化工原理试题库答案(下册,总)(4)

（2） y 0.714x 0.257 （1） y 1.686x 0.0343

试求：（1）塔顶流出液流量和精馏段下降液体流量（kmol/h）；

（2）进料热状况参数q。

42. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液组成为0.4（苯摩尔分率，下同），馏出液组成为0.97，

釜残液组成为0.04，试分别求以下三种进料热状况下的最小回流比和全回流下的最小理论板数。

（1） 20℃下冷液体；

（2） 饱和液体；

（3） 饱和气体。

假设操作条件下物系的平均相对挥发度为2.47。原料液的泡点温度为94℃，原料液的平均比热容为

1.85kJ/（kg.℃），原料液的汽化热为354kJ/kg。

43. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液的流量为100，泡点下进料，进料组成为0.4苯摩尔

分率，下同）。回流比取为最小回流比的1.2倍。若要求馏出液组成为0.9，苯的回收率为90%，试分

别求出泡点下回流时的精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。物系的平均相对挥发度为2.47。

44. 用一连续精馏塔分离苯—甲苯的混合液，进料量为100kmol/h，原料液中含苯0.4，塔顶馏出液中含

苯0.95，塔底馏出液中含苯0.1（以上均为摩尔分率），原料液为汽液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩

尔比）。苯—甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，塔顶采用全凝器，塔釜间接

蒸汽加热。试求：

a) 每小时馏出液及釜残液量；

b)

c)

d)

e) 原料液中汽相及液相组成； 回流比； 每小时塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量； 离开塔顶第二层理论板的蒸汽组成；离开塔釜上一块理论板的液相组成。

45. 苯和甲苯的混合物，其中含苯0.4（摩尔分率，下同），流量为1000kmol/h，在一连续精馏塔中进

行分离。塔顶采用全凝器，要求塔顶流出液含苯0.9，苯的回收率为0.9，泡点进料，回流比取最小

回流比的1.5倍。已知相对挥发度α为2.5。求：

a) 塔顶流出液流量D

b) 塔釜残液流量W

‘c) 精馏段上升的蒸汽量V及提馏段下降的液体量L。

46. 某分离苯﹑甲苯的精馏塔进料量为1000kmol/h，浓度为0.5。要求塔顶产品浓度不低于0.9，塔釜浓

度不大于0.1（皆为苯的摩尔分率），泡点液相进料，间接蒸汽加热，回流比为2。

a) 当满足以上工艺要求时，塔顶﹑塔底产品量各为多少？

b) 塔顶产品量能达到560kmol/h吗？采出最大极限值是多少？

c) 当塔顶产品量为535kmol/h时，若要满足原来的产品浓度要求，可采取什么措施？做定性分析。

47. 分离苯﹑甲苯的精馏塔有10块塔板，总效率为0.6，泡点液相进料，进料量为1000kmol/h，其浓度

为0.175，要求塔顶产品浓度为0.85，塔釜浓度为0.1（皆为苯的摩尔分率）。

1） 该塔的操作回流比为多少？有几种解法？试对几种解法进行比较。

2） 用该塔将塔顶产品浓度提高到0.99是否可行？若将塔顶产品浓度提高到0.88，可采取何种

措施？对其中较好的一种方案进行定性和定量分析。

3） 当塔顶产品浓度为0.85时，最小回流比为多少？若塔顶冷凝水供应不足，回流比只能是最小

回流比的0.9倍，该塔还能操作吗？

4） 若因回流管道堵塞或回流泵损坏，时回流比为0，此时塔顶及塔釜的组成和流量分别为多少？

（设塔板效率不下降）。

48. 用一连续精馏塔分离苯—甲苯的混合液，进料量为100kmol/h，原料液中含苯0.4，塔顶馏出液中含

苯0.95，塔底馏出液中含苯0.1（以上均为摩尔分率），原料液为汽液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩

尔比）。苯—甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，塔顶采用全凝器，塔釜间接

蒸汽加热。试求：

1） 每小时馏出液及釜残液量；

2） 原料液中汽相及液相组成；

3） 回流比；

4） 每小时塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量；

5） 离开塔顶第二层理论板的蒸汽组成；

6） 离开塔釜上一块理论板的液相组成。

49. 精馏塔采用全凝器，用以分离苯和甲苯组成的理想溶液，进料状态为汽液共存，两相

组成如下：xF=0.5077，yF=0.7201。

(1) 若塔顶产品组成xD=0.99，塔底产品的组成为xW=0.02，问最小回流比为多少？塔底产品的纯度如

何保证?

