化工原理试题库答案(下册,总) - 下载本文

为 。

37. 最小回流比的定义是 ,适宜回流比通常取为 Rmin。

38. 精馏塔进料可能有 种不同的热状况,当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时,则进料热状况q值为 。

39. 在某精馏塔中,分离物系相对挥发度为2.5的两组分溶液,操作回流比为3,若测得第2、3层塔板(从塔顶往下计)的液相组成为x2?0.45、x3?0.4,流出液组成xD为0.96(以上均为摩尔分率),则第3层塔板的气相莫弗里效率为EMV3= 。

xw ,40. 在精馏塔设计这,若保持F、xF、若增加回流比R,则xD ,q、D不变,

L/V 。

41. 在精馏塔设计中,若F、xF、xD、xW及R一定,进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体,则所需理论板数NT 。精馏段上升蒸气量V 、下降液体量L ;提馏段上升蒸气量

V‘ ,下降液体量L’ 。

42. 操作中的精馏塔,增大回流比,其他操作条件不变,则精馏段液气比L/V ,提馏段液气比‘/V ,xD ,xw 。 L’43. 操作中的精馏塔保持F、xF、q、V不变,若釜液量W增加,则xD ,xw ,

L/V 。

44. 在连续精馏塔中,若xF、xD、R、q、D/F相同,塔釜由直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热,则所需理论板数NT ,xw 。

45. 恒沸精流与萃取精馏的共同点是 。两者的主要区别是 和 。

三、计算题

1. 某二元混合液含易挥发组分0.35,泡点进料,经连续精馏塔分离后塔顶产品浓度为0.96,

塔底产品浓度为0.025(以上均为易挥发组分的摩尔分率),设满足恒摩尔流假设,试计算:(1)塔顶产品的采出率D/F为多少?(4分);(2)如果回流比R为2,请分别求出精馏段、提馏段操作方程。

2. 用一常压连续精馏塔分离苯-甲苯混合液,原料液入塔时其中蒸气量和液体量的千摩尔

之比为2:3。每小时处理量料液60kmol/h, 料液中含苯50%,所得残液含苯5%,馏出液中含苯98%(以上组成均为摩尔百分率),苯对甲苯的平均挥发度为2.5,试求:⑴馏出液和残液量?⑵R=2R小时的操作回流比?⑶该操作条件下, 精馏段和提馏段操作线方

程式?

3. 在常压精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为100kmol/h,进料组成为xF=0.5,

塔顶组成为xD=0.98(均为摩尔分数);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1.8倍;在本题范围内气液平衡方程为:y=0.6x+0.43,气相默弗里效率Emv=0.5。若要求轻组分收率为98%,试计算:(1)塔釜馏出液组成;(2)精馏段操作线方程;(3)经过第一块实际板气相浓度的变化。

4. 用一连续精馏塔分离由组分A、B组成的理想混合溶液。原料液中含A为0.40,馏出液

中含A为0.95(以上均为摩擦分率),已知进料热状况q为0.6,最小回流比为1.50,试求相对挥发度α值?

5. 用一提馏塔分离某水溶液(双组分体系,水为重组分),原料液量为100kmol/h,泡点进

料,进料组成为40%,塔顶蒸汽全部冷凝成液体产品而不回流,其组成为70%(以上组成均为轻组分的摩尔分率)。轻组分回收率为98%,直接用水蒸汽加热。假设塔内为恒摩尔溢流和汽化,操作条件下两组分的平均相对挥发度为4.5,每层塔板用气相表示的单板效率为70%,求釜液组成及从塔顶第二层实际板下降的液相浓度。

6. 用一连续精馏塔在常压下分离苯-甲苯液体混和物。在全浓度范围内,体系的平均相对

挥发度为2.5。泡点进料,进料量为100kmol/h。进料中苯含量为0.4(摩尔分率)。规定塔顶产品中苯的含量为0.9,苯的回收率为95%以上。塔顶采用全凝器,泡点回流,回流比取为最小回流比的1.5倍,塔釜采用间接蒸汽加热。求(1)塔底产品浓度;(2)精馏段操作线方程和提馏段操作线方程;(3)从塔顶开始数起,离开第二块板的液相组成(小数点后取三位数)。

7. 苯、甲苯两组分混合物进行常压蒸馏,原料组成X(苯)=0.7,要求得到组成为0.8的塔顶

产品(以上均为摩尔分率),现用以下三种方法操作:连续平衡蒸馏、简单蒸馏(微分蒸馏)、连续蒸馏。在三种情况下,塔顶用一分凝器,其中50%的蒸汽冷凝返回塔顶。出冷凝器的蒸汽与冷凝液体呈平衡。对每种方法进料量均为100kmol/h,问塔顶、塔釜产量各为多少?汽化量为多少?已知α=2.46。

8.

