∴p B 0=[mmHg] 于是 :304/+456/=<1再设露点为102℃,同时求得p A 0=; p B 0= 304/+456/=≈1故露点为102℃,平衡液相组成为x A =p A /p A 0=304/= 3解:(1)x A =(p 总-p B 0)/(p A 0-p B 0) =(p 总-40)/ ∴p 总=y A =x A ·p A 0/p =×=(2)α=p A 0/p B 0=40= 4解:(1) y D =?αD =(y/x)A /(y/x)B =(y D⎰-12x x xy dx: F=D+WFx F =Dx D +Wx W已知x F =,x D =,x W =,解得:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=回收率 Dx D /Fx F =×=% 残液量求取:W/D=F/D-1=1/=∴W==(V -L)=(850-670)=[kmol/h] 8解:(1) 求D 及W,全凝量V F=D+WFx F =Dx D +Wx Wx F =,x D =,x W =(均为质量分率) F=100[Kg/h],代入上两式解得:D=[Kg/h]; W=[Kg/h]由恒摩尔流得知:F78+92)=V78+92)[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m=1/(a A/M A+a B/M B)]解得 V=87[Kg/h] 由于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V即为冷凝量,(2) 求回流比RV=D+L ∴L=V-D==[Kg/h]R=L/D==(因为L与D的组成相同,故亦即为摩尔比)(3) 操作线方程.因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)式中x D应为摩尔分率x D =( x D /M A)/[x D /M A+(1-x D )/M B]=78)/78+92)=∴y n+1=+= +操作线方程为:y n+1 = +9解:y=[R/(R+1)]x+x D /(R+1)(1) R/(R+1)= R=+ R==3(2) x D /(R+1)= x D /(3+1)= x D =(3) q/(q-1)= q=+ q==(4) +=+ '+= '+×'=× x q '=(5)0<q<1 原料为汽液混合物10解:(1) 求精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L,提馏段上升蒸汽量V'和下降的液体量L'.进料平均分子量: Mm=×78+×92=F=1000/=[Kmol/h]Fx F =Dx D +Wx WF=D+W×=D×+∴D=[Kmol/h]W=[Kmol/h]R=L/D, ∴L=×=[Kmol/h]V=(R+1)D=×=[Kmol/h]平均气化潜热r=30807×+33320×=[KJ/Kmol]从手册中查得x F =时泡点为95℃,则:q=[r+cp(95-20)]/r=+×75)/=∴L'=L+qF=+×=[Kmol/h]V'=V-(1-q)F=+×=[Kmol/h](2) 求塔顶全凝器热负荷及每小时耗水量.Qc=Vr∴r=×30804+33320×=[KJ/Kmol]∴Qc=×=[KJ/h]耗水量 Gc=(50-20)=[Kg/h](3) 求再沸器热负荷及蒸汽耗量.塔的热量衡算Q B+Q F +Q R=Q v+Q W +Q LQ B=Q v+Q W +Q L-Q F -Q R该式右边第一项是主要的,其它四项之总和通常只占很小比例,故通常有: Q B≈Q V=V·I vIv=(r+Cpt)=+×=[KJ/Kmol]∴Q B=×=[KJ/h][KgF/cm2]下蒸汽潜热r=522Kcal/Kg=522××18=[KJ/Kmol]∴蒸汽需量为G vG v =Q B/r==h=×18=[Kg/h](4) 提馏段方程 y=L'x/(L'-W)-Wx W /(L'-W)=解:提馏段: y m+1’=’(1)=L'x M'/V'-Wx W /V',L'=L+qF=RD+FV'=(R+1)DW=F-D,精馏段: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= + --------(2)q线:x F = --------------(3)将(3)代入(1)得出:y m+1=×代入(2)=×+ ,x D =12解:(1) y1=x D =,=+x1=,y W=3×(3+1)+(3+1)=,=×x W +,x W =,(2) D=100 W==(Kmol/h)13解:(1) 求R,x D,x W精馏段操作线斜率为R/(R+1)= ∴R=提馏段方程 y=L'x/(L'-W)-Wx W/(L'-W)=精馏段操作线截距为 x D/(R+1)= ∴x D =提馏段操作线与对角线交点坐标为y=x=x W x W = x W∴x W =(2)饱和蒸汽进料时,求取进料组成将 y=+y= 联立求解,得x=,y=因饱和蒸汽进料,q线为水平线,可得原料组成y=x F=14解:(1) y1=x D =,x1=(4-3×=,(2) y2=1×(1+1)+2=(3) x D =x F =, y D =2+2=15解:(1) Fx F=Vy q+Lx q=(1/3)y q+(2/3)x qy q = /(1+∴x q= y q=(2) Rmin=(x