化工原理之精馏题库
蒸馏
一、选择题
1.当二组分液体混合物的相对挥发度为（）时，不能用普通精馏方法分离。
A、3.0
B、2.0
C、1.0
D、4.0
2.某精馏塔用来分离双组分液体混合物，进料量为100Kmol/h，进料组成为0.6 ,要求塔顶产品浓度不小于0.9，以上组成均为摩尔分率，则塔顶产品最大产量为（）。
A、60.5kmol/h
B、66.7Kmol/h
C、90.4Kmol/h
D、不能确定
3.在t-x-y相图中，液相与气相之间量的关系可按（）求出。
A、拉乌尔定律
B、道尔顿定律
C、亨利定律
D、杠杆规则
4.q线方程一定通过x－y直角坐标上的点（）。
A、(x W,x W) B(x F,x F)C(x D,x D) D(0,x D/(R+1))
5.二元溶液的连续精馏计算中，进料热状态参数q的变化将引起（）的变化。
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线
6.精馏操作是用于分离（）。
A、均相气体混合物
B、均相液体混合物
C、互不相溶的混合物
D、气—液混合物
7.混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸馏方法分离该混合液愈（B）。
A、容易
B、困难
C、完全
D、不完全
8.设计精馏塔时，若F、x F、x D、x W均为定值，将进料热状况从q=1变为q>1，但回流比取值相同，则所需理论塔板数将（B），塔顶冷凝器热负荷（C），塔釜再沸器热负荷（A）。
A、变大
B、变小
C、不变 D 不一定
9.连续精馏塔操作时，若减少塔釜加热蒸汽量，而保持馏出量Ｄ和进料状况（F, xF,q）不变时，则L/V______ ，L′/V′______，x D______ ，x W______ 。
A、变大
B、变小
C、不变
D、不一定
10.精馏塔操作时，若F、x F、q，加料板位置、Ｄ和Ｒ不变，而使操作压力减小，
则x D______，x w______。
A、变大
B、变小
C、不变
D、不一定
11.操作中的精馏塔，保持F，x F，q，D不变，若采用的回流比R< Rmin，则x D
______，x w______。
A、变大
B、变小
C、不变
D、不一定
12.恒摩尔流假设是指 D 。
A、在精馏段每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等
B、在精馏段每层塔板上升蒸汽的质量流量相等
C、在精馏段每层塔板上升蒸汽的体积流量相等
D、在精馏段每层塔板上升蒸汽和下降液体的摩尔流量相等
13.精馏过程的理论板假设是指 D 。
A、进入该板的气液两相组成相等
B、进入该板的气液两相组成平衡
C、离开该板的气液两相组成相等
D、离开该板的气液两相组成平衡
14.精馏过程若为饱和液体进料，则 B 。
A、q=1，L=L′
B、q=1，V=V′
C、q=1，L=V′
D、q=1，L=V＇
15.全回流时的精馏过程操作方程式为 C 。
A、y n = x n
B、y n-1 = x n
C、y n+1 = x n
D、y n+1 = x n+1
16.精馏是分离（ B ）混合物的化工单元操作，其分离依据是利用混合物中各组分
（ D ）的差异。
A、气体
B、液体
C、固体
D、挥发度
E、溶解度
F、温度
17.精馏过程的恒摩尔流假设是指在精馏段每层塔板（ D ）相等。
A、上升蒸汽的摩尔流量
B、上升蒸汽的质量流量
C、上升蒸汽的体积流量
D、上升蒸汽和下降液体的流量
18.精馏过程中，当进料为饱和液体时，以下关系（ B ）成立。
A 、q =0，L =L ′
B 、q =1，V =V ′
C 、q =0，L =V
D 、q =1，L =L ′
19. 精馏过程中，当进料为饱和蒸汽时，以下关系（ A ）成立。
A 、q =0，L =L ′
B 、q =1，V =V ′
C 、q =0，L =V
D 、q =1，L =L ′
20. 精馏过程的理论板假设是指（ D ）。
A 、进入该板的气液两相组成相等
B 、进入该板的气液两相组
成平衡
C 、离开该板的气液两相组成相等
D 、离开该板的气液两相组成
平衡
21. 某二元混合物，若液相组成A x 为0.45，相应的泡点温度为1t ；气相组成A y 为
0.45，相应的露点温度为2t ，则（ A ）。
21t t A ?、 21t t B =、 21t t C ?、 D 、不能判断
22. 两组分物系的相对挥发度越小，则表示该物系（ B ）。
A 、容易
B 、困难
C 、完全
D 、不完全
23. 精馏塔的操作线是直线，其原因是（ D ）。
A 、理论板假定
B 、理想物系
C 、塔顶泡点回流
D 、恒摩尔流
假定
24. 分离某两元混合物，进料量为10kmol/h ，组成F x 为0.6，若要求馏出液组成
不小于0.9，则最大的馏出液量为（ A ）。
A 、6.67kmol/h
B 、6kmol/h
C 、9kmol/h
D 、不能确定
25. 精馏塔中由塔顶往下的第n-1、n 、n+1层理论板，其气相组成关系为（ B ）。
A 、11-+??n n n y y y
B 、 11-+??n n n y y y
C 、 11-+==?n n n y y y
D 、不确
定
26. 在原料量和组成相同的条件下，用简单蒸馏所得气相组成为1D x ，用平衡蒸
馏得气相组成为2D x ，若两种蒸馏方法所得气相量相同，则（ C ）。
A 、 1D x >2D x
B 、 1D x =2D x
C 、 1
D x <2D x D 、不能确定
27. 在精馏塔的图解计算中,若进料热状况变化,将使( B )。
A 、平衡线发生变化
B 、操作线与q 线变化
C 、平衡线和q 线变化
D 、平衡线和操作线变化
28. 操作中的精馏塔,若选用的回流比小于最小回流比,则( D ).
