《化工原理》第六章精馏习题.docx

《《化工原理》第六章精馏习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《化工原理》第六章精馏习题.docx（25页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第六章精镭习题习题1：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。相等大于杠杆规那么习题2：当气液两相组成相同时，那么气相露点温度 液相泡点温度。答案与评分标准：大于习题3：双组分溶液的相对挥发度a是溶液中 的挥发度对的挥发度之比，假设a=l表示 o物系的a值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈 对角线。易挥发组分难挥发组分不能用普通蒸储方法别离远离习题4：工业生产中在精福塔内将 过程和过程有机结合起来而实现操作的。而 是精储与普通精储的本质区别。屡次局部气化屡次局部冷凝回流习题5：精储塔的作用是。提供气液接触进行传热和传质的场所。（2分）习题6：

2、在连续精储塔内，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。精储段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提储段提浓下降液体中难挥发组分（2分）习题7：离开理论板时，气液两相到达 状态，即两相 相等，互成平衡。平衡温度 组成习题8：习题49：苯一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，p苯=1 6.9kpa , 。甲苯=46kpa ； 在 105 时，p苯=204.2左,p甲苯=863白。求：（1）在85和105c时该溶液的相对挥发度及平均相对挥发度；（2）在此总压下，假设85时，x苯=0.78,用平均相对挥发度值求y苯

3、。答案与评分标准 解：（1）在 85c时：% =其上 =止2 = 2.54 （1 分）/甲苯 46704 7在 105时：%=- = 2.37 （1 分）86平均相对挥发度%.= =* = 2.46 （1分）（2）用a加求y笨（85时）1 +- 1卜苯1 +- 1卜苯=0.897 （2 分）习题50：在连续精储塔中别离含苯50% （质量百分数，下同）的苯一甲苯混和液。要求 储出液组成为98%,釜残液组成为1% （均为苯的组成）。求：甲苯的回收率。答案与评分标准 解：（1）把的质量分数换算成摩尔分数M 苯= 78, M 甲苯=92进料组成:储出液组成：450/78-八、= 0.541 （分） 5

4、0/78 + 50/92=98/78 二。.（1 分）釜残液组成：功98/78 + 2/921/781/78 + 99/920/012 （1 分）（2）求 D、W取F= 100kmol/h为计算基准，（1分）由全塔物料衡算可得:F=D+W,及产丹=x+WXw （2分）联立两式可得:_ Fxf 再)_D %。%W = F-D = l00-54.48 = 45.52kmol/h （1 分）（3）求甲苯回收率w，即是求釜残液中难恢复组分的回收率（釜残液中难挥发 组分的量与其在原料液中的量之比）：“帮斗%=些鬻喘f）习题51： 在一两组分连续精微塔中，进入精储段中某层理论板n的气相组成y“+i为0.7

5、5, 从该板流出的液相组成xn为0.65 （均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2,物系的 相对挥发度。为2.5,求：（1）从该板上升的蒸气组成y”； （2）流入该板的液相 组成Xn1； （3）回流比R。答案与评分标准解：（1）求yn可用气液平衡方程由a、Xn求出yn2.5 x 0.65V = 7;= + (a-)xn=0.823 (2 分)=上（1分）可解出: 22R = R+1, R=1 (1 分)(3)求 R(2)求 Xn-1由精微段操作线方程4+1由精微段操作线方程4+1居+人，W0.75=-X0.65+解出xd=0.85 (2分)因力代入量得R + l R + 10.823 =工% +

6、些，解出 x= 0.796 (2 分)2 2-习题52：在连续精储塔中别离某两组分混合物。原料液流量为100kmol/h,组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；储出液组成为0.98,回流比R为2.6,假设要求易挥发组分回收率为96%,求：（1）夕留出液的摩尔流量D； （2） 提储段操作线方程。答案与评分标准 解：（1）求D据易挥发组分回收率可求出Dn.x= 0.96 ,可得0.980 = 0.96x100x0.5,解出 D=48.98kmol/h （2 分）F xF（2）提储段操作线方程先求L, W,鼻；饱和蒸气进料q=0 L = RD = 2.6 x 48.98 = 127