D-y q)/(y q-x q)= R==D=×= W==x W=(Fx F-Dx D)/W= L=RD=×=; V=(R+1)D= L'=L+qF=+(2/3)×1=; V'=V-(1-q)F=3=y'=(L'/V')x'-Wx W/V'='×='16解:精馏段操作线方程y n+1 =3/4x n +平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+提馏段操作线方程y=其计算结果如下:N0 x y12345678910由计算结果得知:理论板为10块(包括釜), 加料板位置在第五块;17解:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )= )/ )=解得:x W =精馏段操作线方程:y n+1 =(R/(R+1))x n +x D /(R+1)= + --------(1)平衡线方程:y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x)或:x=y/(α-(α-1)y)=y/(3-2y) --------(2)交替运用式(1),(2)逐板计算:x D =y1= .x1=;y2=,x2=;y 3=,x3=<x W =∴共需N T=3块(包括釜).18解:q=0,x D =,x F =,x W =,R=5,精馏段操作线方程:y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=5x n/(5+1)+(5+1)=+图解:得理论板数为11块(不包括釜),包括釜为12块18题附图19解:(1) F=D+WFx F =Dx D +Wx WD=F(x F -x W )/(x D -x W )=100 = Kmol/h= Kmol/hW=F-D= Kmol/h(2) N T及N F =?x D =、x W =、q=1、R=;x D /(R+1)=作图得:N T =9-1=8(不含釜)进料位置: N F =6(3)L’,V’,y W及x W-1 19题附图∵q=1,V'=V=(R+1)DV'=+1)=hL'=L+qF=RD+F=×+100=h由图读得:y W =, x W-1=20解:(1) 原料为汽液混合物,成平衡的汽液相组成为x ,y平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ --------- (1)q线方程 (q=2/(1+2)=2/3)则y=[q/(q-1)]x-x F /(q-1)=-2x+ ---------- (2)联解(1),(2)两式,经整理得:-2x+=(1++ 解知,x=y=(2) Rmin=(x D -y e)/(y e-x e)=解:因为饱和液体进料,q=1y e=αx e/[1+(α-1)x e]=×(1+×=R min=(x D -y e)/(ye-x e)= R=×R min=N min=lg[(x D /(1-x D ))((1-x W )/x W)]/lgα=lg[(0. 95/0. 05)]/=x=(R-R min)/(R+1)= Y=(N-N min)/(N+1) Y=∴/(N+1)= 解得N= 取15块理论板(包括釜)实际板数: N=(15-1)/+1=21(包括釜)求加料板位置,先求最小精馏板数(N min)精=lg[x D /(1-x D)×(1-x F )/x F]/lgα=lg[·]/=N精/N=(N min)精/N min∴N精=N(N min)精/N min=×=则精馏段实际板数为 =取11块故实际加料板位置为第12块板上.22解:(1) 由y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ 作y-x图由于精馏段有侧线产品抽出,故精馏段被分为上,下两段, 抽出侧线以上的操作线方程式: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=2/3x n + ----------- (1)侧线下操作线方程推导如下:以虚线范围作物料衡算 V=L+D1+D2Vy s+1=Lx s+D1x D1+D2x D2 ;y s+1=Lx s/V +(D1x D1+D2x D2)/V=Lxs/(L+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L+D1+D2);L=L0-D2, 则:y s+1=(L0-D2)x s/(L0-D2+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L0-D2+D1+D2)=(R-D2/D1)x s/(R+1)+(x D1+D2x D2/D1)/(R+1)(R=L0/D1)将已知条件代入上式,得到:y S+1=+(2) 用图解法,求得理论塔板数为(5-1)块,见附图.22题附图23解:根据所给平衡数据作x-y图.