A 、不能操作
B 、D x 、w x 均增加
C 、
D x 、w x 均不变 D 、 D x 减小、
w x 增加
29. 操作中的精馏塔，若保持F x F 、、D x 、w x 、‘V 不变，减小F x ，则（ C ）
A 、D 增大、R 减小
B 、D 减小、R 不变
C 、
D 减小、R 增大 D 、
D 不变、R 增大
30. 用某精馏塔分离两组分溶液，规定产品组成。当进料组成为时，相应回流比
为R 1；进料组成为时，相应回流比为R 2，若，进料热状况不变，则（ ）。
A 、R1 B 、 R1=R2 . C 、 R1>R2 D 、无法判断 31. 用精馏塔完成分离任务所需的理论板数为8（包括再沸器），若全塔效率为 50%，则塔内实际板数为（ C ）。 A 、16层 B 、12层 C 、14层 D 、无法确定 32. 在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，欲使该两组分混合 液得到分离，则宜采用（ C ）。 A 、恒沸精馏 B 、普通精馏 C 、萃取精馏 D 、水蒸气精馏 33. 精馏操作中，若将进料热状况由饱和液体改为冷液体进料，而其它条件不变， 则精馏段操作线斜率（ A ），提馏段斜率（ B ），精馏段下降液体 量（ C ），提馏段下降液体量（ A ）。 A 、增大 B 、减小 C 、不变 D 、无法判断 34. 若连续精馏过程的进料热状况参数q=1/3，则其中气相与液相的摩尔数之比 为（ C ）。 A 、1/2 B 、1/3 C 、2 D 、3 35. 直接水蒸气加热的精馏塔适用与（ ）的情况，直接水蒸气加热与间 接水蒸气加热相比较，当x 、x 、R 、q 、α、回收率相同时，其所需理论板数 要（ B ） A、多 B、少 C、相等 D、无法判断 36.某精馏塔内，进料热状况参数为1.65，由此可判定物料以（ D ） 方式进料。 A、饱和蒸汽 B、饱和液体 C、过热蒸汽 D、冷流体 37.两组分的相对挥发度越小，则表示物系分离的越（ B ） A、容易 B、困难 C、完全 D、不完全 38.二元溶液连续精馏计算中，进料热状况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线 二、填空题 1.某连续精馏塔中，若精馏段操作线的截距为零，则馏出液流量为___0_______。 2.当分离要求和回流比一定时，______过热蒸汽____进料的q值最小，此时分离所需的理论塔板数____最多______。 3.蒸馏是指__________________________________的化工单元操作。 4.在精馏塔实验中，当准备工作完成之后，开始操作时的第一项工作应该是__________________________________。 5.实现精馏操作的必要条件是_______________和________________________ 。 6.恒摩尔流假设成立的主要条件是________________________________________。 7.某精馏塔设计时，若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持x F，D／F，ｑ，Rx D不变，则W／F将_______，x w将_______，提馏段操作线斜率将_______，理论板数将_______。 8.在只有一股进料无侧线出料的连续精馏操作中，当体系的压力、进料组成、塔顶、塔底产品组成及回流比一定时，进料状态q值愈大，提馏段的斜率就愈，完成相同的分离任务所需的总理论板数就愈，故5种进料状态种中，进料所需的理论板数最少。 9.直接蒸汽加热与水蒸汽蒸馏虽都是向釜液直接通入蒸汽，但其目的并不相同。 前者是_______________ ，而后者_______________。 10.操作中，若提馏段上升蒸汽量V增加，而回流量和进料状态（Ｆ，x F，q）仍保持不变，则R_____，x D_____，x w_____，L′/V′_____。 11.操作时，若Ｆ、Ｄ、x F、q，加料板位置、Ｖ不变，而使操作的总压力增大，则x D ________，x W _____ 12.精馏塔的塔顶温度总低于塔底温度，其原因之一是__________________________，原因之二是_____________________。 13.精馏塔设计中，回流比越___________所需理论板数越少，操作能耗__________ 。但随着回流比的逐渐增大，操作费用设备费的总和将呈现________变化过程。 14.恒沸精馏与萃取精馏主要针对________的物系，采取加入第三组分的办法以改变原物系的________。 15.精馏设计中，当进料为气液混合物，且气液摩尔比为2:3，则进料热状态参数q值等于。 16.填料塔用于精馏过程中，其塔高的计算采用等板高度法，等板高度是指；填料层高度Z= 。 17.简单蒸馏与精馏的主要区别是。 18.精馏的原理是_______________________________________________。 19.精馏过程的恒摩尔流假设是指 ____________________________________________________。 20.进料热状况参数的两种定义式为q=__________和q=_____________，汽液混合物进料时q值范围_______________。 21.精馏操作中，当回流比加大时，表示所需理论板数_____________，同时，蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量_____________，塔顶冷凝器中，冷却剂消耗量__________，所需塔径___________。 22.精馏设计中，随着回流比的逐渐增大，操作费用_____________，总费用呈现__________________________的变化过程。 23.精馏操作中，当回流比加大时，表示所需理论板数_____________，同时，蒸 馏釜中所需的加热蒸汽消耗量_____________，塔顶冷凝器中，冷却剂消耗量 __________，所需塔径___________。 24.某填料精馏塔的填料层高度为8米，完成分离任务需要16块理论板（包括塔釜）， 则等板高度HETP ＝___________。 25.总压为1atm ，95℃ 温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为1168mmHg 与475mmHg ， 则平衡时苯的汽相组成＝___________，苯的液相组成＝___________（均以摩尔 分率表示）。苯与甲苯的相对挥发度＝___________。 26.精馏处理的物系是___________________混合物，利用各组分 _______________的不同实现分离。吸收处理的物系是_______________混合物， 利用各组分_______________的不同实现分离。 27. 精馏操作的依据是 。 实现精馏操作的必要条件是 和 。 28. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度 ，液相组成 气相组成。 29. 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 ，若α=1，则表 示 。 30. 在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 ，塔顶温 度 ，塔釜温度 ，从平衡角度分析对该分离过 程 。 31. 某两组分体系，相对挥发度α=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４，＝０ｙｎ.则＝ｙｎ＋１ 。 全回流操作通常适用于 或 。 32. 精馏和蒸馏的区别在于 ；平衡蒸馏和 简单蒸馏的主要区别在 于 。 33. 精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 和 。 34. 在总压为101.33kPa ，温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸气压分别为 、kPa p A 6.1130=， kPa p B 460=则相对挥发度α= ，平衡时液相组成=A x ，气相组成为=A y 。 35. 某精馏塔的精馏段操作线方程为275.072.0+=x y ，则该塔的操作回流比 为 ，馏出液组成为 。 36. 