蒸馏和精馏
重点章节训练（蒸馏和精馏 共22页）
一、填空题：
801、精馏塔分离某二元物系，当操作压强降低，系统的相对挥发度α ，溶液的泡点 ，塔顶蒸汽冷凝
温度 （增大、减小、不变） 答案：增大，减小，减小 802、精馏分离某二元组分混合液（F,xF,q），要求塔顶xD，轻组分回收率?。设计时，若加大回流比R，则精馏段液
气比 ，提馏段液气比 ，所需理论板数NT ，塔顶产品量D ，塔釜xW ，塔顶冷凝量QC ，塔釜加热量QR ，若R太大，过程的调节余地将 （增大、减小、不变）。 答案：增大，减小，减小，不变，不变，增大，增大，减小 803、精馏塔设计时，已知F,xF,xD,xW，进料热状态q绘出操作线的变化：
（1）保持回流比不变，将进料状态由q?0.5时，所需塔板数为NT。试判断下列参数变化并定性
?0.5改为q?1，则塔釜加热量QR ，塔顶冷凝量QC ，所需塔板
数NT 。答案：增大，不变，减小 （2）保持塔釜加热量不变，将进料状态由q答案：减小，增大
（3）保持回流比不变，将进料状态由q?0.5改为q?1，则塔顶冷凝量QC ，所需塔板数NT 。
?0.5改为q?0，则塔釜加热量QR ，塔顶冷凝量QC ，所需塔板
数NT 。答案：减小，不变，增大
804、某精馏塔设计中，若将塔釜间接蒸汽改为直接蒸汽加热，而F、D、F、xD、q、R不变，则W , 。答案：增大，减小，不变，增大 xW , L?V? , NT （增大、减小、不变）
805、精馏塔设计时，若塔顶采用全凝器，所需理论板数为NT1，采用分凝器，所需理论板NT2，则NT1 NT2（<，
=，>）****答案****：>
806、某精馏塔的实际回流比小于设计时的最小回流比，其结果如何？ 。答案：完不成分离任务 807、一精馏塔维持其他条件不变而增大回流比R，则精馏段液气比LV ，提馏段的液气比L?V? ，
。答案：变大，变小，变大，变小 xD ，xW （变大，变小，不变，不确定）
808、连续精馏操作，原工况为泡点进料，现由于某种原因原料温度降低，使q〉1，进料浓度xF，塔顶采出率D进料位置均保持不变。试判断：
（1）塔釜蒸汽量V?保持不变，则塔釜加热量QR ，塔顶冷量QC ，
F及
x?D ,
? 。答案：不变，变小，变小，变大 xW1
蒸馏和精馏
（2）保持回流比
?R不变，则塔釜加热量QR ，塔顶冷量QC ，x?D , xW
（变大，变小，不变，不确定）。答案：变大，不变，变大，变小
809、某精馏塔在给定工况下操作，现维持进料条件（F、xF、q）和塔釜加热量不变而将塔顶采出率DF增大，则
塔顶产品组成xD ，塔底产品组成xW （变大，变小，不变，不确定）。****答案****：变小，变小 810、某精馏塔维持其他条件不变，将加料板下移，则精馏段塔板数 ，塔顶产品组成xD ，塔底产品组成xW
（变大，变小，不变，不确定）。 答案：（1）若原加料板为最佳位置，加料板下移，则精馏塔板数变大，塔顶产品组成变小，塔底产品变大；（2）若原加料板位置偏高，加料板下移，则精馏塔板数变大，塔顶产品组成变大，塔底产品变小；（3）若原加料板位置已偏低，加料板下移，则精馏塔板数变大，塔顶产品组成变小，塔底产品变大。 811、精馏塔操作中，由于某种原因进料浓度xF减小，进料量F与热状态q保持不变，塔釜蒸汽量V?不变，若欲维持塔
顶产品xD与塔底产品组成xW不变，则R ，D ，（增大、减小、不变）。答案：增大，减小，增大，增大。 812、精馏塔操作中，保持F、xF, q, L不变，而增大V?，则R ，xD ，xW ，L。答案：减小，减小，减小，减小，减小， L?V? , （增大、减小、不变）813、精馏塔操作中，保持F、
V ,
xF, q,R不变，而增大W，则
xD ，xW ，LV ,
。答案： 增大、增大、不变、增大 L?V? , （增大、减小、不变）
814、决定精馏塔分离能力大小的主要因素是：物性方面 、设备方面 和操作方面 。
答案： 相对挥发度，理论板数，回流比
0815、在1个大气压.96℃时, 苯的饱和蒸气压PA?160.5kPa,甲苯的饱和蒸气压PB0?65.66kPa,苯--甲苯混合
yA=______.相 对挥发?=____.答案：0.376 0.596 2.44
溶液达于平衡时, 液相组成xA______.气相组成
0816、在1个大气压.84℃时, 苯的饱和蒸气压PA?113.6kPa,甲苯的饱和蒸气压PB0?44.68kPa,苯--甲苯混合
yA=______.相对挥发?=____.答案： 0.823 0.923 2.56
溶液达于平衡时, 液相组成xA______.气相组成817某理想混合液，其中一组平衡数据为xA此时平均相对挥发度为??_____.答案： 2.448 ?0.376,yA?0.596，
81某连续精馏塔,，已知其精馏段操作线方程为
y?0.78x?0.204，则该塔的回流比R?________，馏出液组成
xD?________. 答案： 3.54 0.926
