第三章 精馏作业及复习思考题

作业（计算题）

1、用常规精馏分离下列烃类混合物：

组分

甲烷

乙烯 24.9

乙烷 8.83

丙烯 8.7

丙烷 3.05

丁烷 54.0

∑ 100.0

摩尔分数/% 0.52

工艺规定塔顶馏出液中丁烷浓度不大于0.002，塔釜残液中丙烷浓度不大于0.0015，试应用清晰分割法估算塔顶塔釜产品的量和组成。

2、脱丁烷塔分离下列混合液： 组分 xiFXiDai4丙烷 异丁烷

0.1690 0.2698 2.084

丁烷

0.4460 0.6995 1.735

异戊烷

0.1135 0.0104 1.000

戊烷

0.1205 0.0027 0.864

己烷

0.1400

（摩尔分数） 0.0110 （摩尔分数） 0.0176 平均值

3.615

0.34?10?5

0.435

工艺规定丁烷为轻关键组分，异丁烷为重关键组分。分离所得的塔顶产物组成已列于上表，各组分相对于重关键的相对挥发度也列于表中。料液为饱和液体。试

R求最小回流比m。并应用清晰分割法进行塔顶和塔釜产品的量和组成的估算。已知轻关键组分丁烷在塔顶产品中的回收率98.1%，重关键组分异戊烷在塔釜产品中的收率为94.2%。进料量F=983kmol/h。

3、进料中含正辛烷(1)0.34,正庚烷（2）0.33，正己烷（3）0.33（摩尔分数）。今

x?0.01x?0.01要馏出液中正庚烷浓度2,D，釜液中正己烷3,W，试求所需最少理论级数及在全回流条件下馏出液和釜液之组成。已知各组分之相对挥发度为

a1,1?1.00，a2,1?2.27，a3,1?5.25。

4、某分离乙烷和丙烯连续精馏，其进料组成（摩尔分率）如下：

组分 组成

甲烷 0.05 10.95

乙烷 0.35 2.59

丙烯 0.15 1.000

丙烷 0.20 0.884

异丁烷 0.10 0.422

正丁烷 0.15 0.296

?1.00

a平均

要求馏出液丙烯浓度?2.5%，釜液中乙烯浓度?5%，并假定釜液中不出现甲烷，在馏出液中不出现丙烷及其更重的组分。试求：（1）进料量为100kmol/h，馏出液，馏出液和釜液的组成级流量；（2）若按饱和液体进料，进料温度为26℃，

平均操作压力为2.776MPa，试用简捷法计算理论级数（塔顶采用全凝器）；(3)确定进料位置。

5、拟以水为溶剂对醋酸甲酯（1）-甲醇（2）溶液进行萃取精馏分离，已知料液的x1F=0.65，此三元系中各组分的端值常数为：

A12=1.0293;A21=0.9464;A2S=0.8289 AS2=0.5066;A1S=2.9934;AS1=1.8881

试问当全塔萃取剂浓度为xS=0.6时，水能作为该体系的萃取剂吗？若当全塔萃取剂浓度为xS=0.8时，其萃取效果可提高多少？

6、以水为溶剂对乙酸甲酯（1）-甲醇（2）溶液进行萃取精馏分离，料液的x1，，呈露点状态进塔。要求塔顶流出液中乙酸甲酯的浓度F=0.649（摩尔分数）

D=0.95，其回收率为

x1，

98%，要求塔级上的浓度xS=0.8，操作回流比为最小回流比

的1.5倍。试计算溶液与料液之比和所需的理论级数。

（设已查得：A12=0.447；A21=0.411；A2S=0.36；AS2=0.22；A1S=0.130；AS1=0.82）

复习思考题

（一）填空题

1、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（ ）型计算和（ ）型计算。 2、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（ ）。

3、非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（ ）时分布一致。 4、精馏塔计算中每个级由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。 5、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。

6、采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（ ）。

7、当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂主要起（ ）作用。 8、要提高萃取剂的选择性，可（ ）萃取剂的浓度。