最小回流比的定义是 ，适宜回流比通常取为 R min 。 37. 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 。 38. 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，、4.045.032==x x 流出液 组成x D 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 E MV3= 。 39. 在精馏塔设计这，若保持F x F 、、D q 、不变，若增加回流比R ，则 D x ，w x ，V L / 。 40. 在精馏塔设计中，若F x F 、、W D x x 、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T N 。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 。 41. 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 V L / ，提馏段液气比’L /‘V ，D x ，w x 。 42. 操作中的精馏塔保持F x F 、、V q 、不变， 若釜液量W 增加，则D x ，w x ，V L / 。 43. 在连续精馏塔中，若F x 、D x 、R 、F D q /、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T N ，w x 。 44. 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？ 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。原料液流量为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：1.馏出液和残液量？2.R ＝2R min 时的操作回流比？ 3.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x F =0.5,塔顶组成为x D =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；气液平衡方程为： y =0.6x +0.43，气相默弗里效率E mv =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。 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8. 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 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，9. 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。 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。 13. 某两组分混合气体，其组成6.0=y （摩尔分率）,通过部分冷凝将蒸汽量中的3 2流量冷凝为饱和液体，试求此时的气、液相组成。气液平衡关系为549.046.0+=x y 14. 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263.0723.0+=x y 和 018.025.1-=x y 试求精馏段及提馏段的上升蒸汽量。 15. 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. 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。 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。 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 。 19. 用精馏分离某水溶液，水为难挥发组分，进料F=1kmol/s ，x F =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 ，x D =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 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。 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2y 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。 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。 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2y 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 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842.0,885.01==+n n y y 。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 。 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： 2075 .075.0+=x y F x x y 5.15.0+-= 试求：1.回流比；2.馏出液组成；3.q 值 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，95.0=D x ，第一块塔板上的气相单板效率7.0=mv E 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D x 和w x ；3.若min 4.1R R =，求R ；（４）写出精馏段操作线方程式。 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。 34.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。 35.连续、常压精馏塔中分离某混合液，要求塔顶产品组成为0.94,塔底产品为 0.04（摩尔分率），已知此塔进料q线方程为y=6x-1.5，采用回流比为最小 回流比的1.2倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2，求：1、精馏段操作线方程；2、若塔底产品量W=150kmol/h，求进料量F和塔顶产品量D；3、提馏段操作线方程。 36.在一连续、常压精馏塔中分离某液态二组元混合液，其中含易挥发组分0.4 （摩尔分率，下同），混合液流量为1000 kmol/h，塔顶采用全凝器，要求塔顶馏出液含易挥发组分0.9,易挥发组分的回收率为90%，泡点进料，回流比取最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度α为2.5。试求：1.塔顶馏出液流 ；4.写出量D；2.塔釜残液流量W，组成x w；3.回流比R及最小回流比R min 提馏段操作线方程。 37.苯和甲苯的混合物，其中含苯0.4（摩尔分率，下同），流量为1000 kmol/h， 在一连续、常压精馏塔中进行分离。塔顶采用全凝器，要求塔顶馏出液含苯 0.9,苯的回收率为90%，泡点进料，泡点回流，回流比取最小回流比的1.5 倍，已知相对挥发度α为2.5;求：1.塔顶馏出液流量D；2.塔釜残液流量W； ； 4、塔釜上一块理论板下降 3.塔顶第二块理论板上升的蒸汽量V及组成 y 2 的液体量L′及组成x 。 m 38. 在一常压连续精馏塔中分离某二元混合液，其中含易挥发组分0.4（摩尔分 率，下同），汽液混合物进料，流量为100 kmol/h ，进料中蒸汽的摩尔流率占总进料量的1/3。塔顶采用全凝器，要求塔顶易挥发组分的回收率为90%，回流比取最小回流比的1.5倍，塔底残液中轻组分组成为0.064。已知相对挥发度α为2.5，提馏段内上升蒸汽的空塔气速为2 m/s ，蒸汽的平均分子量为79.1，平均密度1.01kg/m 3。