精馏习题

填空题

1. 精馏过程是利用 和 的原理进行完成的。

答案：多次部分气化；多次部分冷凝

2. 最小回流比是指 。

答案：塔板数为无穷时的回流比的极限值

3. 当分离要求和回流比一定时， 进料的q 值最小，此时分离所需的理论板数 。

答案：过热蒸气；最多

4 简单蒸馏的主要特征是________和______。

答案：不稳定操作或过程不连续；无回流

5 若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：①所得馏出物平均浓度______；②所得残液浓度_____；③馏出物总量______。 答案：①简单蒸馏>平衡蒸馏；②简单蒸馏=平衡蒸馏；③简单蒸馏<平衡蒸馏。

6 恒沸精馏和萃取精馏主要针对_____和 ______物系，这两种特殊精馏均采取加入第三组分的办法以改变原物系的_______。

答案：沸点差很小；具有恒沸物体系；相对挥发度

7 精馏操作的依据是 ______ 。精馏操作得以实现的必要条件包括______和 ______。

答案：混合液中各组分的挥发度的差异；自塔顶向下的液流和自塔底向上的气流

８ 若精馏塔塔顶某理论板上气相露点温度为1t ，液相泡点温度为2t ；塔底某理论板上气相露点温度为3t ，液相露点温度为4t 。请将4个温度间关系用>、=、<符号顺序排列如下_____。

答案：4321t t t t =<=

9 恒沸精馏和萃取精馏的主要区别是① ______； ②______ 。

答案：恒沸精馏添加剂应与被分离组分形成新的恒沸物；萃取精馏中的萃取剂则应具有沸点比原料中组分的沸点高得多的特性

11 用图解法求理论塔板时，在α、F x 、D x 、W x 、q 、R 、F 和操作压力p 诸参数中， 与解无关。

答案：进料流率F

12 当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 ，塔顶温度 ，塔釜温度 。

答案：减小；增加；增加

14 某精馏塔塔顶上升的蒸气组成为1y ，温度为T ，经全凝器全部冷凝至泡点后，部分回流入塔，组成为0x ，温度为t ，试用>、=、<判断下列关系：T t ，1y x 。

答案：>；=

15 连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越 ，若进料气液比为4:1（摩尔）时，则进料热状况参数q 为 。

答案：不利；0.2

分析：若进料汽液比为1：4，则液相占总进量的比率为

2.0141=+。q 值既是进料的液相分率，又是热状况参数。

16 理想溶液的特点是同分子间作用力 异分子间作用力，形成的混合溶液中没有 。

答案：等于；容积效应和热效应

17总压为)748(7.99mmHg kPa ，100℃时苯与甲苯的饱和蒸气压分别是)1344(18.179mmHg kPa 和)559(53.74mmHg kPa ，平衡时苯的气相组成为_____,甲苯的液相组成为_______，（以摩尔分数表示）。苯与甲苯的相对挥发度为______ 。

答案：0.241; 0.567; 2.40;

分析 241.053.7418.17953.747.99=--=--=οοοB

A B p p p p x 苯; 由433.0241.07

.9918.179=?=?=A A x p p y ο苯得567.01=-=苯甲苯y y

==οοB A p p a 40.253.7418.179= 18全回流时，塔顶产品量为_______，塔底产品量为_______，进料量为 _______，回流比_______，理论板数为_______，全回流适用的场合通常是________。

答案：min;;;0;0;0N N R F W D T =∞====精馏生产开工或实验研究

19精馏塔的塔底温度总是________塔顶温度，其原因一是_______,二是________。

答案：高于；由于塔顶轻组分浓度高于塔底的，相应的泡点较低；由于塔内压降使塔底压力高于塔顶，因而塔底的泡点较高

20 间歇精馏和平衡蒸馏的主要区别在于________；间歇精馏操作中，若保持回流比不变，则馏出液组成_______ ；若保持馏出液组成不变，回流比需不断________ 。

答案：前者是不稳态过程，后者为稳态过程；不断下降；增大

21 将板式塔中泡罩塔、浮阀塔、筛板塔相比较，操作弹性最大的是___________，造价最昂贵的是_________，单板压降最小的是____________.。

答案: 浮阀塔; 泡罩塔; 筛板塔。

22 板式塔塔板上气液两相接触状态有___________种, 它们是_______________。板式塔不正常操作现象常见的有____________，它们是____________。

答案：3种；鼓泡接触状态，泡沫接触状态，喷射接触状态；3种；严重漏液、溢流液泛、严重雾沫夹带。

23 评价塔板性能的标准主要是___________条，它们是________________。塔板负荷性能图中有___________条线，分别是________________。

答案：5；（1）通过能力大，（2）塔板效率高，（3）塔板压降低，（4）操作弹性大，（5）结构简单，造价低；5；（1）液泛线，（2）雾沫夹带线，（3）漏液线，（4）液相上限线，（5）液相下限线

24 板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是_____________________，填料塔中填料的作用是__________________________。