精馏段操作线y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= /+1)++1)= +q线方程与q线:料液平均分子量:M m=×+×18=甲醇分子汽化潜热:r=252×32×=[KJ/Kmol]水的分子汽化潜热:r=552×18×=[KL/Kmol] 23题附图料液的平均分子汽化潜热:r=×+×=[KL/Kmol]料液的平均分子比热Cp=××=[KL/Kmol·℃]q=[r+Cp(ts-t F )]/r=[+(78-20)]/=q线斜率 q/(q-1)=1/13/0.13=提馏段操作线方程与操作线:由于塔釜用直接蒸汽加热,故提馏段操作线过横轴上(x W ,0)一点,于是在x-y图上,作出三条线,用图解法所得理论板数为块,可取8块(包括釜).24解:对全塔进行物料衡算:F1+F2=D+W ----------(1)F1x F1+F2x F2=Dx D +Wx W100×+200×=D×+W×100=+ -----------(2)由式(1) W=F1+F2-D=100+200-D=300-D代入式(2)得:D=hL=RD=2×=241kmol/hV=L+D=241+=h在两进料间和塔顶进行物料衡算,并设其间液汽流率为L",V",塔板序号为s.V''+F1=D+L''V''y s+1"+F1x F1=L''xs''+Dx Dy s+1=(L''/V'')xs''+(Dx D -F1x F1)/V''L''=L+q1F1=241+1×100=341Kmol/hV''=V=y s+1"=(341/x s''+××/y s+1"=''+25解:对于给定的最大V',V=(R+1)D,回流比R愈小,塔顶产品量D愈大,但R 需满足产品的质量要求x D》, 故此题的关键是求得回流比R.由题已知加料板为第14层,故精馏段实际板数为13层,精馏段板数为:13×=取苯-甲苯溶液相对挥发度为α=用捷算法求精馏段最小理论板数(N min)精=ln[ y=[N精馏段-(N min)精]/(N精馏段+1)= =由y=x=(1-Y/(1/==(R-R min)/(R+1)∴R=+R min)/R min=(x D -y e)/(y e-x e)对泡点进料x e=x F =y e=αx/[1+(α-1)x]=×(1+×==∴R min= ∴R=+/==∴D=V/(R+L)=+1)=[Kmol/h]故最大馏出量为[Kmol/h]26解:求n板效率: Emv =(y n-y n+1)/(y n*-y n+1),因全回流操作,故有y n+1 =x n ,y n =x n-1与x n成平衡的y n*=αx n/[1+(α-1)x n]=×(1+×=于是: Emv=(x n-1 -x n )/(y n*-x n )=求n+1板板效率:Emv=(y n+1 -y n+2)/(y n+1* -y n+2)=(x n-x n+)/(y n+1*-x n+1 )y’n+1=×(1+×=∴Emv=解:由图可知:该板的板效率为 Emv=(y1-y )/(y1*-y W)从图中看出,y1=x D =,关键要求y1*与y W .由已知条件 Dx D /Fx F =∴D/F=×=作系统的物料衡算: Fx F =Dx D +Wx WF=D+W联立求解: x F =Dx D /F+(1-D/F)x W=×+x W解得x W = 习题27附图因塔釜溶液处于平衡状态,故y W=αx W/[1+(α-1)x W]=×(1+×=y W与x1是操作线关系.y n+1 =L'x n /V'-Wx W /V'=Fx n /D-Wx W/D =Fx n /D-(F-D)x W /D=Fx n /D-(F/D-1)x W∴y n+1 =x n /(1/=当 y n+1 =y W时,x n =x1∴x1=(y W +/=+/=与x1成平衡气相组成为y1*y1*=αx1/[1+(α-1)x1]=×(1+×=∴ Emv=解:(1)精馏段有两层理论板,x D =,x F =,用试差法得精馏段操作线ac,与x=x F =线交于d.提馏段有两层理论板,从点d开始再用试差法作图,得提馏段操作线bd,得:x W =x D/(R+1)===F=D+W Fx F =Dx D +Wx W 100=D+W100×=D×+W×得 D=hV'=V=(R+1)D=×=400Kmol/h 28题附图(2)此时加入的料液全被气化而从塔顶排出,其组成与原料组成相同,相当于一个提馏塔. 29解:(1)D=η,Fx F /x D=×100×=h,W=hx W= /W=×100×=∵q=1 ∴x q = 查图得y q =R min=(x D -y q )/(y q -x q )= R=×= x D /(R+1)==在y-x图中绘图得N T =15-1=14块(未包括釜),N加料=第6块理论板N p=14/=20块(不包括釜) N p精=5/=,取8块,∴第九块为实际加料板(2) 可用措施:(1)加大回流比,x D↑,x W↓,η=↑(2)改为冷液进料,N T <N T' q=1, N T=const ∴x D↑ q约为const,下移加料点,x D↑.29题附图30解:(1)Dx D /Fx F =; Dx D=×150×=Dx D =Fx F -Wx W =Fx F -(F-D)x W =150×(150-D)×=D=h W=F-D=hx D ==(2) N T及N F (进料位置)x D =,x W =,q=1,x D /(R+1)=+1)=a,, b,q线: x F=、q=1, q线为垂线。
化工原理 练习答案
D
,R
可达到要求。(增大,减少,不变,不确定)
解: xF ↓ , 要求 x D 不变,则 D 减少,可达到要求。
V V ( 1 q )F R 1 D 1 q F
V 不变,D↓,则R增大,可达到要求。 10、操作中精馏塔,保持F、 xF 、q、V 不变,减少D,则塔顶易挥发组分回
收率η
(3) 若操作回流比取最小回流比的 1.4 倍,采出率不变,则塔顶产物理论上可
达到的最高浓度是多少?