试求：1.塔顶馏出液中轻组分的流量？2.从塔顶向下第2块理论板上升的气相组成？3.提馏段操作线方程？4.提馏段塔径？ 39. 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，塔顶采用间接蒸汽加热，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。 40. 在连续精馏塔中，将含苯0.5（摩尔分率）的笨、甲苯混合液进行分离。已 知为饱和蒸汽进料，进料量为100kmol/h ，要求塔顶、塔底产品各为50kmol/h ，精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15。试求塔顶与塔底产品的组成，以及提 馏段操作线方程。（提示：提馏段操作线方程为w x W L W x W L L y ---=''''' ） 41. 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100h kmol /，组成为 0.3（易挥发组分摩尔流率），其精馏段和提馏段操作线方程分别为257.0714.0+=x y 0343.0686.1-=x y 试求：1.塔顶流出液流量和精馏段下降液体流量（h kmol /）；2.进料热状况参数q 。 42. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液组成为0.4（苯摩尔分率， 下同），馏出液组成为0.97，釜残液组成为0.04，试分别求以下三种进料热状况下的最小回流比和全回流下的最小理论板数。20℃下冷液体；饱和液体；饱和气体。 假设操作条件下物系的平均相对挥发度为 2.47。原料液的泡点温度为94℃，原料液的平均比热容为 1.85kJ/（kg.℃），原料液的汽化热为354kJ/kg 。 43. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液的流量为100，泡点下进料， 进料组成为0.4苯摩尔分率，下同）。回流比取为最小回流比的1.2倍。若要求馏出液组成为0.9，苯的回收率为90%，试分别求出泡点下回流时的精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。物系的平均相对挥发度为2.47。 44.用一连续精馏塔分离苯—甲苯的混合液，进料量为100kmol/h，原料液中含 苯0.4，塔顶馏出液中含苯0.95，塔底馏出液中含苯0.1（以上均为摩尔分率），原料液为汽液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔比）。苯—甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热。试求：1.每小时馏出液及釜残液量；2.原料液中汽相及液相组成；3.回流比；4.每小时塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量；5.离开塔顶第二层理论板的蒸汽组成；6.离开塔釜上一块理论板的液相组成。 kmol/，45.苯和甲苯的混合物，其中含苯0.4（摩尔分率，下同），流量为1000h 在一连续精馏塔中进行分离。塔顶采用全凝器，要求塔顶流出液含苯0.9，苯的回收率为0.9，泡点进料，回流比取最小回流比的1.5倍。已知相对挥发度α为2.5。求：1.塔顶流出液流量D；2.塔釜残液流量W；3.精馏段上升的蒸汽量V及提馏段下降的液体量‘L。 46.某分离苯﹑甲苯的精馏塔进料量为1000kmol/h，浓度为0.5。要求塔顶产品 浓度不低于0.9，塔釜浓度不大于0.1（皆为苯的摩尔分率），泡点液相进料，间接蒸汽加热，回流比为2。当满足以上工艺要求时，塔顶﹑塔底产品量各为多少？塔顶产品量能达到560kmol/h吗？采出最大极限值是多少？当塔顶产品量为535kmol/h时，若要满足原来的产品浓度要求，可采取什么措施？ 做定性分析。 47.分离苯﹑甲苯的精馏塔有10块塔板，总效率为0.6，泡点液相进料，进料量 为1000kmol/h，其浓度为0.175，要求塔顶产品浓度为0.85，塔釜浓度为 0.1（皆为苯的摩尔分率）。试求：1.该塔的操作回流比为多少？有几种解法？ 试对几种解法进行比较。2.用该塔将塔顶产品浓度提高到0.99是否可行？ 若将塔顶产品浓度提高到0.88，可采取何种措施？对其中较好的一种方案进行定性和定量分析。3.当塔顶产品浓度为0.85时，最小回流比为多少？4. 若塔顶冷凝水供应不足，回流比只能是最小回流比的0.9倍，该塔还能操作吗？5.若因回流管道堵塞或回流泵损坏，时回流比为0，此时塔顶及塔釜的 组成和流量分别为多少？（设塔板效率不下降）。 48.用一连续精馏塔分离苯—甲苯的混合液，进料量为100kmol/h，原料液中含 苯0.4，塔顶馏出液中含苯0.95，塔底馏出液中含苯0.1（以上均为摩尔分率），原料液为汽液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔比）。苯—甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热。试求：1.每小时馏出液及釜残液量；2.原料液中汽相及液相组成；3.回流比；4.每小时塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量；5.离开塔顶第二层理论板的蒸汽组成；6.离开塔釜上一块理论板的液相组成。 49.精馏塔采用全凝器，用以分离苯和甲苯组成的理想溶液，进料状态为汽液共 存，两相组成如下：x F=0.5077，y F=0.7201。试求：1.若塔顶产品组成x D=0.99，塔底产品的组成为x W=0.02，问最小回流比为多少？塔底产品的纯度如何保证? 2.进料室的压强和温度如何确定。3.该进料两组份的相对挥发度为多少? 50.常压连续操作的精馏塔来分离苯和甲苯混和液，已知进料中含苯0.6(摩尔分 数)，进料状态是汽液各占一半(摩尔数)，从塔顶全凝器取出馏出液的组成为含苯0.98(摩尔分数)，已知苯—甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。试求： 1.进料的汽液相组成； 2.最小回流比。 51.用一连续精馏塔分离苯—甲苯混合液，原料中含苯0.4，要求塔顶馏出液中 含苯0.97，釜液中含苯0.02(以上均为摩尔分数)，R=4。求下面两种进料状况下最小回流比R min。及所需理论板数：1.原料液温度为25℃；2.原料为汽液混合物，汽液比为3 ：4。已知苯—甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。 52.1kmol/s的饱和汽态的氨—水混合物进人一个精馏段和提馏段各有1块理论 塔板的精馏塔分离，进料中氨的组成为0.001(摩尔分数)。塔顶回流为饱和液体，回流量为1.3kmol/s，塔底再沸器产生的汽相量为0.6kmol/s。若操作范围内氨—水溶液的汽液平衡关系可表示为y=1.26x，求塔顶、塔底的产品组成。 53.一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知精馏段某层塔板的气、液相组成 分别为0.83和0.70，相邻上层塔板的液相组成为0.77，而相邻下层塔板的气相组成为0.78(以上均为轻组分A的摩尔分数，下同)。塔顶为泡点回流。 进料为饱和液体，其组成为0.46。若已知塔顶与塔底产量比为2／3，试求： 1.精馏段操作线方程； 2.提馏段操作线方程。 54.某一连续精馏塔分离一种二元理想溶液，已知F=10kmol/s，x F=0.5，q=0， x D=0.95,x W=0.1，(以上均为摩尔分率)，系统的相对挥发度α=2，塔顶为全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，且知塔釜的汽化量为最小汽化量的 1.5倍。试求： 1. 塔顶易挥发组分的回收率; 2. 塔釜的汽化量； 3.第二块理论板的液体组成(塔序由顶部算起) 。 55.某苯与甲苯的混合物流量为100kmol／h，苯的浓度为0.3(摩尔分率，下同)， 温度为20℃，采用精馏操作对其进行分离，要求塔顶产品浓度为0.9，苯的回收率为90％，精馏塔在常压下操作，相对挥发度为2.47，试比较当N→∝时，以下三种工况所需要的最低能耗(包括原料预热需要的热量)：1. 20℃加料； 2. 预热至泡点加料； 3. 预热至饱和蒸汽加料。