9、最低恒沸物，压力降低使恒沸组成中汽化潜热（ ）的组分增加。 10、在一定温度和组成下，A、B混合液形成最低沸点恒沸物的条件为（ ）。 11、不加恒沸剂可完成恒沸物分离的方法有（ ）和（ ）两种。 12、分布组分是指在馏出液和釜液（ ）；非分配组分是指仅在（ ）出现的组分。

13、多组分精馏中，关键组分是指（ ）的组分。

14、回收率φHK,W釜液W中（）与进料中HK的流率之比，回收率φLK,D是馏出液D中（）与进料中LK的流率之比。

15、清晰分割是指馏出液中除了（ ）外，没有其他重组分，釜液中除了（ ）外，没有其他轻组分。

16、若加入的新组分和被分离系统的一个或几个组分形成最低恒沸物从（ ）蒸出。这种特殊精馏叫恒沸精馏。加入的新组分叫（ ）。

17、若加入的新组分不与原系统中任一组分形成恒沸物，而其沸点又较原系统任一组分高，从釜液离开精馏塔。这类特殊精馏叫（ ），所加入的新组分叫作（ ）。

18、在萃取精馏中所选的萃取剂使A1S值越大，溶剂的选择性（ ）。 19、萃取精馏塔中，萃取剂是从塔（ ）出来。

20、恒沸剂与组分形成最高沸点的恒沸物时，恒沸剂从塔（ ）出来。 21、均相恒沸物在低压下其活度系数之比γ1/γ2应等于（ ）与（ ）之比。

22、特殊精馏是既加入（ ），又加入（ ）的精馏过程。 （二）、选择题

1、A（轻组分）、B两组分的相对挥发度αAB越小，则（ ）。

a .A、B两组分越容易分离； b.原料中含轻组分越多，所需的理论级数越少； c. A、B两组分越难分离； d.与A、B两组分的分离难易程度无关。 2、当普通精馏塔的产品不合格时，可以考虑（ ）。 a.提高进料量；b.降低回流比；c.提高塔压；d.提高回流比。

3、多组分精馏过程，当进料中的非分配组分只有重组分而无轻组分时，恒浓区出现于（ ）。

a.上恒浓区出现于精馏段中部，下恒浓区出现于进料级下； b.恒浓区出现于进料级上下；

c.上恒浓区在进料级上，下恒浓区出现于提馏段中部； d.上、下恒浓区分别出现于精馏段和提馏段的中部。

4、吉利兰关联图，关联了四个物理量之间的关系，下列哪个不是其中之一（ ）。 a.最小理论级数；b.最小回流比；c.压力；d.理论级数。 5.下列关系简捷法的描述哪一个不正确（ ）。

a.计算简便；b.可为精确计算提供初值；c.所需物性数据少；d.计算结果准确。 6、下列说法正确的是（ ）。

a.多组分精馏中，回流比小于最小回流比时满足分离要求将需要无穷多的理论级 b.多组分精馏中，回流比小于最小回流比时无论多少理论级都不能满足分离要求c.回流比R的值趋于零时的回流比叫最小回流比；

d.多组分精馏中，回流比小于最小回流比时整个精馏塔将无分离作用。 7、全回流操作不能用于（ ）。 a.正常生产稳定过程；b.开车时；

c.当产品不合格时进行调节；d.实验室研究传质过程。

8、用芬斯克公式求全塔理论级数时，式中相对挥发度应为（ ）。 a.塔顶处的相对挥发度；b.进料处的相对挥发度； c. 塔釜处的相对挥发度；d.全塔相对挥发度的平均值。

9、全回流操作时，精馏塔进料F、馏出液D和釜液W的流率应为（ ） a.W=0，D=0，F=0； b W=0，D=0，F≠0； c. W≠0，D≠0，F≠0； d. W=0，D≠0，F≠0。