在常压连续精馏塔中,分离苯—甲苯混合液。原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0.4(摩尔分率,下同)泡点进料。馏出液组成为0.9,釜液组成为0.00667,操作回流比为最小回流比的1.5倍,操作条件下平均相对挥发度为2.5,试求:(1)提馏段操作方程 (2)离开第二层理论板(从塔顶往下数)的气相组成y2

9. 在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液。原料液组成为0.5(摩尔分率,下同)饱和气体进料。馏出液组成为0.9,釜液组成为0.05,操作回流比为最小回流比的2.0倍,操

作条件下平均相对挥发度为3.0,试求:(1)提馏段操作线方程 (2)离开第二层理论板(从塔顶往下数)的气相组成y2 .

10. 在常压连续精馏塔中,分离两份理想溶液。原料液组成为0.5(摩尔分率,下同),饱和

蒸汽进料,馏出液组成为0.9,釜液组成为0.05。操作回流比为最小回流比的2倍。操作条件下平均相对挥发度为3.0,试求:(1)提馏段操作线方程 (2)离开第二层理论板(从塔顶往下数)的气相组成y2。

11. 试计算压力为101.33KPa,温度为时84℃,苯-甲苯物系平衡时,苯与甲苯在液相和气相

中的组成。(xA?0.818 yA?0.92)

12. 苯-甲苯混合液初始组成为0.4(摩尔分率,下同),在常压下加热到指定温度,测得平衡

的液相组成x为0.257、汽相组成y为0.456,试求该条件下的液化率。(q=0.281) 13. 4.某两组分混合气体,其组成y?0.6(摩尔分率),通过部分冷凝将蒸汽量中的

2流量冷3凝为饱和液体,试求此时的气、液相组成。气液平衡关系为y?0.46x?0.549 (x?0.5085;

y?0.783 )

14. 5.在连续精馏塔中分离两组分理想溶液,原料液流量为75kmol/h,泡点进料。精馏段操作

线方程和提馏段操作线方程分别为y?0.723x?0.263和y?1.25x?0.018 试求精馏段及提馏段的上升蒸汽量。(V?V??142.3kmol/h)

15. 6.在常压连续精馏塔中,分离含甲醇为0.4(摩尔分率)的甲醇-水混合液。试求进料温度

40℃为时得q值。已知进料泡点温度为75.3℃。操作条件下甲醇的汽化潜热为1055KJ/kg、比热为2.68KJ/(kg.℃);水的汽化潜热为2320KJ/kg,比热为4.19KJ/(kg.℃)。 16. 7.将含易挥发组分为24%的原料加入一连续精馏塔中,要求馏出液组成为95%,釜液组

成为3%(均为易挥发组分的摩尔分率)。已知进入冷凝器中蒸汽量为850kmol/h,塔顶回流液量为670kmol/h,试求塔顶、塔釜产品量及回流比。(D=180kmol/h ; W=608.6kmol/h ; R=3.72)

17. 用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯混合液,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热,平

均相对挥发度为2.47,进料为150kmol/h、组成为0.4(摩尔分率)的饱和蒸汽,回流比为4,塔顶馏出液中苯的回收率为0.97,塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95,求:(1)塔顶馏出液及塔釜采出液的组成;(2)精馏段及提馏段操作线方程;(3)回流比与最小回流比的比值。(0.928、0.021;精馏线y=0.8x+0.1856、提馏线y=1.534x-0.0112;R/Rmin=1.4)

18. 在由一层理论板和塔釜组成的精馏塔中,每小时向塔釜加入苯-甲苯混合液100kmol,含

苯量为50%(摩尔%,下同),泡点进料,要求塔顶馏出液中含苯量为80%,塔顶采用全凝器,回流液为饱和液体,回流比为3,相对挥发度为2.5,求每小时获得的塔顶馏出液量D,塔釜排出液量W及浓度xw。(D=17.0kmol/h, W=83.0kmol/h, xW=0.4385) 19. 用精馏分离某水溶液,水为难挥发组分,进料F=1kmol/s,xF=0.2(摩尔分率,下同),

以饱和液体状态加入塔中部,塔顶馏出量D=0.3kmol/s,xD=0.6,R=1.2Rmin,系统a=3,塔釜用饱和水蒸汽直接通入加热。试求:(1)蒸汽通入量;(2)提馏段操作线(V=0.57kmol/s; y= 2.23x-0.0351)

20. 在连续精馏塔中分离二硫化碳和四氯化碳混合液。原料液流量为1000kg/h,组成为0.3(二

硫化碳的质量分率,下同)。若要求釜液组成不大于0.05,馏出液中二硫化碳回收率为88%。试求馏出液流量和组成。(3.58kmol/h; 0.97)