答案：保证塔板上有一定高度的液层，以便气液两相充分接触传质；让液体在表面上形成液膜并沿填料间空隙下流，同时让气体在填料空隙间上升并在润湿的填料表面上进行气液两相间的传质。

25 板式塔中气、液两相发生与主体流动方向相反的流动，称现象，它们主要是：①液沫夹带（雾沫夹带），产生的原因为，②气泡夹带，产生的原因为。

答案：返混现象；小液滴因其沉降速度小于气流速度被气流夹带至上层塔板和大滴液因板间距小于液滴的弹溅高度而被气流带至上层塔板；液体在降液管中停留时间过短，气泡来不及从液体中分离返回至板面而被液体卷入下层塔板。

26 板式塔中板上液面差过大导致，造成液面落差的主要原因有。为减小液面落差，设计时可采用的措施常见的有。

答案：气流分布不均匀，影响汽液间传质；塔板结构，液相流量，液流长度（塔径）；

采用结构简单的筛板塔，溢流装置采用双溢流或多溢流。

27 板式塔中气体通过塔板的阻力主要有_____ 和_____ 两部分。塔板结构设计时，溢流堰长度应适当，过长则会，过短则会。溢流堰高度也应适当，过高会，过低会。

答案：干板降压；液层降压；降低塔板面积有效利用率；由于降液管截面过小导致流不畅，同时塔板上液流分布不均；使塔板压降增大并易发生雾沫夹带；由于液层高度太小，液体在堰

上分布不均，影响传质效果。

28 溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 泡点 温度。

29 气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为 露点 温度。

30 对于二元理想溶液，若轻组分含量越高，则泡点温度 越低 。

31 对于二元理想溶液，相对挥发度α大，说明该物系 容易分离 。

32对于二元理想溶液，x-y 图上的平衡曲线离对角线越近，说明该物系 不容易分离 。 33完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶 液相回流 和塔底 上升蒸气 。 34精馏操作中，再沸器相当于一块 理论板 板。

35用逐板计算法求理论板层数时，用一次 相平衡 方程和 操作线 方程就计算出一层理论板。

36精馏操作中，当 q = 0.6 时， 表示进料中的 液相 含量为60%（摩尔分率）。

37恒沸精馏和萃取精馏的主要区别是① ______； ②______ 。

恒沸精馏添加剂应与被分离组分形成新的恒沸物；萃取精馏中的萃取剂则应具有沸点比原料中组分的沸点高得多的特性。

选择题

1 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 =；

C ．2min 1min R R >；

D ．min R 的大小无法确定

2 精馏的操作线为直线，主要是因为（ 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

3 某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ，气相组成3.0=A y 时相应的露点为2t ， 则（ B ）

A ．21t t =；

B ．21t t <；

C ．21t t >；

D ．无法判断

4 某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ Ａ）。

A ．21t t = ；

B ． 21t t < ；

C ．21t t > ；

D ． 不能判断

5 操作中连续精馏塔，如采用的回流比小于原回流比，则（ Ｂ ）。

A ．D x 、W x 均增加； Ｂ．D x 减小，W x 增加；

Ｃ．D x 、W x 均不变； Ｄ．不能正常操作

分析：当回流比变小时，精馏段操作线斜率变小，同时提馏段操作线斜率变大，若保持塔板数不变，必然是结果B 。

6某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F 、D 、F x 、q 、R 及加料位置不变，则塔顶产品组成D x 变化为（ A ）。

A.变小； B ．变大；

C.不变； D ．不确定；

分析：当压力增大后，组分间相对挥发度变小，故分离能力变低。

7 精馏操作时，若在F 、F x 、q 、 R 不变的条件下，将塔顶产品量D 增加，其结果是（ C ）

A ．D x 下降，W x 上升；

B ．D x 下降，W x 不变；

C ．

D x 下降，W x 亦下降； D ． 无法判断；

分析：当D 增加时，D x 必然减小，但因回流比R 不变，只有V 和L 同时增加，即'

V 和'L 同时增加，以1=q 为例，从提馏段操作线斜率看1''++=R D F R V L ，当D 增大后， ''V L 变小，而T N 不变，故有W x 减小。

8 精馏操作时，若其他操作条作件均不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流,则塔顶产品组成D x 变化为（ A ）。

A. 变小；

B. 变大 C ．不变； D. 不确切；

分析：回流液热状况改变后，减少了塔内实际物料循环量，降低了分离推动力，故D x 减小。

9. 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（ A ）。

A. 提馏段操作线与q 线；

平衡线； C ．平衡线与精馏段操作线； D.平衡线与q 线；

10 分别用平衡蒸馏和简单蒸馏分离原料数量和组成相同的物系，用平衡蒸馏所得馏出物气相总组成为1D x ，用简单蒸馏所得馏出物气总组成为2D x ，若两种方法所得的气相量相同，则（ A ）。

A ．21D D x x <;

B ．2!D D x x = ;