10、如果二元物系，γ1=1,γ2=1，则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）。 a.正偏差溶液；b.理论溶液；c.负偏差溶液；d.不确定。 11、关于萃取精馏塔的下列描述中，哪一个不正确（ ）。 a.汽液负荷不均，液相负荷大；b.回流比提高，产品纯度提高； c.恒摩尔流不太合适；d.是蒸馏过程。

12、如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（ ）。

a.正偏差溶液；b.理论溶液；c.负偏差溶液；d.不确定。

13、萃取精馏过程选择的萃取剂最好应与沸点低的组分形成（ ）。 a.正偏差溶液；b.理论溶液；c.负偏差溶液；d.不确定。 14、萃取精馏时若饱和液体进料，萃取剂应该从（ ）进料。 a.精馏段上部；b.进料级c.精馏段上部和进料级；d.精馏段下部。

15.“A1S’-A2S’-∣A12’∣>0”是加入溶剂在任何脱溶剂浓度（x’1为任何值）时均能增加原溶液的相对挥发度（提高选择性）的（ ）。 a.充分条件；b.必要条件 c.充要条件；d.以上三项都不是。 16、在萃取塔塔顶产品不合格时，可采用（ ）方法来调节。 a.加大回流比；b.加大萃取剂用量；c.增加进料量；d.减少进料量。

17、对于最高沸点恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽化潜热小的组分（ ）。 a.增加；b.不变；c.减少。

18、最有可能形成三元最低共沸物的三元物系是（）。 a.物系中三个组分可两两形成三个二元最低共沸物； b.物系中三个组分可两两形成三个二元最高共沸物；

c.物系中三个组分可两两形成两个二元最低共沸物，一个最高共沸物； d.物系中三个组分可两两形成以个二元最低共沸物，两个最高共沸物； 19、在下列单元操作中属于双向传质过程的是（ ）。 a.吸收过程；b.蒸出过程；c.精馏过程；d.以上三种操作过程。 20、关于恒沸精馏塔的下列描述中，不正确的是（ ）。 a.恒沸剂用量不能随意调整；b.恒沸剂为塔顶产品；

c.恒沸剂可能是塔顶产品，也可能是塔釜产品；d.恒沸精馏可用于间歇操作过程。 21、对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物，则有较纯组分的产品应从（ ）。

a.塔釜得到；b.塔顶得到；

c.可能是塔顶得到，也可能是塔釜得到；d视具体情况而变。 22、对形成恒沸物的体系，下列说法不正确的是（）。

a.在恒沸点其气相组成必等于液相组成；b.经过恒沸点轻重组分互换； c.在恒沸点，其露点温度和泡点温度相等； d.其恒沸组成将随着汽化率的大小而变化。 23.容易形成恒沸物的为（）。

a.各组份的化学结构相似，其沸点差较大； b.各组份的化学结构相似，其沸点差较小； c.各组份的化学结构不相似，其沸点差较大； d. 各组份的化学结构不相似，其沸点差较小。

24.在下列单元操作中，汽夜两相近似看成恒摩尔流而误差较小的是（）。 a.吸收过程；b.蒸出过程；c.精馏过程；d.以上三种操作过程。 25.分离同一混合物采用萃取精馏与采用普通精馏相比（）。

a.汽夜比更大些；b.级效率更低些；c. 级效率更高些；d.精馏温度更低些。

（三）简答题

1、叙述用简捷法求普通精馏过程理论级数的步骤。 2、什么是恒沸精馏？如何用三角相图求解恒沸剂用量。 3、叙述恒沸剂选择的原则。

4、说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。 5、画出一个二元非均相恒沸精馏流程。

6、叙述用简捷法作萃取精馏过程理论级数的步骤。 7、萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。

8、对萃取精馏塔当塔顶产品不合格时，能否采用加大回流比的方法使塔顶产品合格？如果不设回收段，把萃取剂与塔顶回流同时都从塔顶打入塔内，将会产生什么后果，为什么？

9、甲醇(1)，沸点337.7K，丙酮(2)沸点329.4K，溶液具有最低恒沸点，T=328.7K，x=0.2的非理想溶液，如何萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。

10、简述加盐萃取精馏是如何开发出来的?

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