解:
(1)
=
DxD FxF
xD
FxF D
0.882
FxF F
W
DxD D
WxW
xW
0.018
(2) q 1 , xe xF 0.45
ye
1
(
xe 1)
xe
0.672
最小回流比 Rmin
xD ye
ye xe
=0.9
(3)要使塔顶理论产物达到最高浓度,此时塔板板数无穷多,有两种可能:①
加料口出现挟点,操作线与相平衡线相交;②塔釜无产品轻组分, xW =0
①
R
1.4Rmin
xD ye
ye xe
=1.26
xD
0.952
xw
FxF DxD W
=-0.05
0,
不成立
② xw =0 , xD
解: xD 变小, xW 变小。
7 精馏操作中,若 、
F、
xF
、
NT
,
N
F
、α、q、V
均为定值,现塔顶采出率
D
/
F
增加,则 xW
, xD
。(变大,变小,不变,不确定)
化工原理6.9 习题课答案(精馏)
(以上均为质量分率),原料为气液混合物,其中 蒸汽占1/3(摩尔比),苯-甲苯平均相对挥发为 2.5,设泡点回流,塔釜采用间接蒸汽加热,塔顶 采用全凝器,试求: (1)原料中气液相组成及塔顶易挥发组分的回收率;
3.998106 kJ / h 1110.6kW
(3) q 0
y xF 0.3
y 2.47x 1 1.47x
ye 0.3
xe 0.148
Rmin
xD ye ye xe
0.9 0.3 3.95 0.3 0.148
R Rmin 3.95
V' V 1 qF V F R 1D F 3.95 1 30 100 48.5koml / h
F, xF D, xD
W, xW
0.8
Dx D Fx F
xF xW xD xW
xD xF
0.2 0.3
xW xW
0.3 0.2
xW 0.0857
全塔为提馏段,且泡点加料 L F
L V
F D
1 D/F
xF
1
xW /xD
xF
1.876
W F D F 1 1.876 1 0.876 V DD
(2) q 1
Rmin
1
1
xD xF
1 xD
1 xF
1 2.47
1
0.9 0.3
2.471 0.9
1 0.3
1.80
R Rmin 1.80
V' V R 1D 1.80 1 30 84koml / h
Q' V 'r FC P ts t 84 32600 100161.5 98 20
化工原理--精馏习题--选择判断汇总
精馏习题概念题一、填空题1.精馏操作的依据是( 混合物中各组分的挥发度的差异 )。
利用( 多次部分汽化 )、( 多次部分冷凝 )的方法,将各组分得以分离的过程。
实现精馏操作的必要条件( 塔顶液相回流 )和( 塔底上升气流 )。
2. 汽液两相呈平衡状态时,气液两相温度( 相同 ),液相组成( 低于 )汽相组成。
3.用相对挥发度 表达的气液平衡方程可写为( )。
根据 的大小,可用来( 判断蒸馏方法分离的难易程度 ),若 =1,则表示( 不能用普通的蒸馏方法分离该混合物 )。
4. 某两组分物系,相对挥发度 =3,在全回流条件下进行精馏操作,对第n,n+1两层理论板(从塔顶往下计),若已知yn=0.4, yn+1=( yn+1=0.182 )。
全回流操作通常适用于( 精馏开工阶段 )或( 实验研究场合 )。
5.精馏和蒸馏的区别在于 _精馏必须引入回流;平衡蒸馏和简单蒸馏主要区别在于( 前者是连续操作定态过程,后者为间歇操作非稳态过程 )。
6. 精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度,其原因是( 塔底压强高于塔顶压强 )和( 塔顶组成易挥发组分含量高 )。
7. 在总压为101.33kPa、温度为85℃下,苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为PA°=116.9kPa、PB°=46kPa,则相对挥发度 =( 2.54 ),平衡时液相组成xA=( 0.78 ),汽相组成yA=( 0.90 )。
8. 某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275,则该塔的操作回流比为( 2.371 ),馏出液组成为( 0.982 )。
9. 最小回流比的定义是( 为特定分离任务下理论板无限多时的回流比 ),适宜回流比通常取为( 1.1~2 )Rmin。