C ．12

D D x x < ; D ．无法判断

分析：由于简单蒸馏的气相组成多是与开始阶段较高的液相组成相平衡的，而平衡蒸馏的气相组成只能与最终的较低的液相组成成平衡。

11 流率为800h kmol / 组成为0.4的二元理想溶液精馏分离，要求塔顶产品组成达到0.7，塔底残液组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。要使塔顶采出量达到500h kmol /,应采取措施（ A ）。

A ：增加进料量

B ：加大回流比；

C 改变进料热状况；

D ．塔顶增加分凝器；

分析：由)()(w D W F x x x x F D --=的物料衡算式知，h kmol D /4001

.07.01.04.0800=--?=。当D x 、w x 、F x 均确定后，只有改变F 才可改变D 。其他几种措施只能改变分离能力。

12 不能引发降液管液泛这种不正常操作现象的原因是（ B ）。

A ．塔板间距过小；

B ．严重漏液；

C ．过量雾沫夹带；

D ．液、气负荷过大

13某精馏塔精馏段和提馏段的理论板数分别为1N 和2N ，若只增加提馏段理论板数，而精馏段理论板数不变，当F 、F x 、q 、R 、V 等条件不变时，则有（ A ）。

A ．W x 减小，D x 增加；

B ．W x 减小，D x 不变；

C ．W x 减小，

D x 减小； D ．W x 减小，D x 无法判断

分析：由题中条件和D R V )1(+=知，D 不变，再由W

D W F x x x x F D --=和提馏段板数增加导致加料板位置降低可知，必有D x 增加，同时W x 减小才可保证F

D 不变。 14 精馏分离二元理想混合液，已知回流比3=R ，相对挥发度5.2=α，塔顶组成96.0=D x ，测得自上而下数第4层板的液相组成为4.0，第3层板的液相组成为45.0，则第4 层板的默弗里效率为（ B ） 。

A ．107%5.；

B ．44%1.；

C ．%68.32；

D ．%2.22

15 蒸馏是利用各组分（ C ）不同的特性实现分离的目的。

A 溶解度；

B 等规度；

C 挥发度；

D 调和度。

16 在二元混合液中，沸点低的组分称为（ C ）组分。

A 可挥发；

B 不挥发；

C 易挥发；

D 难挥发。

17（ A ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。

A 液相回流；

B 进料；

C 侧线抽出；

D 产品提纯。

18．在（ C ）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。

A 冷凝器；

B 蒸发器；

C 再沸器；

D 换热器。

19．再沸器的作用是提供一定量的（ D ）流。

A 上升物料；

B 上升组分；

C 上升产品；

D 上升蒸气。

20．冷凝器的作用是提供（ B ）产品及保证有适宜的液相回流。

A 塔顶气相；

B 塔顶液相；

C 塔底气相；

D 塔底液相。

21．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ B ）回流。

A 气相；

B 液相；

C 固相；

D 混合相。

22．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。

23．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。

24．某二元混合物，进料量为100 kmol/h，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（ B ）。

A 60 kmol/h；

B 66.7 kmol/h；

C 90 kmol/h；

D 100 kmol/h。

25．精馏的操作线为直线，主要是因为（ D ）。

A．理论板假定； C. 理想物系； B．塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定

26．某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F、D、X F、q、R及加料位置不变，则塔顶产品组成X D变化为（ A ）。

A.变小； B．变大； C.不变； D．不确定；

27．精馏操作时，若在F、X F、q、R不变的条件下，将塔顶产品量D增加，其结果是（ C ）。

A．X D下降，X W上升； B．X D下降，X W不变；

C．X D下降，X W亦下降； D．无法判断；

简答题

1. 试分析精馏过程中回流比大小对操作费和设备费的影响？并说明适宜回流比如何确定？

回流比（R）有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论塔板层数最小（设备费最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论塔板层数，设备费为无限大，随回流比加大，塔板数降为有限数，设备费降低，但随回流比的继续增大，塔径、换热设备等加大，操作费用加大。回流比应尽可能使设备费与操作费的总和最小，通常取R=(1.1-2.0)Rmin。

2. 简单蒸馏与精馏有什么相同和不同？

他们同属蒸馏操作。简单蒸馏是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小。精馏是复杂的蒸馏，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。精馏在塔顶、底可以获得两种产品。精馏必须有回流。

3. 恒沸精馏和萃取精馏的主要异同点是什么？

同：都是通过加入第三种分离剂，使分离由难变易；

不同：

1）恒沸精馏：所选溶剂必须与待分离组分形成恒沸物；

萃取精馏：没有这种限制；

2）恒沸精馏：夹带剂由塔顶形成恒沸物蒸出，消耗能量；

萃取精馏：夹带剂由塔底排出，能耗小。

3）恒沸精馏：可连续操作，也可以间隙操作；

萃取精馏：必须连续操作。

4）恒沸精馏的操作温度比萃取精馏温度低，更适宜热敏物质。