已知在操作条件下料液的泡点为98℃，平均比热容为161.5J/kmol.K，汽化潜热为32600J/mol。 56.用一连续操作精馏塔在常压分离苯—甲苯混合液，原料含苯0.5（摩尔分率， 下同），塔顶馏处液含苯0.99，塔顶采用全凝器，回流比为最小回流比的1.5倍，原料液于泡点状态进塔，加料板上的液相组成与进料组成相同.泡点为 92.3¤，求理论进料板的上一层理论板的也相组成。苯的饱和蒸汽压可以用 安托尼公式计算。 Logp0=A-B/（t+C），A=6.91210，B=1214.645，C=221.205 57.有苯和甲苯混合液，含苯0.4，流量1000kmol/h，在一常压精馏塔内进行分 离，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，取回流比为最小回流比的1.5倍。已知塔内平均相对挥发度为2.5。 试求：1.塔顶产品流量D；2.塔底釜残液流量W与组成；3.最小回流比；4. 精馏段操作线方程； 5.提馏段操作线方程 6.若改用饱和蒸汽进料，仍用 4. 中所用的回流比，所需理论板数为多少？ 58.某双组分混合液，重组分为水。设计时先按如下流程安排（图中实线），塔 釜采用饱和蒸汽直接加热。塔顶全凝器，泡点回流。系统符合恒摩尔流假定，相对挥发度为2。且知：F=100kmol/h，q=0，x F=0.4（摩尔分率，下同），x D=0.95，x w=0.04，S=60kmol/h。试求：1.、塔顶轻组分的回收率；2.、若保持S、F、 x F、q、x D、x W不变，设计时在塔上部有侧线抽出（如虚线所示），抽出液量为θ，kmol/h，组成x θ=0.6，则该塔的最小回流比为多少？ 59.拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分为40%（摩尔百分率，下同）， 流量为100kmol/h的料液，要求馏出液组成为92%，回收率为90%，料液为泡点进料，回流比为最小回流比的1.5倍，全塔效率为0.7，料液的相对挥发度为3。试求：1.完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板位置；2.若F、x F、N P不变，欲提高此物系易挥发组分的回收率，试定性说明可采用的措施有那些？ 60.用一连续精馏塔分离苯与甲苯混合液，原料液中含苯0.40，塔顶馏出液中含 苯0.95（以上均为摩尔分率），原料液为汽液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔分率），苯—甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，试求：1.原料液中汽相与液相的组成；2.最小回流比；3.若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二块理论板下降的液相组成。 61.某一正在操作的连续精馏塔，有塔板15块，塔顶为全凝器，用于分离苯-甲 苯混合液，料液中含苯35%，泡点进料，进料量为100kmol/h，馏出液含苯97%，残液含苯5%（以上均为摩尔分率）试求：1.塔顶、塔底产品量；2.最小回流比；如采用回流比R=4.3，3.理论板数及全塔效率； 4.如果单板效率等于全塔效率，求提馏段最下一块板上升蒸汽组成。 62.某精馏塔用于分离苯-甲苯混合液，泡点进料，进料量为30kmol/h，进料中 苯的摩尔分率为0.5，塔顶、塔低产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取平均相对挥发度为2.4。 1.塔顶、塔底的产品量； 2.若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开 第二板的蒸汽和液体组成。 63.有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成为50%（摩尔分率）， 饱和蒸汽进料。原料处理量为每小时100kmol，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h，已知精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。全塔平均相对挥发度为 3.0，塔顶第一块板的液相莫弗里效率为0.6。试求：1.塔顶、塔底产品组成；2.全凝器中每小时冷凝蒸汽量；3.蒸馏釜中每小时产生的蒸汽量；4.离开塔顶第二块板的汽相组 成。 64.用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为0.4（摩 尔分率，下同），馏出液组成为0.9，残液组成为0.1，相对挥发度为2.5，饱和蒸汽进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。试求：1.馏出液及残液量；2.最小回流比；3.操作回流比为3时，塔釜每小时产生的蒸汽量为多少？4.塔釜上一块理论板液相组成为多少？5.计算第 3.问时做了什么假定？ 65.用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为0.5（摩 尔分率，下同），馏出液组成为0.95，残液组成为0.0.05，相对挥发度为2.5，泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。操作回流比为 1.61，求：1.馏出液及残液量；2.提馏段上升蒸汽量；3.提馏段操作线方程；4.最小回流比。 66.用一连续精馏塔分离苯与甲苯混合液，原料液中含苯0.44，塔顶馏出液中含 苯0.96（以上均为摩尔分率），原料液为汽液混合进料，其中周期占1/2（摩尔分率），苯—甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的1.5倍，试求：1.原料液中汽相与液相的组成；2.离开塔顶第二块板的汽相组成；67.用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为10kmol/h，进料组成为0.4（摩 尔分率，下同），馏出液组成为0.6，易挥发组成的回收率为90%，相对挥发度为2.0，饱和蒸汽进料，回流比为最小回流比的2倍。塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。试求：1.馏出液及残液量；2.最小回流比；3.第一块塔板下降的液体组成为多少？4.精馏段上升的蒸汽量与提馏段下降的液体量各为多少？ 68.用一连续精馏塔分离苯与甲苯混合液，泡点进料，塔顶馏出量为75kmol/h（绝 压），查得此压强下水蒸气的汽化潜热为511kcal/kmol，在塔釜温度下釜液的汽化潜热为10000kcal/kmol，精馏段操作线方程为y=0.72x+0.25。试求：1. 加热蒸汽消耗量；2.离开塔顶第二层理论板的蒸汽组成。 北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。 蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？ 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四 计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（α=2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y 提馏段：0187.025.11-=+n n x y 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h ，组成为含苯0.3（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于0.05，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为78 ，甲苯92) 解：336.0927.0783.0783 .0=+= F x 0584.092 95 .07805.07805.0=+= w x 3 .87)336.01(92336.078=-?+?=+=FB B FA A F x M x M M h kmol F /3.573 .875000 == （5分） 3.57==+F W D （1） 化工原理精馏习题及答 案 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】 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。 