(2) 进料室的压强和温度如何确定。

(3) 该进料两组份的相对挥发度为多少?

(Rmin=1.271，通过选择合适的回流比来保证； =2.49)．

50. 常压连续操作的精馏塔来分离苯和甲苯混和液，已知进料中含苯0.6(摩尔分数)，进料状态是汽液各占

一半(摩尔数)，从塔顶全凝器取出馏出液的组成为含苯0.98(摩尔分数)，已知苯—甲苯系统在常压下的

相对挥发度为2.5。试求：

（1）进料的汽液相组成；(2)最小回流比。

(液相0.49；汽相0.71；Rmin=1.227)

51. 最小回流比与理论板数

用一连续精馏塔分离苯—甲苯混合液，原料中含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.97，釜液中含苯0.02(以

上均为摩尔分数)，R=4。求下面两种进料状况下最小回流比Rmin。及所需理论板数：(1)原料液温度为25℃；

(2)原料为汽液混合物，汽液比为3 ：4。已知苯—甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。

(Rmin=1.257，NT=10，第5块加料；Rmin =2.06，NT=11，第6块加料)

52. 物料恒算：

1kmol/s的饱和汽态的氨—水混合物进人一个精馏段和提馏段各有1块理论塔板的精馏塔分离，进料中氨

的组成为0.001(摩尔分数)。塔顶回流为饱和液体，回流量为1.3kmol/s，塔底再沸器产生的汽相量为

0.6kmol/s。若操作范围内氨—水溶液的汽液平衡关系可表示为y=1.26x，求塔顶、塔底的产品组成。

(xD=1.402 10-3， xW=8.267 10-4)

53. 操作线方程

一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知精馏段某层塔板的气、液相组成分别为0.83和 0.70，相邻上

层塔板的液相组成为0.77，而相邻下层塔板的气相组成为0.78(以上均为轻组分A的摩尔分数，下同)。塔

顶为泡点回流。进料为饱和液体，其组成为0.46。若已知塔顶与塔底产量比为2／3，试求：

(1)精馏段操作线方程；

(2)提馏段操作线方程。

(精馏段3y=2x+0.95；提馏段3y=4.5x-0.195)

54. 综合计算：

某一连续精馏塔分离一种二元理想溶液，已知F=10kmol/s，xF=0.5，q=0，xD=0.95,xW=0.1， (以上均为摩

尔分率)，系统的相对挥发度 =2，塔顶为全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，且知塔釜的汽化量为最

小汽化量的1.5倍。试求：

(1) 塔顶易挥发组分的回收率;

(2) 塔釜的汽化量;

(3) 第二块理论板的液体组成(塔序由顶部算起) 。

( =89.5％；V’=11.07kmol/s; x2=0.843)

55. 热状况参数与能耗

某苯与甲苯的混合物流量为100kmol／h，苯的浓度为0.3(摩尔分率，下同)，温度为20℃，采用精馏

操作对其进行分离，要求塔顶产品浓度为0.9，苯的回收率为90％，精馏塔在常压下操作，相对挥发度为

2.47，试比较当N 时，以下三种工况所需要的最低能耗(包括原料预热需要的热量)：

(1) 20℃加料；

(2) 预热至泡点加料；

(3) 预热至饱和蒸汽加料。

已知在操作条件下料液的泡点为98℃，平均比热容为161.5J/kmol.K，汽化潜热为32600J/mol。

(977.1kW；1110.6kW； l694.7kW)

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