819、某泡点进料的连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为
，提馏段操作线方程为y?0.80x?0.172y?1.25x?0.0187，则回流比R?_______，馏出液组成xD______，原料组成xf=_________，釜液组成
xW=_________. 答案： 4 0.86 0.424 0.0748
820、某二元理想溶液的连续精馏塔,提馏段操作线方程为：
y?1.3x?0.018,系统的平均相对挥发度??2.5，当
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蒸馏和精馏
xW?0.06时(摩尔分率)，此时从塔底数起的第二块理论板数 (塔底可视为第一块理论板)下流液体的组成为
___________。答案： 0.120(摩尔分率)
821、分离要求一定。当回流比为一定时，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＿＿＿。答案 ： 冷液，ｔF ＜ｔ泡 ， 最远 ， 最少。 四、简答题：
801、蒸馏的目是什么？蒸馏操作的基本依据是什么？
答案；将液体混合物加以分离，达到提纯或回收有用祖坟的目的。基本依据是借混合液中各组分挥发度的差异而达到分离目的。
802、双组分汽液两相平衡共存时自由度为多少？
答案 双组分分离时平衡物系的自由度为2。
803、分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。
答案： 回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（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，需要无限多理论板层数，设备费为无限大，随回流比加大， NT 降为有限数，设备费降低，但随R加大，塔径、 换热设备等加大，且操作费加大。操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R＝（1.1～2）Rmin 。 804、为什么?馏方法分离。
805、为什么说回流液逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必备条件？
答案:在精馏过程中，每块塔板上进行的都是两组分之间的物质和能量交换，如果没有液体的下降和蒸汽的上升，也
就没有了汽液两相的接触，将无从进行物质交换。同时，组分挥发度的差异造成有利的相平衡条件，使得上升蒸汽在与自身冷凝回流液之间的接触过程中，种组分向液相传递，轻组分向气相传递。因此说回流是精馏的必备条件。 806、什么是理论板？默弗里板效率有何含义？
答案:理论板是一气、液两相皆充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。
默弗里板效率表示离开同一塔板两相的平均组成之间的关系，可以适应实际板数的计算需要，表示了实际提浓度和理论提浓度之间的关系。
807、恒摩尔流假设指什么？其成立的条件是什么？
答案；在热量恒算式中由于不计入液体焓差而引起的显热项误差与潜热项比较是次要的，其条件是两组分的汽化热
相等。通常不同液体的摩尔汽化热较为接近，因而V,L取为摩尔流量，称之为恒摩尔流假设 808、q值的含义是什么？根据q的取值范围，有几种加料热状态？
答案: q值的含义：将1kmol原料变成饱和蒸汽所需的热量与原料的摩尔汽化热之间的比值关系，其在数值上等于
进料中液相所占的分率。有5种加料状态： q?1时不能用普通精馏方法分离混合物？
?1表示两组分具有相同的提浓度，则无法用普通的精
答案:相对挥发度?是指混合液中两组分挥发度之比。当??0，饱和蒸汽进料；0q1，气液混合进料；q?1，泡点加料
q1，冷液进料；q0，过热蒸汽进料
809、用芬克斯方程所求出的N是什么条件下的理论板数？
答案: 全回流时的理论板数。
810、精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？ 答案 : 当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少， 在其它条件不变时，分离能力下降，xD ↓，
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易挥发组分收率降低，xW ↑。 811、精馏过程能否在填料塔内进行？
答案:可以
812、恒沸精馏和萃取精馏的主要异同点是什么？
答案:相同点：都是在被分离溶液中加入第三组分以改变原溶液中各组分间的相对挥发度而实现分离。
不同点：若加入的第三组分能和原溶液中的一种组分形成最低恒沸物，以新的恒沸物形式从塔顶蒸出，为恒沸蒸馏；
