化工原理 精馏 题
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。
1.8 现有一连续精馏塔只有精馏段，用于A、B两组分的分离。已知A与B?的分子量分别为78与92，进料量为100[kg/h]，含A组成为10%(质量%以下同)，进料状态为饱和蒸汽自塔底送入，如图示。如果要求馏出产品中A的组成为95%，残液中A的组成为1%,试求:
(1) 塔顶馏出液的量、釜残液量及塔顶的蒸汽量各为多少[kg/h]?
(2) 回流比R?
(3) 写出该塔操作线的数值表达式。
1.9 在连续精馏塔中,精馏段操作线方程
y=0.75x+0.2075,q线方程为y=-0.5x+1.5x F, 试求:
(1) 回流比R
(2)馏出液组成x D
(3) 进料液的q值
(4) 当进料组成x F=0.44时,精馏段操作线与
提馏段操作线的交点处?x q值为多少? 并要求判断进料状态。习题8附图
1.10 一常压精馏塔将含苯0.4(摩尔分率以下同)的苯
甲苯混合液1000[kg/h],分离为组成x D=0.97塔顶产品和x w=0.02的底部产品。已知回流比R=3.7,进料温度为20℃，料液平均比热为159.2[kJ/kmol·℃]，在常压下苯的汽化潜热为30807[kJ/kmol]，甲苯汽化潜热为33320[kJ/kmol]。试求：
(1) 精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L[kmol/h];提馏段上升蒸汽量V′和下降的液体量L′[kmol/h];
(2) 求塔顶冷凝器的热负荷；如使用水为冷却剂，且水初温为20℃，出口温度为50℃，求每小时耗水量[kg/h]?
(3) 求再沸器的热负荷；设加热所用水蒸汽压强为 2.5[kgf/cm2](绝压)，求蒸汽消耗量[kg/h]？
(4) 写出提馏段操作线方程数值表达式。
1.11 在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为0.50(摩尔分率)，回流比R=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为-0.0187，求
x D。?
1.12 由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含
甲醇40%(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成
x D=0.84，塔顶采用全凝器，回流比R=3, 在操作条件下的平衡关系
为y=0.45x+0.55，求:
(1)塔釜液组成x w；
(2)每小时能获得的馏出液量D。
1.13 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下：
精馏段y=0.723x+0.263 习题12 附图
提馏段y=1.25x-0.0187
试求馏出液和釜液的组成及回流比。若原料为饱和蒸汽进料，求其组成?
1.14 某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成x D=0.9(摩尔分率)，二元系统相对挥发度α=4，进料组成为x F=0.5(摩尔分率)，回流比R=1时，求:
(1) 离开第一块板的液相组成x1为多少?
(2) 进入第一块板的气相组成y2为多少?
(3) 两操作线交点d的气液组成?
1.15 组成为x F=0.45的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为1:2，塔顶x D=0.95(以上均为摩尔分率)，易挥发组分回收率为95%，回流比R=1.5Rmin，?相对挥发度α=
2.5,试求:
(1) 原料中汽相和液相组成;
(2) 列出提馏段操作线方程。
精馏设计型计算
1.16 欲设计一连续精馏塔用以分离苯和甲苯各50%的料液,要求x D=96%，x w=5%(以下均为摩尔%)。泡点进料，操作回流比R=3，系统相对挥发度为
2.5，试用逐板计算法求所需的理论板数与加料板的位置。
1.17 某二元混合液的精馏操作过程如图所示。已知原料以饱和液体状态直接加入塔釜，原料组成x F=0.52(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成x D=0.8，D/F=0.5?的操作条件下，物系的α=3.0，塔顶设全凝器，泡点回流。若设计回流比R=3.0，?求为完成上述分离任务所需的理论板板数。(操作满足恒摩尔流假定)。
