化工原理复习必看-第6章_蒸馏习题

-1-1.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。答案:均相液体混合物，挥发性差异，造成气液两相系统（每空1分，共3分）2.在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。答案:相等，大于，杠杆规则（每空1分，共3分）3.当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。答案:大于（每空1分）4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分）5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。而是精馏与普通精馏的本质区别。答案:多次部分气化，多次部分冷凝，回流（每空1分，共3分）6.精馏塔的作用是。答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。（2分）7.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为________，其作用是。答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段提浓下降液体中难挥发组分（2分）（共6分）8.离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，____互成平衡。答案:平衡温度组成（每空1分，共3分）9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。答案:塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）10.精馏过程回流比R的定义式为；对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为；而R=时，所需理论板数为∞。-2-答案:R=DL∞全回流Rmin（每空1分，共4分）11.精馏塔有进料热状况，其中以进料q值最大，进料温度____泡点温度。答案:五种冷液体小于（每空1分，共3分）12.某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于，操作线方程为。答案:∞零yn+1=xn（每空1分，共3分）13.在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y1,x1及y2,x2；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而最小。答案:y1y2x1x2(每空1分，共4分）14.对于不同的进料热状况，xq、yq与xF的关系为（1）冷液进料：xqxF，yqxF；（2）饱和液体进料：xqxF，yqxF；（3）气液混合物进料：xqxF，yqxFf；（4）饱和蒸汽进料：xqxF，yqxF；（5）过热蒸汽进料：xqxF，yqxF；答案:大于大于（1分）等于大于（1分）小于大于（1分）小于等于（1分）小于小于（1分）（共5分）15.精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比VL（），馏出液组成xD(),釜残液组成xW().A增加B不变C不确定D减小答案:AAD（每空1分，共3分）精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数NT（），提馏段下降液体流量L/（）。A减小B不变C增加D不确定答案:AC（每空1分，共2分）对于饱和蒸汽进料，则有L（）L，V（）V。A等于B小于C大于D不确定答案:AB（每空1分，共2分）精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n，n+1层塔板，其气相组成关系为（）Ayn+1ynyn-1Byn+1=yn=yn-1-3-Cyn+1ynyn-1D不确定答案:C（1分）某两组分混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.4，相应的泡点温度为t1，气相组成yA=0.4，相应的露点温度为t2，则（）At1t1Bt1=t1Ct1t1D不能判断答案:A(1分)完成某分离任务需理论板数为NT=7（包括再沸器），若ET=50%，则塔内需实际板数（不包括再沸器）为（）A14层B10层C12层D无法确定答案:C（1分）若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高xD，可采用（）A、减小回流比B、增加提馏段理论板数C、增加精馏段理论板数D、塔釜保温良好答案:C（1分）在精馏操作中，若进料位置过高，会造成（）A、釜残液中易挥发组分含量增高B、实际板数减少C、馏出液中难挥发组分含量增高D、各组分含量没有变化答案:C（1分）精馏塔采用全回流时，其两操作线（）A、与对角线重合B、距平衡线最近C、斜率为零D、在y轴上的截距为1答案:A（1分）精馏的两操作线都是直线，主要是基于（）A、理论板的概念B、理想溶液C、服从拉乌尔定律D、恒摩尔流假设答案:D（1分）当xF、xD、xW和q一定时，若减小回流比R，其他条件不变，则（）A、精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线-4-B、精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线C、精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线D、精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线答案:B（1分）理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸汽压之比（）答案:（√）(1分)从相平衡x-y图中可以看出，平衡曲线距离对角线越近，则表示该溶液越容易分离（）答案:（×）（1分）用于精馏计算的恒摩尔液流假定，就是指从塔内两段每一层塔板下降的液体摩尔流量都相等（）答案:（×）（1分）精馏段操作线的斜率随回流比的增大而增大，所以当全回流时精馏段操作线斜率为无穷大（）答案:（×）（1分）用图解法求理论塔板数时，适宜的进料位置应该在跨过两操作线交点的梯级上（）答案:（√）（1分）当进料量、进料组成及分离要求都一定时，两组分连续精馏塔所需理论塔板数的多少与（1）操作回流比有关（）（2）原料液的温度有关（）答案:（1）（√）（2）（√）（每空1分，共2分）对于精馏塔的任何一层理论板来说，其上升蒸汽的温度必然等于其下降液体的温度（）答案:（√）（1分）当F、xF一定时，只要规定了分离程度xD和xW，则D和W也就被确定了（）答案:（√）（1分）当精馏操作的回流比减少至最小回流比时，所需理论板数为最小（）答案:（×）（1分）在精馏操作中，若进料的热状况不同，则提馏段操作线的位置不会发生变化（）答案:（×）（1分）试题：简述在定压下，苯－甲苯混和液的t－x－y图中的两条曲线和三个区域的名称。