若加入的第三组分仅是改变各组分之间的相对挥发度，第三组分随高沸点液体从塔底排出，为萃取精馏。 813、精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？
答案:从泡点回流改为冷液回流时， xD ↑。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热
至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。 815、为什么操作需要塔顶回流？
答案: 主要是为了保持塔内下降的液流，使精馏塔保持稳定操作。
818、全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般适宜回流比为最小回流比的多少倍？
答案: 全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回比，至规定回流比。
最小回流比，是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷。是选择适宜回流比的依据。一般适宜回流比是最小回流比的1.1～2.0倍。
819、什么叫理论板？ 理论板、实际板、板效率的关系如何？
答案: 某板上升的蒸汽组成与从该板下流的液体组成达到平衡，该板即理论板。理论板数除以板效率即实际板数。 82精馏塔进料的热状况对提馏段操作线有何影响？
答案进料的热状况不同，q值及的斜率也不同，故q线与精馏段操作线的交点亦因进料热状不同而变动,从而提馏段操作线的位置也就随之而变动。
821、精馏操作中，加大回流比时，对塔顶产品有何影响？为什么？
答案: 当精馏塔的塔板数已固定，若原料的组成及其受热状况也一定时，则加大回流比R可以提高产品的浓度（因操作线改变），但由于再沸的负荷一定（即上升蒸汽V一定），此时R加大会使塔顶产量下降[因V?(R?1)D，而R?则
D?，即降低塔的生产能力。
822、试说明精馏塔中提馏段的作用？
答案: 此段是利用上升蒸汽把液相中易挥发的组分汽化出来，同时上升蒸汽中的难挥发组分逐板冷凝下来，从而在塔釜获得较纯的难挥发组分。
823、试说明精馏操作中“回流”的作用。
答案: 其作用：稳定每层塔板两相浓度，同时由于回流液的温度低于下一层塔板上升蒸汽的温度，故作为下一层塔板上升蒸汽的冷凝剂使上升蒸汽中难挥发组分冷凝下来，而提高上升蒸汽中易挥发组分的浓度，与此同时，回流液中的易挥发组分也汽化出来（得到上升蒸冷凝时放的热量），这样就保证了每层塔板上发生一次部分汽化和部分冷凝作用，经过多次（多层）的部分汽化和冷凝就能达到分离混合液的作用，故回流是保证精馏能连续稳定进行下去的必要条件之一。 五、计算题：
801、在常压下将含苯60%，甲苯40%的混合液进行平衡蒸馏，气化率为30%，已知物系的相对挥发度为2.47，试求：
（1）汽、液两相的组成；
（2）若对此混合液进行简单精馏，使残液含量与平衡蒸馏相同，所得馏出物中苯的平均含量为多少？馏出物占原料液的百分率为多少？
（3）若将剩下的残液继续进行简单蒸馏，使总气化率与平衡蒸馏相同，所得馏出物单独收集，此馏出物中苯的平均含量为多少？两阶段简单蒸馏所得馏出物的总平均组成如何？
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蒸馏和精馏
***答案*** 解：（1）根据题意，做平衡蒸馏时，残液率。 物料衡算式为：q?1?0.3?0.7
y?xq0.70.6x?F?x???2.33x?2.0 q?1q?10.7?10.7?1相平衡方程式为：y??x2.47x ?1?(??1)x1?1.47x联立以上求解得：x?0.539,y?0.743
（2）按题意，在第一阶段简单蒸馏终了时，液相残余含量x2?0.539。设第一阶段简单蒸馏终了时，残液量为W2，则
lnW11?x11?x2??ln??ln??W2??1?x21?x1??1?0.61?0.539?ln?2.47ln?0.312??1.47?0.5391?0.6?
W2?0.732 W1所得馏出物占原料的百分率为：
W1?W2?1?0.732?26.8% W1馏出物的平均组成为：
y1?W1x1?W2x2x1?x2W2W10.6?0.732?0.539???0.767
W1?W21?W2W11?0.732?，则 （3）在第二阶段简单蒸馏终了时，汽化率为30%。设终了时残液含量为x2ln??W11?x11?x2?ln??ln???W2???1?x21?x1?
??11?0.61?x2ln??ln??2.47ln??0.3567 0.71.47?x21?0.6???0.5297 试差求得：x2两阶段所得馏出液中苯的平均含量为 y1?第二阶段所得馏出液中苯的平均含量为：
?W2?W10.6?0.7?0.5279x1?x2??0.764
1?W2?W11?0.7分凝器
全凝器
5
y1 L? V0,y0 D,xD