C A 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。 C A 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。 A A 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。 C A 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。 D A 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。 B A 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（ ）。 C A 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 = ，要求塔顶x D 不小于，则塔顶最大产量为 （ ）。 (则W=0) B A 60 kmol/h ； B 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 =； 化工原理实验报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ? 实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 ２、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件（如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔）与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (ｍ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截 面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由Ｕ型压差计的液位 差可知) （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 《化工原理》重要概念 第八章气体吸收 吸收的目的和基本依据吸收的目的是分离气体混合物，吸收的基本依据是混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 主要操作费溶剂再生费用，溶剂损失费用。解吸方法升温、减压、吹气。 选择吸收溶剂的主要依据溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。 相平衡常数及影响因素m 、 E 、 H 均随温度上升而增大， E 、 H 与总压无关， m 反比于总压。 漂流因子P/P Bm 表示了主体流动对传质的贡献。 ( 气、液 ) 扩散系数的影响因素气体扩散系数与温度、压力有关；液体扩散系数与温度、粘度有关。 传质机理分子扩散、对流传质。 气液相际物质传递步骤气相对流，相界面溶解，液相对流。 有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别有效膜理论获得的结果为k ∝ D ，溶质渗透理论考虑到微元传质的非定态性，获得的结果为k ∝ D 0.5 。 传质速率方程式传质速率为浓度差推动力与传质系数的乘积。因工程上浓度有多种表达，推动力也就有多种形式，传质系数也有多种形式，使用时注意一一对应。 传质阻力控制传质总阻力可分为两部分，气相阻力和液相阻力。当 mky< 北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔 板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则 需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是 一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m 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. 0.794 8. 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 x 9.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=2.46 11. 精馏塔有____________进料热状态，其中__________进料q 值最大，进料温度F t ____泡点b t 。11. 五种 冷液体 小于 12. 在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为0.62，0.70，0.75，0.82.则n y =_________，n x =________，1+n y =_________，1+n x =_______. 12. 82.0=n y 70.0=n x 75.01=+n y 62.01=+n x 13. 对于不同的进料热状态，q x ，q y 与F x 的进料关系为 （1）冷液进料，q x _________F x ， q y ___________F x （2）饱和液体进料，q x _________F x ， q y __________F x （3）气液混合物进料，q x _________F x ， q y ___________F x （4）饱和蒸汽进料，q x _________F x ， q y __________F x （5）过热蒸汽进料, q x _________F x ， q y ___________F x 13. （1）＞ ＞ （2）= ＞ （3）＜ ＞ （4）＜ = （5）＜ ＜ 4-93 已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80C ，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成 为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分A 的摩尔分数），试求该塔的操作压强。 溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即 C t B A p o +- =lg 式中苯和甲苯的常数为 组 分 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58 分析： 求塔内操作压强即是求塔内蒸汽总压p ,因此体系为理想体系，可通过道尔顿分压定律 A A py p = 及拉乌尔定律求得。 解：利用安托尼公式分别计算80℃时苯与甲苯两种纯组分饱和蒸气压，即 88.224 .2200.8035 .1206898.6lg 0 =+- =A p KPa mmHg p A 14.10158.7580 == 47.258 .2190.8094.1343953.6lg 0 =+-=B p KPa mmHg p B 35.3912.2950 == 由于全凝器中，进入塔顶的蒸气与已冷凝的馏出液组成相同，则 9.0==D A x y 由道尔顿分压定律 )() (0 00 00B A B A A A A A p p p p p p p x p p p y --=== ) 35.3914.101() 35.39(14.10190.0--=p 解得 KPa p 54.968= 4-94 苯与甲苯的混合溶液在总压KPa 3.101下经单级釜进行闪蒸，气化率为%35，若溶液中苯的组成为477.0，蒸馏后，闪蒸罐顶产物和罐底产物的组成各为多少？操作压力增大１倍 时，两产物的组成有何变化？ 分析：闪蒸即平衡蒸馏，蒸馏后罐顶产物与罐底产物实质是处于平衡状态的气液两相，其组成应既满足物料平衡关系又满足相平衡关系。 解：（１）由物料衡算式 1 1---= q x q q y F （a ） 及 )1(0 0A B A A B A x p x p p p p -+=+= (b) 和 A A A A x p p py 0 == (c) 用试差法解以上３式，即可求得罐底组成y ，罐底组成x 及平衡温度t 。 