习题17附图习题19附图
1.18 乙烯—乙烷混合液于饱和蒸汽状态加入精馏塔中，回流比R=5，且已知x D=0.9 ,x w=0.1，
x F=0.5(均为乙烯的摩尔分率)。试用图解法求取所需的理论板数。
1.19 用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分离含甲醇为0.3，流量为100kmol/h的甲醇—水溶液，泡点进料,并要求塔顶产品含甲醇为0.95，塔底产品含甲醇为0.015(?以上均为摩尔分率),已知精馏段操作线为:y=0.6x+0.38;操作条件下的平衡关系如图所示，试求：
(1) 塔顶及塔底的产品流量(kmol/h);
(2) 塔的理论板数及进料位置:
(3) 流入再沸器的液相流量及组成，离开再沸器的气相流量及组成。
1.20 用一连续精馏塔分离苯与氯苯混合物，x F=0.45，x D=0.95(以上均为摩尔分率)。进料状态为汽液混合物,其中汽液比为1:2(摩尔比)。苯与氯苯的平均相对挥发度α=4.6。试求:
(1) 原料中汽相和液相组成;
(2) 最小回流比R min。
1.21 试用捷算法计算环氧乙烷—环氧丙烷连续精馏塔的理论板数与加料板位置。如全塔效率
E O=70%，求实际板数(釜可视为一块理论塔板)和实际加料板位置。已知x F=0.6, x D=0.98,x w=0.05(皆为环氧乙烷的摩尔分率)，R=1.5R min，相对挥发度α=2.47，饱和液体进料。
1.22 今用连续精馏塔同时取得两种产品x D1=0.9，x D2=0.7(如图所示)，已知x F=0.4(?以上均为摩尔分率)，泡点进料，R=2，相对挥发度α=
2.4，D1/D2=2(摩尔比)。求精馏段所需的理论论板数。(逐板计算法与图解法均可)。
1.23 现用连续精馏塔将含甲醇35%与水65%的混合液分离，以便得到含甲醇95%?的馏出液与含甲醇4%的残液(均为%摩尔)。操作回流比R=1.5，料液温度为20℃，釜中用直接蒸汽加热，试用图解法求理论板数。已知35%的甲醇水溶液泡点为78℃，比热为?0.?88 [kcal/kg·℃]；水的汽化潜热为552[kcal/kg]。在1atm下,甲醇—水的平衡数据如下：
x 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 y 0 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579
x 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 y 0.665 0.729 0.779 0.825 0.87 0.915 0.958 1.0
习题22附图习题24附图
1.24 在常压连续精馏塔中分离A、B混合液(如图所示)。?两股进料情况如下?:? F1=100kmol/h，x F1=0.6(摩尔分率，下同); F2=200kmol/h，x F2=0.2,均为饱和液体进料。要求分离后馏出液中组分A含量不小于0.8，釜液中组分A浓度不于0.02，操作回流比为2。试求两股进料间的操作线方程。
精馏操作型计算
1.25 一精馏塔有24层塔板(实际板数)，用于分离x F=0.5的苯—甲苯溶液。全塔效率为50%，泡点进料，加料板位置为第14层板。现要求x D = 0.98，再沸器最大蒸发能力V′=
2.5[kmol/h]，求馏出液的最大产量。
1.26 为测定塔内塔板效率，在常压下对苯—甲烷物系进行全回流精馏。
待操作稳定后，测得相邻三层塔板的液相组成为：x n-1=0.43，x n=0.285，
x n+1=0.173。?相对挥发度α=2.46，求第n板和n+1板的板效率。
1.27 如图示的精馏塔具有一块实际塔板及一只蒸馏釜，原料予热到泡
点，由塔顶连续加入，x F=0.20(摩尔分率,以下同)。今测得塔顶产品易挥
发组分的回收率为80%，且x D=0.28，系统的相对挥发度α=2.5。试求该
块塔板的板效率。设蒸馏釜可视为一块理论塔板。
1.28 如图所示的苯—甲苯常压连续精馏塔，塔顶设置全凝器，泡点回
流。塔内有三层理论板，而且塔釜可视
为一层理论板，每小时100kmol含苯50mol%?的苯—甲苯
混合液，从第三层塔板以泡点状态加入。塔顶产品含苯85kmol%，相平衡关系如图如示。试求:
(1)回流比R，塔底排出液组成X w，塔顶产品D及塔釜蒸发量V′；
(2)当回流中断，进料情况及塔釜供热状况仍保持不变时，精馏塔处于什么状态?