7、.35 kmol/h （1 分）（D W = F - D = 100 - 48.98 = 51.02 kmol/h （1 分）由八号=%+WXw （1.5分）可得F - xF - D - xD=0.039 （1.5 分）51.02提缁段操作线方程为：q = 0L + qF 工 L + qF-WL + qF 工 L + qF-WW127.35Xw =XL + qF-W51.02x 0.039即 %?+； =L668x；0.026 （4 分） 习题53：某连续操作精储塔，别离苯一甲苯混和液，原料中含苯45%,储出液中含苯95%, 残液中含甲苯95% （以上均为摩尔分数）。塔顶全凝器每小时全凝280

8、00kg蒸汽, 液体在泡点下回流。提微段回流液量为470kmol/h,原料液于泡点进料。求：（1） 釜残液和储出液的流量（W和D）； （2）回流比R答案与评分标准解：（1）求釜残液流量W,储出液流量DM苯= 78, M甲苯= 92。泡点进料q=l,此时V = V= V即等于全凝器冷凝蒸汽日7G 28000 i八、量，故丫 = （2分）加?顶M 顶式中 M汀页=78X0.95+92X （1-0.95） =78.7kg/kmol （1 分）28000z 1V = 355.8 kmol/h （1 分）78.7由提储段物料衡算可求出wW = r-F= r-V = 470-355.8 = 114.2km

9、ol/h （1 分）由全塔物料衡算求DF=D+WF - xF = Dxd+W -xw （2 分）式中，xf0.45, xd=0.95%= 10.95=0.05, W=114.2kmol/h联立求解：F=D+114.2可解出 D = 91.4kmol/h 及 F=205.6kmol/h （2 分）（2）求 Rr二=匕2 = 355.8-91.4 =2.89 （2 分）D D 91.4习题54：在某两组分连续精微塔中，原料液流量为788kmol/h,泡点进料；储出液组 成为0.95 （易挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03；回流比R为3, 塔顶回流液量为540kmol/h。求：（1）精储

10、段操作线方程；（2）提储段操作线方程及提偏段回流液量U答案与评分标准解：（1）精微段操作线方程将量R = 3, xd=0.95代入精储段操作线方程可得：R xD 30.95 Rny=% H- =x H即R + l n R + 1 3 + 1 3 + 1=0.75%+0.238 （ 3 分）（2）提储段操作线方程及提储段回流液量 R=3, L=540kmol/h,可得。=四= 180kmol/h （1 分）R 3由全塔物料衡算：F=D+W,可得W=FD=788180=608kmol/h （1分）泡点进料q=l,提储段回流液量Z/=L + q/ = L + b = 540 + 788 = 1328

11、 （1分）提储段操作线方程为： w -（2分）代入量得：用 L-WL-W，1328,608 nnoRnyfn+i = X?x 0.03 即w 1 1328-6081328-608先用=1.844七-0.02533 （ 2 分）习题55：某双组分连续精储塔，原料液流量为20kmol/h,塔顶产品量为7.78kmol/h,泡点 进料，回流比为1.92,求：（1）精储段及提储段的回流液量；（2）精微段及提储 段的上升蒸汽量。答案与评分标准解：（1）精微段及提储段的回流液量（L及LD 精微段回流液量LL=RD= 1.92 X 7.78 = 14.94kmol/h （1 分）提储段回流液量U泡点进料 q