10. 精馏塔进料可能有( 5 )种不同的热状况,当进料为汽液混合物且气液摩尔比为2:3时,则进料热状态参数q值为( 0.6 )。
11. 在精馏塔设计中,若F、x F 、q D保持不变,若回流比R增大,则x D( 增加 ),x W( 减小 ),V( 增加 ),L/V( 增加 )。
化工原理精馏习题
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
2.在连续精馏塔中, 2.在连续精馏塔中,精馏段操作线方程 在连续精馏塔中 y=0.75x+0.2075, 线方程式为y= y=y=0.75x+0.2075,q线方程式为y=-0.5x +1.5xF,xW=0.05,试求: +1.5xF,xW=0.05,试求: (1)回流比 馏出液组成xD 回流比R xD; (1)回流比R、馏出液组成xD; (2)进料液的 进料液的q (2)进料液的q 值; (3)当进料组成xF=0.44、 当进料组成xF=0.44 (3)当进料组成xF=0.44、塔釜间接蒸汽加热 提馏段操作线方程。 时,提馏段操作线方程。
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
化工原理蒸馏—答案
蒸馏一。
填空题1。
蒸馏是分离 __均相混合物的一种方法,蒸馏分离的依据是______挥发度差异_____.2。
气液两相呈平衡状态时,气液两相温度_相同______,但气相组成____大于____液相组成。
3。
气液两相组成相同时,则气相露点温度________液相泡点温度。
3。
大于4. 在精馏过程中,增大操作压强,则物系的相对挥发度________,塔顶温度_________,塔釜温度_______,对分离过程___________。
4。
下降 升高 升高 不利5。
两组分溶液的相对挥发度是指溶液中_______的挥发度对________的挥发度的比值,a=1表示_______。
5。
易挥发组分 难挥发组分 不能用蒸馏方法分离6。
所谓理论板是指该板的气液两相____________,且塔板上_________________。
6.互呈平衡 液相组成均匀一致7. 某两组分物系,其相对挥发度α=3,对第n ,n —1两层理论板,在全回流条件下,已知x n =0。
3,则y n —1 =_________________。
7。
0.7948. 某精馏塔的温度精馏段操作线方程为y=0。
75x +0。
24,则该精馏塔的操作回流比是____________,馏出液组成为____________________。
8. R=3 96.0=D x9。
精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度,其原因是_____________和_________________.9。
塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶10. 在总压为103。
3kPa 温度为95℃下,苯与甲苯的饱和蒸汽分别为0A p =155.7kPa 0B p =63.3 kPa ,则平衡时苯的液相组成为x =_________,气相组成为y=______________,相对挥发度为α=____________.10。
411.0=x 632.0=y α=2.4611。
化工原理考试题及答案,精流,判别2009.4
判断题1.精馏设计时,若回流比R增加,并不意味产品D一定减小,精馏操作时也可能有类似情况;()√2.恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近,它只适用于理想物系;×3. 理论板图解时与下列参数:F,x F ,q,R,α,x D ,x W 无关;()×4. 精馏平衡线在对角线左上方,可以用精馏方法分离,平衡线在对角线右下方,则不能用精馏方法分离。
()×5.精馏塔任意一块理论板上,其液相的泡点温度小于气相的露点温度()×6. 筛孔塔板易于制造,易于大型化,压降小,生产能力高,操作弹性大,是一种优良的塔板。
()×7. 精馏段操作线是指相邻两块塔板间,下面一块板蒸汽组成和上面一块板液相组成之间的定量关系方程。