综合计算题
1.29 拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分含量为40%(mol%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，操作条件下物系的平衡关系见附图。试求:
(1) 完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置；
(2) 若F、x F、N p为不变，欲提高此系统易挥发组分的回收率，?试定性说明可采用的措施有哪些?
1.30 用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设有再沸器，进料量为150kmol/h，其中含苯0.4(摩尔分率,下同)，泡点进料，?通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为9
2.20%，塔底产品中苯的组成为0.05，实际操作回流比R=2.43，已知操作条件下平衡关系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料。
试求:
(1)塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;
(2)该塔具有理论板数和进料位置;
(3)精馏段及提馏段液气比各为多少？
(4) 因长期操作再沸器内结垢，试问对塔顶产质量有何影响??如何才能维持
正常生产?(设产品流量不变)。
1.31 某两组分混合液用精馏分离，其易挥发组分在进料中浓度为50%(摩尔)，?泡点进料，系统的相对挥发度α=2，塔顶出料是进料量的60%(摩尔%)，如现采有的理论板数为无穷多，试计算：
(1) R=0.8时釜底与塔顶产口的组成各为多少？
(2) R=1.5时，试绘出表示精馏段和提馏段操作线的示意图。
1.32 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知x F=0.5(摩尔分率,下同) ，x D=0.9，x w=0.05，相对挥发度α=3，回流比R=2Rmin。试求:
(1) 提馏段操作线方程;
(2) 进入第一块理论板(由顶往下数)的汽相浓度;
(3) 若因故塔釜停止加热，欲维持X D不变应如何操作？此时塔釜排液x w=？
1.33 用有两块理论板的精馏塔提取水溶液中易挥发组分，饱和水蒸汽S=50kmol/h由塔底进入，加料组成x F=0.2(摩尔分率,下同)，温度为20℃，F=100kmol/h，料液由塔顶加入，无回流，试求塔顶产品浓度x D及易挥发组分的回收率η。
在本题范围内平衡关系可表示为y=3x，液相组成为x=0.2时，泡点为80℃，比热为100kJ/kmol·℃，汽化潜热40000kJ/kmol。
1.34精馏流程如图所示。已知原料组成x F=0.40(摩尔分率,下同)，x w=0.1,y1=0.63,塔顶蒸汽全部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层组成x D=0.9作为产品，下层x0=0.5于泡点下回流，试在y～x图上作图求理论塔板数。
1.35 有一精馏塔，用以分离α=2的A、B二元混合物。测得进
入第n层理论板的蒸汽量为100 Kmol/h，组成y A=0.3，进入液
体量为100 Kmol/h，组成x A=0.4。设A、B的摩尔潜热近似相
等，热损失为零，忽略显热变化。该板的液相默弗里效率
E mL=0.5，问离开该板的气液相组成各为多少？
1.36 用图示的蒸馏釜对苯、甲苯二元混合物进行连续精馏(塔内
没有塔板)，原料直接加入塔釜，原料组成x F=0.7(摩尔分率,下
同)，要求塔顶产品组成x D=0.8。塔顶设分凝器，其中50%的蒸
汽冷凝并返回塔顶做回流。出分凝器的蒸汽与冷凝液保持平衡。进料量为100 Kmol/h。问塔顶、塔釜产量为多少？气化量为多少？已知α=2.46
1.37 欲用连续精馏塔分离二元混合液。已知原料为饱和液体，原料组成x F=0.3(摩尔分率,下同)，回流比R=4，塔顶采出率D/F=0.4（摩尔比），物系的α=
2.0。试求：
（1）当塔顶产品组成x D=0.7时，精馏段及提馏段的操作线数值方程。
（2）板数不限时，馏出液最大浓度。