21. 在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液。原料液组成为0.5(摩尔分率,下同),饱

和蒸汽进料。馏出液组成为0.9,釜液组成为0.05。操作回流比为最小回流比的2倍。操作条件下平均相对挥发度为3。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)离开第2层理论板(从塔顶往下计)的气相y2 (y?1.385x?0.0193 ;0.786)

22. 在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6(摩尔分率,下同),

泡点进料,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04,回流比为2,物系的平均相对挥发度为3.5。塔顶为全凝器。试用逐板计算法计算精馏段所需理论板数。( 2块 )

23. 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.35(摩尔分率,下同)馏出

液组成为0.9,回流比为最小回流比的1.2倍,物系的平均相对挥发度为2.0,试求以下两种进料状况下的操作回流比(1)饱和液体进料;(2)饱和蒸汽进料。(2.7; 4.79) 24. 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。物系的平均相对挥发度为3.0。塔顶采用全凝器。

实验测得塔顶第一层塔板的单板效率Eml为0.6,且已知精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15,试求离开塔顶第二层板的上升蒸汽组成y2(0.825)

25. 在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0.4(摩尔分率,下同),馏出液组

成为0.95。气--液混合进料,其中气相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2.5,塔顶采用全凝器,试求从塔顶往下数第二层理论板的上升蒸汽组成y2(0.899)

26. 实验测得常压精馏塔在部分回流下,精馏段某相邻两板的上升气相组成分别为

yn?0.885,yn?1?0.842。已知物系平均相对挥发度为5,回流比为3.5,馏出液组成为0.95

(摩尔分率),试求以气相组成表示的第n层板的单板效率Emv。( 0.5 )

27. 在一常压连续精馏塔中分离由A、B组成的混合液。已知原料液组成为0.3,要求塔顶产

品组成为0.9,釜液组成为0.5(均为A组分的摩尔分率),操作回流比为2.5,试绘出下列进料情况的精馏段操作线和提馏段操作线。(1)q=2;(2)泡点进料;(3)气液混合进料,汽化率为1/2。

28. 在一常压连续精馏塔中,精馏段操作线方程式和q线方程式如下:y?0.75x?0.2075

y??0.5x?1.5xF 试求:(1)回流比;(2)馏出液组成;(3)q值 (R=3 ;xD?0.83;

q=1/3)

29. 在一常压连续精馏塔中,分离苯-甲苯混合液。塔顶为全凝器,塔釜为间接蒸汽加热,

泡点进料。物系的相对挥发度α=2.47。试计算:(1)全回流时,xD?0.95,第一块塔板上的气相单板效率Emv?0.7时,求第二块塔板上升蒸汽组成;(2)进料量为180kmol/h,原料组成为0.4时,要求塔顶苯的回收率为0.96,塔釜甲苯的回收率为0.93时,求xD和xw;(3)若R?1.4Rmin,求R;(4)写出精馏段操作线方程式。(0.916 ; 0.9 , 0.028; 1.7 ;

yn?1?0.638xn?0.326 )

30. 常压连续精馏塔中,分离某双组分理想溶液,原料液在泡点下进料,进料量为150Kmol/h,

组成为0.4(摩尔分率,下同),馏出液组成为0.9,釜残液组成为0.1,操作回流比为3.5,全塔平均相对挥发度为2,塔顶采用全凝器,塔底采用间接蒸汽加热,求:1.塔顶、塔底产品流量,Kmol/h;2.回流比为最小回流比的倍数;3.精馏段上升蒸汽量和提馏段下降液体量,Kmol/h;4.塔顶第二块理论板上下降的液相组成。

31. 将180 kmol/h 含苯0.4 (摩尔分率,下同)的苯—甲苯溶液,在连续精馏塔中进行分离,要求塔顶馏出液中含苯0.95,釜残液中含苯不高于0.01,进料为饱和液体,回流比R=2,求塔顶、塔底两产品流量及精馏段、提馏段操作线方程式。

32. 在常压连续精馏塔中分离相对挥发度为2.3的苯—甲苯混合液,进料量100kmol/h,且为饱和液体进

料,其中含苯0.4(摩尔分率,下同)。塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜蒸汽间接加热。要求 塔顶馏出液中含苯0.95,塔底釜残液中含苯0.04,回流比取最小回流比的1.4倍。计算(1)塔顶和塔底产品的流量。(2)推导精馏段、提馏段操作方程式。

33. 在常压连续精馏塔中分离相对挥发度为2.3的苯—甲苯混合液,进料量200kmol/h,且为饱和液体进

料,其中含苯0.4(摩尔分率,下同)。塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜蒸汽间接加热。要求 塔顶馏出液中含苯0.95,塔底釜残液中含苯0.05,回流比取最小回流比的1.5倍。计算(1)塔顶和塔底产品的流量。(2)实际回流比、提馏段上升蒸汽流量及其下降液体流量、塔顶苯的回收率。