()√8. 对于理想二组分体系,若平均相对挥发度为1 ,则不能用普通精馏方法分离。
()√9. 在一定压强下,纯组分的泡点、露点、沸点均为同一个数值。
()√10. 评价塔板结构时,塔板效率越高,塔板压降越低,操作弹性大,则该种结构越好。
()√11.对于连续精馏塔和间歇精馏塔来说,只要在操作过程中回流比保持不变,两者均能维持稳定状况操作。
()×12. 全回流时达到一定的分离要求所需的理论塔板最少。
()√13.苯一甲苯精馏塔顶产生的蒸汽浓度为0.95(摩尔分率),在冷凝器全部冷凝为液体时,则馏出液的浓度仍为0.95(摩尔分率)。
()√14. 当操作线与平衡线相交时,精馏传质推动力为零。
()√15.生产中的精馏就是在同一设备中多次而且同时进行气化和冷凝,以得到接近于纯的易挥发组分的操作。
()×16. 在指定条件下进行精馏操作所需的实际塔板数较理论板数为多。
()√17. 两个完全互溶的挥发性组分所组成的溶液,称理想溶液。
()×18.恒摩尔气化,即精馏塔内每块塔板的上升蒸气摩尔流量都完全相等。
()×19.沸点进料时,精馏塔内两段的液体下降摩尔流量相等。
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精馏练习题
一、填空题
【1】精馏操作的依据是(混合液中各组分的挥发度的差异)。
实现精馏操作的必要条件是(塔顶液相回流)和(塔底上升气流)。
【2】气液两相呈平衡状态时,气液两相温度(相同),液相组成(低于)气相组成。
【3】用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为( )。
根据α的大小,可用来(判断用蒸馏方法分离的难易程度),若α=1,则表示(不能用普通的蒸馏方法分离该混合液)。
【4】某两组分物系,相对挥发度3=α,在全回流条件下进行精馏操作,对第n 、n+1两层理论踏板(从塔顶往下计),若已知==+1,4.0n n y y 则()。
全回流适用于(精馏开工阶段)或(实验研究场合)。
【5】某精馏塔的精馏操作线方程为275.072.0+=x y ,则该塔的操作回流比为(),馏出液组成为()。
【6】在精馏塔设计中,若P Fx f 进料温度保持不变,若增加回流比R ,则p x (增大)
w x (减小),V L (增大)。
【7】操作中的精馏塔,若进料温度FV x f 不变,若釜液量W 增加,则p x (增加),w x (增大)V
L (增加)。
二、选择题
(1)在用相对挥发度判别分离的难易程度时,下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离
(C )。
A.AB >1
B. AB <1
C. AB =1
D. AB >10
(2)在精馏的过程中,当进料为正处于泡点的饱和液体时,则(C )。
>1 <0 =1 <q <1
(3)精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n 、n+1层塔板,其气相组成的关系为(C )。
+1>y n >y n-1 B. y n+1=y n =-1 C +1<y n <y n-1 D.不确定
(4)精馏塔中自上而下(C ).
A.分为精馏段、加料板和提馏段三部分
B.温度依次降低
C.易挥发组分浓度依次降低
D.蒸气量依次减少
(5)某精馏塔的馏出液量是50kmo1/h ,回流比是2,则精馏段的回流液量是(A )。
h h h h
(6)连续精馏中,精馏段操作线随( A )而变。
A.回流比
B.进料热状况
C.残液组成
D.进料组成
(7)回流比的( A )值为全回流。
A.上限
B.下限
C.算术平均
D.几何平均
(8)二元溶液连续精馏计算中,物料的进料热状况变化将引起(B )的变化。
A.相平衡线
B.进料线和提馏段操作线
C.精馏段操作线
D.相平衡线和操作线
(9)两组分物系的相对挥发度越小,表示分离该物系越(8 )。
A.容易
B.困难
C.完全
D.不完全
(10)某精馏塔的理论板数为17块(包括塔釜),全塔效率为,则实际塔板数为( B )块。
.32 C
(11)某二元混合物,当液相组成x A =时,相应的泡点温度为t 1,与之平衡的气相组成y A =,与y A =的气相相对应的露点温度为t 2,则t 1与t 2的关系是( A ).