1.38 某精馏塔分离A组分和水的二元混合液（其中A为易挥发组分），x D=0.95，x w=0.1,x F=0.5，原料为饱和液体。塔顶设全凝器，泡点回流。回流比R=1.5，塔底用饱和水蒸气直接加热，每层塔板的气相默弗里效率E mV=0.5，在本题计算范围内，相平衡关系为y=0.5x+0.5。试求：（1）从塔顶的第一块实际板下降的液体组成；
（2）塔顶的采出率D/F。
1.39 所示的回收塔。饱和液体进料，F=100kmol/h，易挥发组分含量x F=0.4(摩尔分率，下同);要求塔顶易挥发组分回收率为0.955，x w=0.05，系统的α=3.0。试求：
(1).馏出液组成x D,塔顶、塔底产物流率；
(2).操作线方程
(3).在加料流率及塔釜蒸发量不变时，可能获得的最高馏出液浓度。
1.40 分离二元理想混合物采用如图所示的精馏分离流程，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，第一股加料，F1=1kmol/s，x F1=0.6(摩尔分率,下同),q1=1, 第二股加料，F2=0.5kmol/h，x F2=0.4，q2=0；要求：x D=0.99,x W=0.02。
(1).若回流比R=1，求塔中段（两个加料口之间）的操作线方程；
(2).若相对挥发度α=3，求最小回流比Rmin。
习题39 附图习题40 附图
1.41 某精馏塔塔顶有饱和液体进料，x f=0.5(摩尔分率，下同); 塔底出料x w=0.2，塔顶蒸汽冷凝
到泡点，1/3作产品，2/3作回流，x D=0.8, 系统的α=3.0。试计算：
(1). 所需的理论板板数。
(2).若F、x F、q不变，塔釜加热量和回流量也不变，当塔的理论板数不限时，问塔顶可达到的最大浓度为多少？
1.42 在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯混合液，在全回流条件下测得相邻板上液体组成分别为0.28，0.41和0.57，试求三层板中下面两层的单板效率。
在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下
x 0.26 0.38 0.51
y 0.45 0.60 0.72
1.43在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度
为2.5。原料液组成为0.35（易挥发组分摩尔分率，下同），饱和蒸气加料。塔顶采出率
D为40%，且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20，试求：
F
1．提馏段操作线方程：
2．若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，求该板的气相默夫里效率E mv1。
综合思考题
1.42选择与填空
[1]. 已分析测得这四股物料的组成为0.62，0.70，0.75，0.82，试找出y6、x6、y7、x7的对应值，y6= 、x6= 、y7= 、x7= 。
[2]. 如图所示
a 点表示;
b 点表示;
c 点表示;
ab段表示; bc段表示。
习题1附图习题2附图
[3].在连续精馏塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为
x n-1=0.7 ，x n=0.5(均为易挥发组份摩尔分率)。已知操作条件下相对挥发度α=3，则y n= ，= ,以液相组成表示的第n板的单板效率E mL= 。
x*
n
讨论:在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。
[4]. 分离要求一定。当回流比一定时，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.
对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。
[5].(1) "蒸馏操作依据是组分间沸点差异"此话错在何处?
(2) 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为t1，液相泡点温度为t2。塔底某理论板上汽相露点温度为t3，液相泡点温度为t4。试按温度大小顺序用>、=、
(3) 恒沸精馏与萃取精馏都需加入添加剂(第三组分),其目的是.
