青岛科技大学化工原理历年考研真题及答案解析之蒸馏.pdf
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1、 蒸馏练习下册 第一章蒸馏概念1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔公式全塔物料衡算【例 14】、精馏段、提馏段操作线方程、q 线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置(完整手算过程)进料热状况对汽液相流量的影响2连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为 D 和 W,则精馏段液气比总是小于 1,提馏段液气比总是大于 1,这种说法是否正确?全回流时,该说法是否成立?为什么?正确;全回流时该说法不正确;因为,D=W=0,此时是液汽比的极限值,即1VLVL4.简述有哪几种特殊精馏方法?它们的作用是什么?1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系,可通过加入第三组分作为
2、挟带剂,形成新的恒沸体系,使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系,可加入第三组分作为萃取剂,以显著改变原有组分的相对挥发度,使其易于分离。5恒沸精馏原理 6试画出板式塔负荷性能图,并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义,指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。(5 分)1.漏液线(气体流量下限线)(1 分)2.雾沫夹带线(气体流量上限线)(1 分)3.液相流量下限线(1 分)4.液相流量上限线(1 分)5.液泛线(1 分)最适宜的区域为五条线相交的区域内。7进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。11、什么是理想物系?四 计算题1
3、、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液(=2.5),进料为气液混合物,气相占 50%(摩尔分率,下同),进料混合物中苯占 0.60,现要求塔顶、塔底产品组成分别为 0.95 和 0.05,回流比取最小回流比的 1.5 倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流,未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品,试求:塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍?(2)塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少?2、某连续精馏塔的操作线方程分别为:精馏段:263.0723.01nnxy 提馏段:0187.025.11nnxy 设进料为泡点液体,试求上述条件下的回流比,以及馏出液、釜液和进料的组成。3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液,原料液
4、流量为 5000kg/h,组成为含苯 0.3(质量分率,下同),塔顶馏出液中苯的回收率为 88%,要求塔釜含苯不高于 0.05,求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为 78,甲苯 92)解:336.0927.0783.0783.0Fx 0584.09295.07805.07805.0wx3.87)336.01(92336.078FBBFAAFxMxMM (5 分)hkmolF/3.573.875000 (1)3.57FWD由 得 FWDFxWxDx (2)336.03.57058.0WDxD又 (3)88.0FDFxDx联立(1)、(2)、(3)得:W=39.5 kmol/h
5、 D=17.8 kmol/h XD=0.952 (10 分)4、用连续精馏塔分离某二元混合液,原料液流量为 300kmol/h,露点(饱和蒸汽)进料,进料浓度为 0.5,塔顶馏出液浓度为0.95,釜残液浓度为 0.1,(以上均为易挥发组分的摩尔分率)。操作条件下相对挥发度为 2.0,塔顶采用全凝器,泡点回流。已知回流比为最小回流比的 1.29 倍。试求:()最小回流比 Rmin;()离开第二层理论板的液体浓度(由塔顶往下数)。5、用精馏塔分离某二元混合物,已知塔精馏段操作线方程为 y=0.75x+0.205;提馏段操作线方程为 y=1.415x-0.041,试求:(1)此塔的操作回流比 R 和
6、馏出液组成 xD;(2)饱和液体进料条件下的釜液组成 xW;(3)饱和液体进料,馏出液量 D 为 120kmol/h 时所需原料液的量 F。6、在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液,物系的平均相对挥发度为 2,馏出液组成为 0.94(易挥发组分的摩尔分率,下同),釜残液组成为 0.04,釜残液流量为 150 Kmol/h,回流比为最小回流比的 1.2 倍,且已知 q 线方程为 y=6 x 1.5,求:1 最小回流比;2 精馏段操作线方程;3 提馏段操作线方程。1.q 线方程与交点坐标为(xq,yq)1(1)xyx 得 61.521yxxyx0.3330.5qqxy min0.950.52.6
7、40.50.333DqqqyyRyx2 min1.23.17RR精馏段操作线方程为:0.760.22511DxRyxxRR1 得 611.51Fqqxq1.20.3Fqx全塔物料恒算:代入数值计算得 FDWFDWFxDxWx60.9/210.9/Dkmol hFkmol h446/LLqFkmol h (1)(1)(1)296/VVqFRDqFkmol h提馏段操作线为 ,代入数值得提馏段操作线方程为:1mmWLWyxxLWLW 1.5070.0203yx7、氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离,在精馏塔某一理论板 n 处,进入该塔板的气相组成为 0.91(摩尔分率,下同),从该塔板
8、流出的液相组成为 0.89,物系的相对挥发度为 1.6,精馏段内的液气比为 2/3(摩尔比),试求:(1)从第 n 板上升的蒸汽组成?(2)流入第 n 板的液相组成?(3)若为泡点回流,求回流比并写出精馏段操作线方程?解:1)精馏操作达平衡时:1.6 0.890.931(1)1 0.6 0.89nxyx 2)由物料衡算方程:11()()nnnnVyyL xxA 12/,0.91,0.89,0.933nnnL Vyxy 得:10.92nx 3)2,3LVLDV 得 L/D=R=2 11110.950.6670.317DnnnnxRyxRRyxD得:x8、用精馏塔分离某二元混合物,精馏段操作线方程
9、为 y=0.75x+0.205,提馏段操作线方程为y=1.415x-0.041,求:1回流比 R,塔顶组成 XD,塔底残液组成 XW。2XF=0.37,馏出液量 D=120 kmol/h 时所需进料量 F。3由 及 205.075.0 xy11RxxRRyD 得 205.0175.01RxRRD82.03DxR提馏段操作线方程过(xW,xW)点,即 xw=1.415xw-0.041 得 xw=0.1 2.即 wDFWxDxFxWDFWFWF1.082.012037.0120解得 hkmolWhkmolF/200/3209、用板式精馏塔常压下分离苯甲苯溶液,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热,相对
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