=t 2 <2 C >t 2 D.不确定
(12)当分离沸点较高,而且又是热敏性混合液时,精馏操作压力应采用___________。
A.加压
B.减压
C.常压
答案:B
(13)若要求双组分混合液分离成两个较纯的组分,则应采用________
A.平衡蒸馏
B.简单蒸馏
C.精馏
答案:C
(14)精馏过程连续、稳定操作的必要条件是_________。
A. 塔顶有液体回流
B.塔底有汽相回流
C.原料要加热至泡点 答案:A 、B
(15)以下说法正确的是( )。
A.冷液进料:q =1
B.汽液混合进料:0<q <1
C.过热蒸汽进料:q <0
答案: B 、C
(16)已知汽液混合进料中,汽相与液相的摩尔数之比为3:2,易挥发组分有摩尔分数为,则q =______。
A. 2/3
B.0.3 答案: A
(17)板式塔精馏操作,已知物系在操作条件下,相对挥发度为α,操
作线方程为y=ax+b ,设第n 块板为一理论板,进出该板的各物流如附
图所示,则以下关系下确的是 。
A. y n+1=ax n +b +1=ax n-1+b
C. y n =ax n-1+b
D.111)1(1--+-+=n n n x x y αα
E.n n n x x y )1(1-+=αα
F.1
11)1(1--+-+>n n n x x y αα G. y n+1<ax n-1+b
题6附图
n+1n x n-1
答案:A、C、E、G
(18)当回流从全回流逐渐减小时,精馏段操作线向平衡线靠近。
为达到给定的分离要求,所需的理论板数__________。
A. 逐渐减少
B. 逐渐增多
C. 不变
答案:B
(19)二元精馏计算过程中操作线为直线,主要基于____。
A 理想物系
B 理论板假定
C 恒摩尔流假定
D 等分子反向扩散
答案:C
(20)以下说法正确的是_________。
A.可根据亨利定律判断溶液的理想性
B.全部浓度范围内服从拉乌尔定律的溶液为理想溶液
C.二元混合液的泡点总是介于两纯组分的沸点之间
D. 非理想溶液中同种分子间的作用力与异种分子间的作用力相同
答案:B
(21)一操作中精馏塔,若保持F、x F、q、V'(塔釜上升蒸汽量)不变,而增大回流比R,则______。
增大、x W减小 B. x D增大、x W增大
C. x D减小、x W增大
D. x D减小、x W减小
答案:B
(22)间接蒸汽加热的连续精馏塔操作时,由于某种原因,再沸器中加热蒸汽压力下降而使V'下降,而进料热状况q、浓度x F及进料量F不变,同时回流量L恒定,则馏出液浓度x D 及流量D、残液浓度x W及流量W的变化趋势为_______________。
A. D减小、W增大、x D增大、x W增大
B. D减小、W增大、x D增大、x W减小
C. D增大、W减小、x D增大、x W增大
D. D减小、W增大、x D减小、x W增大
答案:A
(23)精馏塔操作线的斜率为R/(R+1),全回流时,其斜率等于_________。
A. 0
B. 1
C.∝
答案:B
(24)以下说法正确的是__________
A.最小回流比与物系的相平衡性质有关,而与混合物的分离要求无关
B.最小回流比与混合物的分离要求有关,而与物系的相平衡性质无关
C.最小回流比既与物系的相平衡性质有关,也与混合物的分离要求有关
答案:C
(25)全回流时,y-x图上精馏段操作线的位置_______。
A.在对角线之上
B. 在对角线与平衡线之间
C.与对角线重合
D. 在对角线之下
答案:C (26)以下关于间歇精馏的描述不正确...
的是_________。
A. 间歇精馏往往采用填料塔
B. 间歇精馏为一非定态过程
C. 间歇精馏时全塔均为提馏段,没有精馏段
D. 为保持间歇精馏时馏出液组成恒定,其回流比应不断增大
答案:C
(27) 进料状态改变,将引起连续精馏塔的( )改变。
(A)平衡线; (B)操作线和q 线; (C)平衡线和操作线; (D)平衡线和q 线 答案: B
(28)对一定的馏出液浓度D x ,若进料浓度F x 越小,最小回流比min R ( )。
(A)越大; (B)越小; (C)不变; (D)不确定
答案: D
(29) 在相同的条件R 、D x 、F x 、W x 下,q 值越大,所需理论塔板数( )。
(A)越少; (B)越多; (C)不变; (D)不确定
答案: A。