[6].已知某精馏塔在情况一下操作得到F1、x F1、q1、R1、D1、x D1、x w1。今改变操作为情况二，且知F1=F2，x D1=x D2，x w1=x w2，q1=q2但x F1
D1D2 ; W1W2 ;R1R2
[7].吉利兰(Gilliland)关联图如图示(纵轴上N及Nmin均包括塔釜)。试说明:
(1)(R-Rm)/(R+1)=1.0时，R= ,N ;
(2) 当(N-Nmin)/(N+1)=1.0时，R= ,N= 。
[8].某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程截距等于零，则:
(1) 回流比等于;(2)馏出液量等于;
(3) 操作线斜率等于。(以上均用数字表示)
[9].某二元物系的相对挥发度α=3，在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知X n=0.3，则y n-1= (由塔顶往下数)。
[10].某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，温度T，经全凝器恰好冷凝到泡
点，?部分回流入塔，组成x0，温度t，则
y1x0，T t 。(>,=,<)
习题10附图
[11].试比较某精馏塔中第n-1，n，n+1层理论板上参数的大小，
即：y n+1y n，t n-1T n，y n X n-1，T n t n，T n+1T n。(>,=,<)
[12].设计二元理想溶液精馏塔时，若F,x F,x D,x W 不变，则随原料中液相分率增加其最小回流比;在相同回流比下，总理论板数；精馏段理论板数；塔顶冷凝器热负荷；塔釜热负荷。
[13].(1) 在设计连续操作的精馏塔时，如保持x F，D/F，x D，R一定，进料热状态及空塔气速也一定，则增大进料量将使塔径，而所需的理论板数。
(2) 全回流时，精馏段操作线的斜率为，提馏段操作线的斜率为_________对相同的x D和x W，部分回流比全回流所需的理论板数。
[14].(1) 理想溶液的特点是同分子之间的作用力异分子之间的作用力,形成的溶液容积效应和热效应。
(2) 精馏塔设计时，当回流比加大时，所需要的理论板数，同时蒸馏釜中所需要的加热蒸汽消耗量，塔顶冷凝器中冷却剂消耗量，所需塔径。
[15]. 精馏操作时，增大回流比，若F，x F，q不变，则精馏段液汽比L/V ，提馏段液汽比L/V ，塔顶x D，塔底x W。
[16]. 试比较连续精馏塔的塔釜用直接蒸汽加热（D）与间接蒸汽热（I）(<,>,=)。
（1）x F、x D,R,q,D/F相同，则N TI N TD, x WI x WD;
(2) x F,x D,R,q,x w相同，则N TI N TD; (D/F)I（D/F）D.
[17]. 操作中精馏塔，保持F,q,x F,D不变。
(1) 若采用回流比R小于最小回流比R min，则x D，x W;
(2) 若R增大，则x D，x W，L/V 。
(增大,减小,不变,不确定)
[18]. 若维持操作中精馏塔的F,x F,q,D不变，而减少塔釜蒸发量V。
则:x D,x W,L/V 。(变大,变小,不变,不确定)
[19]. 某精馏塔设计时操作线如图示。现保持塔顶冷凝量不
变，改为q=0?加料时设计，试在同一图上画出改变后操作线并回
答有关参数有何变化?
L/V ,N T。
[20]. 连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进
料状态(F,x F,q)不变，?则L/V ,x D,x W。(变大,变小,不
变,不确定)
[21]. 精馏塔设计时采用的参数(F,x F,q,D,x D, R均为定值)，?若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量，塔内实际上升蒸汽量，精馏塔液汽比，所需理论板数。(增大,减小,不变,不确定)
[22]. 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，x F，回流比R和提馏段上升蒸汽量V′不变，则此时D ，x D，
W ,x W。(增加,不变,减小,无法确定)
[23]. 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,L/V 。(增加,不变,减少)
[24]. 某精馏塔在操作时，加料状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，?且保持F 、x F 、、V 、D 不变，则此时x D ,x W ,R ,L/V 。(增加,不变,减少)
[25]. 精馏塔中第n-1，n ，n+1块实际板效率小于1,与y n 相平衡的液相浓度为x * n
,则x * n
x n ；与x n+1相平衡的汽相浓度y *n+1，则y *n+1 y n+1，y n x n-1。 (>,<,=)
[26]. 某连续精馏塔，进料状态q=1,D/F=0.5(摩尔比),x F =0.4(摩尔分率),回流比R=2，且知提馏段操作线方程的截距为零。则:提馏段操作线方程的斜率(L/V)= ，馏出液x D = 。
[27]. 操作中精馏塔，今保持F ，x F ，q ，V 不变，使残液量W 增加。则:x D______
x W _____L/V 。
(变大,变小,不变,不确定) [28]. 精馏塔操作时，保持V′，q ，F ，x F 不变，而增加D/F ，则:x D L/V ， x W 。 (变大,变小,不变,不确定)
[29]. 某精馏塔的操作线及平衡线如图所示，现若在操作时增大回流比R(保持F,X f ,q,D 不变)，试定性画出新情况下的操作线。
[30]. 某精馏任务原设计的操作线如图，若设计时改用较大的塔釜蒸发量V ′，而维持其它参数不变，试定性画出变化后的操作线。
[31]. 某精馏塔原操作情况的平衡线和操作线如图，现若在操作时增大塔釜蒸发量V′, 但仍保持F,x F ,q,D 不变，试定性画出变化后的操作线。
习题30 附图 习题31 附图 习题32 附图
[32]. 图示为塔板数N=∞时精馏塔的操作线，若在设计时保持V′，F,x F ,q 不变，减少D/F ，试在原图上定性绘出新工况下的操作线。
[33]. 请将你认为最确切答案填在( )内。