当KPa p 3.101=时，设05.95=t ℃，求得苯与甲苯的饱和蒸气压各为 072.324.22005.9535.1206898.6lg =+- =o A p KPa mmHg p A 31.1579.11790== 682.258 .21905.9594.1343953.6lg 0 =+-=B p KPa mmHg p B 03.643.4800 == 1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？ 答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。 泡点（饱和液体）q=1 露点（饱和蒸汽）q=0气液混合0 分配系数选择性系数萃取因子 单级萃取操作线多级错流求理论板BS完全不溶图解解析部分互溶三角形图解 多级逆流解析图解操作线 蒸馏练习 下册第一章蒸馏概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1 — 4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响 2 ?连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于 1,提 馏段液气比总是大于 1,这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为， D=W=O，此时是液汽比的极限值，即 L L 1 V V 4简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么? 1?恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂, 以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5 ?恒沸精馏原理 6 ?试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的 操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2?雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3. 液相流量下限线（1分） 4. 液相流量上限线（1分） 5. 液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7 ?进料热状况参数 &平衡蒸馏原理 9、 液泛的定义及其预防措施 10、 简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、 什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占 50% （摩尔分率，下 同），进料混合物中苯占 0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为 0.95和0.05,回流比取最 小回流比的1.5倍，塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为 产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？ （ 2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成 为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段： y n 1 0.723X n 0.263 提馏段：y n1 1.25x n 0.0187 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为 （质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为 88%,要求塔釜含苯不高于 0.05，求馏出 D W F 57.35000kg/h ，组成为含苯 0.3 （苯的相对分子量为 78，甲苯92） 0.3 解：x F 78 0.336 0.3 0.7 78 92 0.05 78 0.0584 X w 0.05 0.95 78 92 M F M A x FA M B x FB 78 0.336 92 (1 0.336) F 黔心? 87.3 (5分) (1) 液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。 1 化工原理实验试卷 注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空 气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不 凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?， 可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系 数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对 化工原理精馏习题课文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688] 第一章 蒸馏 1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方 程的表达形式并能进行计算； 2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、 进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小 回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即 x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。 3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意 摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。 习题1：书上P71页课后习题第5题； 分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示： ① 根据题目已知：w F =0.3，F=4000kg/h ，w w =0.05，另外还可以知道二硫 化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154 根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成 ② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量 0376=0.4650376+1-03154 F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成 北京化工大学学生实验报告 学院：化学工程学院 姓名：王敬尧 学号：2010016068 专业：化学工程与工艺 班级：化工1012班 同组人员：雍维、雷雄飞 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期2013.5.15 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E E=N/N e 式中E——总板效率；N——理论板数（不包括塔釜）； N e——实际板数。 (2)单板效率E ml E ml=(x n-1-x n)/(x n-1-x n*) 式中E ml——以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度； x n*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高板效率；对于不同的板型，可以保 五 蒸馏 汽液相平衡 1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下: t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p 0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 0 B 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 760 若苯—氯苯溶液遵循Raoult 定律,且在1atm 下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t —x(y)图及y —x 图； (2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x —y 值。 1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。已知苯—甲苯混合液服从拉乌 尔定律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p 0 A 、p 0 B [mmHg],按下述Antoine 方程计算：式中t 为温度[℃]。 lg p 0 A =6.89740-1206.350/(t+220.237) lg p 0 B =6.95334-1343.943/(t+219.237) 1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p 0 A =106.7kPa ，p 0 B =40kPa ，液相摩尔组成为 x A =0.4，试求: (1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A ； (2) 相对挥发度α。 1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组成y 1=0.96(?摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D =0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求: (1) 出分凝器的汽相组成y D =? (2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D =? 习题4附图 1.5 在1atm 下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。设x=0.6附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=0.46x+0.549 1.6 某二元混合物原料中易挥发组分x F =0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。（设相对挥发度为3） 1.7 将含有24%(摩尔,以下同)易挥发组分的某液体混合物送入连续操作的精馏塔，馏出液中含有95%的易挥发组分，残液中含有3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为850[kmol/h]， 回流量为670[kmol/h]，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。 化工原理筛板塔精馏实 验报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 筛板塔精馏实验 一．实验目的 1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二．基本原理 1．全塔效率E T 全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值： E E=E E?1 E N T ——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜； N P ——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。2．图解法求理论塔板数N T 以回流比R写成的精馏段操作线方程如下： y E+1= E + E E+ 1 + E E y n+1 ——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x n ——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x D ——塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数； R——泡点回流下的回流比。 提馏段操作线方程如下： E E+1= E′ E′? E E? E E′? E E y m+1 ——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x m ——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x W －塔底釜液的液体组成，摩尔分数； L'－提馏段内下流的液体量，kmol/s； W－釜液流量，kmol/s。 加料线（q线）方程可表示为： E= E E?1 E? E E E?1 其中， E=1+E EE(E E?E E) E E q——进料热状况参数； r F ——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； t S ——进料液的泡点温度，℃； t F ——进料液温度，℃； c pF ——进料液在平均温度 (tS tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）； x F ——进料液组成，摩尔分数。 （1）全回流操作 在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图1所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。 图1 全回流时理论塔板数确定 （2）部分回流操作 部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为： A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线； B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)； C.在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线； D.由进料热状况求出q，过点f作出斜率为q/（q-1）的q线交精馏段操作线于点d，连接点d、b作出提馏段操作线； E.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止； G.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。 图2 部分回流时理论板数的确定 本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。 蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提 馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？ 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后 化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为： 需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取 。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为： 先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 29.在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管液柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。化工原理精馏实验报告
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