答：图中有两条曲线：下方曲线为t－x线，称为饱和液体线或泡点线；上方曲线为t－y线，称为饱和蒸气线或露点线。（2分）两条曲线将t－x－y图分成三个区域：饱和液体线以下区域称为液相区；饱和蒸气线以上区域称为过热蒸气区；两曲线之间的区域称为气、液共存区。（3分）（共5分）简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么？-5-答：精馏原理：精馏是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分气化和多次部分冷凝的过程。（2分）上升蒸气流和液体回流是造成气、液两相以实现精馏定态操作的必要条件。（2分）（共4分）试题：连续精馏流程中主要由哪些设备所组成？还有哪些辅助设备？答：主要由精馏塔、塔顶冷凝器和塔底再沸器等设备组成。（2分）辅助设备有：原料液预热器、产品冷却器、回流液泵等。（2分）（共4分）简述恒摩尔流假定。在精馏计算中有何意义？答：恒摩尔流假定是指在精馏塔的精馏段和提馏段内，本段内各板上升蒸气摩尔流量相等，下降液体摩尔流量相等，但两段之间不一定相等。（3分）意义是精馏的计算都是以恒摩尔流为前提的，这样可简化精馏计算。（2分）（共5分）试题：写出实际生产中加入精馏塔的原料的五种热状况及它们的q值。答：原料的五种热状况为：（1）冷液进料，q1。（1分）（2）饱和液体进料，又称泡点进料，q＝1。（1分）（3）气、液混合物进料，q＝0～1。（1分）（4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q＝0。（1分）（5）过热蒸气进料，q0。（1分）（共5分）试题：何谓适宜回流比？在精馏设计计算中怎样确定？其范围如何？答：精馏操作费用和设备投资费用之和为最低时的回流比，称为适宜回流比。（2分）在精馏设计计算中，一般不进行经济衡算，常采用经验值。（1.5分）据生产数据统计，适宜回流比的范围可取为：R＝（1.1～2）Rmin。（1.5分）（共5分）什么时全塔效率ET？在精馏设计中ET如何确定？答：全塔效率ET又称总塔板效率，是指一定分离任务下，所需理论塔板数NT和实际板数NP的比值，即ET＝PTNN×100％。（3分）在精馏设计中，由于影响ET的因素非常复杂，故一般用经验或半经验公式估算，也可采用生产实际或经验数据。（2分）（共5分）试题：简述什么叫填料精馏塔的等板高度HETP？答：假想在填料塔内，将填料层分为若干个高度单元，每个单元的作用相当于一层理论板，此单元填料高度称为理论板当量高度，又称为等板高度，以HETP表示。（3分）通常对特定的精馏塔和物系，影响精馏操作的因素有哪些？答：影响因素有：（1）塔内操作压强（2）进、出塔的物料流量（3）回流比（4）进料组成和热状况（5）再沸器和冷凝器的传热性能和条件（6）设备散热情况（每个影响因素给0.5分，6个共3分）-6-试题：简述间歇精馏的操作方式和适用场合。答：间歇精馏的操作方式有三种：（1）恒回流比操作。（2）恒馏出液组成操作。（3）以上两种操作联合的组合式操作（每点1分，合计3分）适用场合：小批量、多品种的生产或实验场合，也适用于多组分的初步分离。（1分）（共4分）试题：简述什么叫恒沸精馏？答：在混和液（恒沸液）中加入第三组分（称为夹带剂），该组分与原混和液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，且其沸点更低，使组分间相对挥发度增大而得以分离，这种精馏方法称为恒沸精馏。（3分）试题：什么叫萃取精馏？答：萃取精馏也是在待分离的混和液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原组分间的相对挥发度而得到分离。不同的是萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点要高，且不与组分形成恒沸液。（3分）试题：在乙醇和水的混和液中，乙醇的质量为15kg，水为25kg。求乙醇和水分别在混和液中的质量分数、摩尔分数和该混和液的平均摩尔质量。解：（1）质量分数已知kg15＝乙醇m，kg25＝水m375.0251515＝＋＝＝乙醇乙醇mma（1分）625.0375.011＝－＝乙醇水aa（1分）（2）摩尔分数19.018625.046375.046375.0＝＋＝＋＝水水乙醇乙醇乙醇乙醇乙醇MaMaMax（2分）81.019.011＝＝乙醇水xx（1分）（3）混和液的平均摩尔质量mM32.2381.01819.046＝水水乙醇乙醇xMxMMmkg/kmol（2分）试题：若苯－甲苯混和液在45℃时沸腾，外界压力味20.3kpa。已知在45℃时，纯苯的饱和蒸气压kpap7.220苯，纯甲苯的饱和蒸气压kpap6.70甲苯。求其气液相的平衡组成。-7-解：（1）平衡时苯的液相组成x苯、气相组成y苯84.01.157.126.77.226.73.20000甲苯苯甲苯苯ppppx（2分）而94.084.03.207.220苯苯苯xppy（1分）（2）平衡时，甲苯在液相和气相中的组成分别为x甲苯和y甲苯16.084.011苯甲苯xx（1分）06.094.011苯甲苯yy（1分）试题：苯－甲苯理想溶液在总压为101.3kpa下，饱和蒸气压和温度的关系如下：在85℃时，kpap9.1160苯，kpap460甲苯；在105℃时，kpap2.2040苯，kpap860甲苯。求：（1）在85℃和105℃时该溶液的相对挥发度及平均相对挥发度；（2）在此总压下，若85℃时，78.0苯x，用平均相对挥发度值求y苯。解：（1）在85℃时：54.2469.116001甲苯苯pp（1分）在105℃时：37.2862.2042＝（1分）平均相对挥发度46.2237.254.2221m（1分）（2）用m求y苯（85℃时）897.078.046.1178.046.211苯苯苯xxym（2分）试题：在连续精馏塔中分离含苯50％（质量百分数，下同）的苯－甲苯混和液。要求馏出液组成为98％，釜残液组成为1％（均为苯的组成）。求：甲苯的回收率。解：（1）把已知的质量