连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为N T1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为N T2。比较:( )
(A)N T2>N T1; (B)N T2=N T1; (c)N T2 (A)R m1 (D)无法确定R m大小. (2) 精馏操作时，若F, x F,q,R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是: (A)x D下降，x W下降；(B)x D下降,x W上升；(C)x D下降，x W不变; (D)x D不变，x W下降。 [35]. 请将你认为最恰切答案填在( )内。 (1) 精馏的操作线是直线,主要基于如下原因: (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。 (2) 操作中连续精馏塔，如采用回流比小于最小回流比，则( ) (A)x D，x W均增加；(B) x D，x W均不变；(c)不能操作；(D) x D减小, x W增加。 [36]. 某二元理想混合物，汽液相平衡关系如图，t1和t2分别表示图中相应点的温度，则:( )。 (A)t1=t2；(B)t1 [37]. 某二元理想混合物，其中A为易挥发组分。液相组成x A=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成y A=0.4，相应的露点为t2。则:( ) (A)t1=t2；(B)t1 [38]. 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 (A)液相中易发组分进入汽相; (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的现象同时发生。 [39]. 某精馏塔,精馏段理论板数为N1层,提馏段理论数为N2层,现因设备改造,?使提馏段的理论板数增加,精馏段的理论板数不变,且F,x F,q,R,V等均不变,则此时: (A)x D增加,x W不变(B) x D增加, x W减小 (C)x D增加,x W增加(D) x D增加, x W的变化视具体情况而定. [40]. 请将你认为最恰切答案填在( )内。 (1)操作中的精馏塔,保持F,q,x D,X w,V′不变,减小x F,则( ) (A)x D增大,R减小(B)D不变,R增加 (C)D减小,R增加(D)D减小,R不变 (2)操作中精馏塔,保持F,x F,q,V′不变,减少D,?则塔顶易发组分回收率η变化为 (A)变大(B)变小(C)不变(D)不确定 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 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）＜ ＜ 北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 告 ： ： ： ： ： ： 实验名称 班级 姓名 学 号 同组成员 实验日期 精馏实验 2015.5.13 实验 日 期 精馏实验 一、实验目的 1、熟悉填料塔的构造与操作； 2、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法； 3、了解板式精馏塔的结构，观察塔板上汽液接触状况； 4、掌握液相体积总传质系数K a的测定方法并分析影响因素 x 5、测定全回流时的全塔效率及单板效率； 6、测量部分回流时的全塔效率和单板效率 二、实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 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，则需要有无穷多块板的精馏塔。这在工业上是不可行的，所以最小回流比只是一个操作限度。若在全回流下操作，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。实际回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。 本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作 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 化工原理实验报告 一、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. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔的浓度分布。 二、摘要 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主板下降的回流液，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。对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成D X 、釜残液组成W X ，液料组成F X 及回流比R 和进料状态，就可用图解法在y x 图上，或用其他方法求出理论塔板数T N 。塔的全塔效率T E 为理论塔板数与实际塔板数N 之比。精馏塔的单板效率M E 可以根据液相通过测定塔板的浓度变化进行计算。本实验在板式精馏塔全回流的情况下，通过测定乙醇丙醇体系混合液在精馏塔中的传质的一些参数，计算精馏塔的总板效率和某几块板的单板效率（液相单板效率），分析该塔的传质性能和操作情况。 三、实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 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。本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的 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精馏实验报告
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