12、=l, L=L+qF=14.94+2（）=34.94kmol/h （2 分）（2）精储段及提馄段的上升蒸汽量（V及VD精储段上升蒸汽量VV = L+D= 14.94+7.78=22.72kmol/h （2 分）提储段上升蒸汽量V、q=lV9=V+（q- 1）F=V = 22.72kmol/h （1 分） 习题56：在泡点进料下，某两组分连续精储塔的操作线方程为：1、精储段：y = 0.723x+ 0.2632、提微段：y = L25x-0.0187求：（1）回流比；（2）微出液；（3）釜残液的组成；（4）原料液的组成。答案与评分标准解：（1）求回流比R由精储段操作线方程y = 0.723% +

13、 0.263可知：R- = 0.723 （1 分）即0.723（R + l） = H, R 0.7237? = 0.723解出R = 2.61 （1分）（2）储出液组成XD=0.263 （1 分）代入 R=2.61,得=（R +1）x0.263 = 3.61x0.263 ,xD =0.95 （1 分）（3）求为,因为提储段操作线与对角线交点的横坐标，故联立两线方程:y = L25x 0.0187 （2 分）解出入卬=1.25七,一0.0187 , %=0.075 （1 分）（4）求原料液组成xf，泡点进料q=l,此时两操作线交点的横坐标即xfy = 0.723 xF + 0.263一 y =

14、l.25xF +0.0187 （2 分）B|J 0.723+0.263 = 1.25xF -0.0187 ,解出0.263 + 0.01870.263 + 0.0187=0.535 （1 分）习题57：有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液，在泡点温度下进入连续精储塔。 进料组成为0.6 （摩尔分数，下同），储出液组成为0.9；回流比为1.5,全塔效率 为0.5。求（1）用逐板计算法求精储段所需要的理论板数Nt精；（2）计算精微段 所需的实际板数Np精。（假设塔顶为全凝器）答案与评分标准 解:（1）用逐板计算法求Nt精。xf=0.6, xd=0.9, R=1.5, a = 3 o_L5_1.

15、5 + 10 9- = 0.6x+0.36（A）1.5 + 1求精微段操作线方程：上乙+人。代入量得:R + l R + 1（2分）气液平衡方程:由 =yy + 3（l-y）（B） （2 分）以 二 0.9% +3（1-yj 0.9 + 3x0.1 因假设塔顶为全凝器，故有与=y =0.9 （1分）代入（B）式可求出xi,= 0.75 （1分）将7=0.75代入（A）式可求出y2,% =0.62+0.36 = 0.6x0.75+ 0.36 = 0.81 （1 分）再将 =0.81 代入（B）式求出0 Q 1X2, %=吧 =0.587“（xf=0.6） （1分），故可知第二块理论板为 2 0.

16、81 + 3x0.19加料板，精储段所需理论板数Nt精=21 = 1块（层）（1分）（2）求精储段所需的实际板数Np精，Et=50%,Nt精Nt精Et=2 （1 分） 0.5习题58：在一双组分连续精镭塔中，精偏段操作线方程为y = 0.715% + 0.271； q线方程为y = 2.81%-0.91,求：（1）回流比及进料热状况参数；（2） t留出液及原料液组成；（3）假设回流比为3,测得从精微段第二层塔板下降液体的组成为0.82 （摩 尔分数，下同），从第三层塔板上升的蒸气组成为0.86,那么此时的微出液组成又 为多少？答案与评分标准解：（1）求回流比R和进料热状况参数q由精储段操作线方

17、程：旦招+人知：（1.5分）R + l R + 1R= 0.715,可得R 0.715尺=0.715,得 R = 2.51 （15 分）R + 1 由q线方程;产二x-二一知I： （1.5分）q-1一=2.81,得：2.804 = 2.81,得 q=1.55 （L5 分）（2）求播出液组成XD，原料液组成XF，由精储段操作线方程得：- = 0.271,=0.271x3.51 =0.951 （L5分） R + 1由 q 线方程得： 二一二0.91,=0.91x（1.55-1） = 0.501 （1.5 分）q-i（3）假设 R = 3,精储段 X2=0.82, y3=0.86,求 xd由精微段操

