发布时间 : 星期日 文章化工原理答案更新完毕开始阅读ee664d90dd88d0d233d46a94
’4、某板式精馏塔，提馏段ｎ'板上液相浓度为Xn，试在下面y?x图中表示该板下一层板上
升的汽相组成y，。如ｎ'板为理论板，标示出ｎ'板上升蒸汽的组成。如n'板为实际板，定n?1性标示出n'板上升蒸汽组成。
5、简述简单蒸馏与精馏的区别。
简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。
6、精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器?
冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。
7、设计一精馏塔时，回流比选取的大小对塔板数有何影响?
回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。
8、精馏操作中，在下限操作时，能否达到所要求的分离精度？为什么?
不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。 9、精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义？一般在什么情况下采用?
在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧
急停工时采用。
10、为什么再沸器相当于一块理论板?
在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。
11、用逐板计算法求理论板层数时，为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板?
使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。
12、用图解法求理论板层数时，为什么一个梯级代表一层理论板?
每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡，因此代表一层理论板。
13、对于正在操作中的精馏塔，若改变其操作回流比，对塔顶产品浓度会有何影响? 回流比越大，塔顶产品浓度越高。
14、设计一精馏塔时，进料量对塔板层数有无影响？为什么?
进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热
状况以及回流比。
15、用q代表进料热状况，说明q=0，q=1，0＜q＜1时的意义。
q=0表示饱和气相进料，q=1表示饱和液相进料，0＜q＜1表示气液混合进料。
16、塔板的作用是什么?
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塔板的作用是提供气液接触的场所。
六、计算题：
1、（15分）
分离苯一甲苯混合液，原料液中含苯0.5（摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液中要求含苯0.95，塔顶用分凝器一全凝器流程（如图），测得塔顶回流液中含苯0.88，离开塔顶第一层理论板的液体含苯0.79，求：
(1)操作条件下平均相对挥发度?； (2)操作回流比R； (3)最小回流比Rmin。
V 分 凝 器 全 凝器 L D D,x
解：（1） xD??xL1?(??1)xL
将xD?0.95,xL?0.88代入得：
0.95? 解之得： ??2.59 (5分)
1?(??1)?0.88??0.88(2)设离开第一块理论板的汽相组成为y1，y1??xL1?(??1)xL?2.59?0.791?1.59?0.79?0.907
?Vy1?LxL?DxD?V?0.907?L?0.88?D?0.95??) 即 ?V?(R?1)D又 ?V?L?D?(R?1D
?L?RD?L?RD??解之得： R?1.5 9 （5分） （3）q?1, yF?*?xF1?(??1)xFxD?yFyF?xF**?2.59?0.51?1.59?0.5?0.721
Rmin?2、（15分）
?0.9?50.721?1.04 （5分）
0.72?10.5由一层理论板及塔釜组成的常压连续回收塔，每小时加入甲醇水溶液100kmol，其中甲
醇含量为0.3（摩尔分率，下同），要求塔顶得到甲醇含量为0.6的馏出液。塔顶采用全凝器，泡点进料，塔内只有一层理论板，料液就在这一板上加入，且不用回流。在操作范围内，相对挥发度??5.8。试求：
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（1）釜液组成；
（2）馏出液量（kmol/h）。
解：（1）如图所示。
y1 D D,x F,Fx L x 1 yW W W
y1?xD?0.6
x1?y1??(??1)y1'?0.65.8?4.8?0.6?0.205 （5分）
L?F,V?V?D
'yW??LV''x1?WxWV'?FDx1?FxF?DxDD
100D?0.205?9.5D100?0.3?D?0.6D
?0.6? （1） （5分）
又 yW??xW1?(??1x)W??5.8xW?14xW.8 （2）
且 D?F(xF?x)WxD?xW10?0(0?.3xW0.6?xW5.8xW1?4.x8W?)?30x100W0.6?xW9?.53?0 （3）
将式2、3代入式1得： ?0.6?(?0x.W61xW00
)6解之得：xW?0.0914 xW?0.39（舍去）
（2）将xW?0.0914代入式3得： D?41.0k1mol/ h （5分） 3、（15分）
在常压连续精馏塔内分离苯和甲苯混合液，混合液的流量为1000kmol/h，其中含苯40%，要求塔顶馏出液中含苯90%，塔釜残液中含苯2%（均为摩尔分率）。泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，取回流比为最小回流比的1.5倍。全塔平均相对挥发度为
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2.5。试求：
（1）塔顶与塔底产品量D、W； （2）回流比R；
（3）从上往下数的塔内第二块理论板上升气体组成；
（4）若在塔操作中，将进料状态改为饱和蒸汽进料，而保持F、R、D、xF不变，此时能否完成分离任务？为什么？ ?F?D?W解：（1） ??D?FxF?Dx 即 ?
100?0.4?D?0.9?W?0.02WWx? （3分）
?100?D?W解之得：??D=43.2kmol/h?W=56.8kmol/h｛2｝泡点进料，xe?xF?0.4 ye?xD?yeye?xe?xe1????1?xe?2.5?0.41?1.5??0.62 50.4Rmin??0.9?0.6250.625?0.4?1.22 （3分）
R?1.5?Rmin?1.5?1.22?1.83（3）精馏段操作线方程： yn?1?y1?xD?0.9 x1?RR?1xn?xDR?1?1.83xn?2.830.9?0.65x?n2.830.3 18y1??(??1)y1?0.92.?5?0.78 31?.50.9y2?0.65x1?0.318?0.65?0.783?0.318?0.827 （4分）
（4）F、R、D不变，而进料状态由饱和液体改为饱和蒸汽时，q?，故V???R?1?D
??q?1?F随q?而?，
L?V??V??WV??1?WV??，提馏段塔板分离能力?，xW必?，又由全塔物
料衡算可知，xD?。可见不能完成分离任务。 （5分） 4、（15分）
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，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热，回流比R=3，要求塔顶馏出液组成xD=0.84，在操作条件下的平衡关系为y?0.45x?0.55，求：
（1）塔釜组成x；
（2）每小时能获得的馏出液量D。 解：（1）y1?xD?0.84 x1?y1?0.550.84?0.55??0.64 4 （4分）
0.450.45RR?1x1?xDR?1?34?0.644?0.844?0.693 （4分）
y2? 12