18、作线方程得：=旦妈+以，代入量：3 R + l - R+10.86 3x0.82 = 2,得匕）=0.98 （2 分） 44习题59：在连续精储塔中别离两组分理想溶液。原料液组成为0.6（摩尔分数，下同）, 储出液组成为09 釜残液组成为0.02。泡点进料。（1）求每获得lkmol/h储出 液时的原料液用量F； （2）假设回流比为L5,它相当于最小回流比的多少倍？（3） 假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为06求上升到加料板上的气 相组成。（物系的平均相对挥发度为3）答案与评分标准解:(1)求当 D=lkmol/h 时 F 为多少？ xf=0.6, xd=0.9, xw=0.02,解:

19、(1)求当 D=lkmol/h 时 F 为多少？ xf=0.6, xd=0.9, xw=0.02,D = lkmol/h,（2分）代入量可得：0.6(1 + W)= 1 x 0.9 + 0.02W 可求出(0.6 - 0.02= 0.9 - 0.6 = 0.3 ,解出 W=0.52kmol/h, F=l.52kmol/h。(2 分)(2)求 R/Rmin， =3泡点进料q=l,那么Xq = XF = 0.6 （1分），由气液平衡方程:. Xql+鼠-1)与上J = 0.818 (2分) 1 + 2x0.6求Rm】。=部MW设分）求 R/Rmin，R/Rmin =- = 3.99 （倍）（1 分

20、）血010.376（3）求上升到加料板上的气相组成。因加料板是提馆段第一层板，故所求量为 丫2（1分）泡点进料q=l,F=L52kmol/h, W =0.52kmol/h, xw=0.02, xr= 0.6提储段操作线方程为:L + qF , Wyfn+ T 77 TT7 七 T . r? TT79L + qF -W L + qF -W代入量:1.5 + 1.52, x 1.5 + 1.52-0.52 1.5 + 1.52 - 0.52即北用=L208xJ0.00416（3分） 所求为=1.20820.0CM16 =1.208x0.6-0.00416 = 0.721 (1 分)习题60：在连续

21、精储塔内别离两组分理想溶液，塔顶为全凝器。进料量为100kmol/h,其组成为0.5 （摩尔分数）。塔顶易挥发组分的回收率为90%,精储段操作线方程为丁 = 0.8% = 0.19。求：（1）储出液的组成xd和流量D； （2）釜残液的组成和流量Wo答案与评分标准D x解：由题给：F = 100kmol/h, xf=0.5, = 0.9F xF(1)求XD和D由精储段操作线方程：%M=幺与+旦（2分）与题给方程比拟可知:R + lR + 1_?_ = 0.8,可得火一0.8R = 0.8,得 R=4（l 分）R + 1由精微段操作线方程知上 = 0.19,代入R=4,得：R + 1xD = 0.

22、19 x（4 + 1） = 0.95 （1 分） JE F=100kmol/h, xf=0.5, xd=0.95 代入可得:Dx0.9F -x,0.9x100 x0.5 /1rgi1Z1 ,与八、2 = 0.9, D =匕=47.37 kmol/h （2 分）F - xFxD0.95（2）求4和W可由全塔物料衡算得：F = D + W（ 100 = 47.37+ Wynyn-iA yn+iynyn-iB yn+i=yn=yn-iD不确定C yn+iynlo （1分）（2）饱和液体进料，又称泡点进料，q=lo （1分）（3）气、液混合物进料，q = 01。（1分）（4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q = 0o （1分）（5）过热蒸气进料，q0o （1分）（共5分）习题40：何谓适宜回流比？在精储设计计算中怎样确定？其范围如何？答案与评分标准答：精储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）在精储设计计算中，一般不进行经济衡算，常采用经验值。（L5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）习题41：什么时全塔效率Et?在精储设计中Et如何确定？答案与评分标准答：全塔效率Et又称总塔板效率，是指一定别离任务下，所需理论塔板数Nt和实际板数Np的比值，即ET=dX100%。（3分）%在