第三部分蒸馏一、填空题1、均相液体混合物2、 5.07%3、挥发度。

4、精馏段和提馏段5、拉乌尔定律6、泡点温度，简称泡点7、露点温度，简称露点8、饱和蒸气压9、难易程度 10、全回流 11、最小回流比 12、进料热状况参数 13、越少14、逐渐降低 15. 冷液, 最远 , 最少 16、部分冷凝和部分汽化增加 17. 1333.3 18. 沸点, 易.19、普通精馏分离，萃取精馏或恒沸精馏分离20. 液相，提高 21. 单效蒸发和多效蒸发 22、蒸馏 , 改变状态参数 23、挥发度v v A=p A/x A v B=p B/x B24、相对挥发度。

：α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A25、平衡 , 大于；相同，大于 26、多次部分汽化和多次部分冷凝, 混合物中各组分挥发度的差异，塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽 ,由上至下逐级降低；27、低于,塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点较高。

28、理论板 29、再沸器，冷凝器 30、R/R+1， x/R+1。

31、D进料量和进料热状况 32、（1）温度低于泡点的冷液体；（2）泡点下的饱和液体；（3）温度介于泡点和露点的气液混合物；（4）露点下的饱和蒸汽；（5）温度高于露点的过热蒸汽。

33、最少为N。

34、减少，增加，增加，增加，增大。

min变大。

36、愈大，先减小后增大的过程。

37、拉乌尔定律。

38、35、xD逐渐降低，逐渐升高。

39. 1 40. 变大，减小，不变，增加 41、0.77（塔板从上往下数），0.35（塔板从下往上数）。

42、逐渐升高，减小 43、增大，变大。

44、 8m 。

45、y = x, T > t。

46、减少，增大；上移，增多，减少。

47. 增加，增加。

48. 蒸馏 ; 泡点。

49. 饱和液体线。

50. 66.7 kmol/h 。

二、选择题1、B2、C3、B4、C5、D6、A7、 A 8. C 9、D 10、B 11、A 12、C 13、B14、C15、A 16、C 17、C 18、B 19、A20、D21、 B 22、B ，A 23. C 24. C 25、 A 26. B 27、 B 28、 A ， B ，C ， A 29. A 30.D 31、D 32、D 33、B 34、 B 35、C，A，B 36、 D 37. A 38. C 39、 D 40、 A 41.D 42. D 43. B 44. B三、判断题1、×2、×3、√4、×5、√6、×7、√8、√9、× 10、√ 11、√12、×13、×14、× 15、×16、×17、√ 18、×19、× 20、√ 21. √ 22.√23√24 × 25√四、简答题1、答：精馏是指液体混合物经同时多次地部分气化和部分冷凝，最后分离成近乎纯态的液体的分离过程。

2、答：一定温度下，总压增大，物系中各组分的饱和蒸气压随之升高，各组分挥发度差异变小。

精馏塔的操作压强增大，其他条件不变，塔顶、塔底的温度将增大，塔顶组成将减小，塔底组成将增大。

3、答：精馏塔气相中轻组分浓度沿塔高逐渐增浓，液相中轻组分浓度沿塔高逐渐增浓，温度沿塔高逐渐降低。

4、答：恒摩尔流假定的主要内容是：精馏段每块塔板上升的蒸气摩尔流量彼此相等，下降的液体流量也各自相等；同理，提馏段亦然。

即：精馏段：L1＝L2＝L3＝…＝Ln＝L； V1＝V2＝V3＝…＝Vn＝V提馏段：L’1＝L’2＝L’3＝…＝L’n＝L’； V’1＝V’2＝V’3＝ (V)n＝V’且L≠L’，V≠V’。

恒摩尔流假定成立的条件：⑴各组分的摩尔气化焓相等；⑵气液接触时因温度不同而交换的热量可以忽略；⑶塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。

5、答：进料的热状况有以下五种：①冷液进料②泡点进料③气液混合进料④露点进料⑤过热蒸气进料。

对应的q值范围分别为：①冷液进料，q＞0；②泡点进料，q＝1；③气液混合进料，0＜q＜1；④露点进料，q＝0；⑤过热蒸气进料，q＜0。

6、答：q值的物理意义：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。

7、答：在上述条件下，塔釜产品量增加，组成减小，提馏段操作线斜率不变，所需的理论板数增加。

分析：在χD 、D/F、Fx、R已定时，两种蒸气加热时的操作线位置相同，区别只是直接蒸气加热的提馏段操作线将原间接加热的提馏段操作线延长至0y的x 轴上，其交点为直接蒸气加热时的塔底组成，故梯级线也应同时跨越新的W x 而略有增加，这是因为直接蒸气的稀释作用，需稍增加塔板层数回收轻组分。

由于FD Fx Dx =η恒定，故WF x x F W )1(η-=，当W x 降低时， F W必然增加。

8.答：理论板是指离开该板的蒸气和液体组成达到平衡的塔板。

理论板与实际塔板间存在如下关系：100%TN E N=⨯ 9.答：平衡蒸馏是定常态操作，闪蒸室里的温度控制在原料混合物露点、泡点之间的某一温度上。

简单蒸馏是非定常态操作，蒸馏釜的温度为釜内液体的泡点温度，随着釜内液体组成的变化（减小），其泡点温度在相应变化（升高），所产生蒸汽的组成相应也在变化（减小）。

10、答：灵敏板温度升高，则塔顶产品组成x D 下降，应采取增大回流比的方法进行调节。

11、答：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 ↓，易挥发组分收率降低，xW ↑12、答：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。

13、答：主要是为了保持塔内下降的液流，使精馏塔保持稳定操作。

14、答：它们同属蒸馏操作。

简单蒸馏是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小。

精馏是复杂的蒸馏，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。

精馏在塔顶、底可以获得两种产品。

精馏必须有回流。

15、答：主体是精馏塔，塔底有再沸器，塔顶有冷凝器，产品贮槽以及加料装置。

16、答：进料的热状况不同，q 值及q 线的斜率也不同，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。

17、答：无影响。

因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是x D ，x F ，x W ，R 和q 。

而进料量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。

18、答：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。

19、答：用一般的精馏方法，不能得到无水酒精，因为乙醇一水溶液是具有最大正偏差的溶液，这种溶液在t-x-y图上温度出现最低共沸点，而在y-x图上出现拐点，在该点上，气液相组成相同，即y=x=0.894，直到蒸干为止，浓度仍无改变。

20、答：精馏段是利用回流液把上升蒸汽中难挥发组分（又叫重组分）逐步冷凝下来，同时回流液中挥发组分（又叫轻组分）汽化出来，从而在塔顶得到较纯的易挥发组分。

提馏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。

四、计算题1、解：①F=D+W FxF ＝DxD＋WxWW=56.2kmol.h D=43.8kmol/h②∵q=1 v'=v∴L=V-D=132-43.8=88.2 R=L/D=88.2/43.6=2.02 2、解:q=0 V′=V-F=(R+1)D-FYq＝xFx q ＝yq/[α-(α-1)yq]=0.5/(3-2×0.5)=0.25Rmin=(xD －yq）/（yq－xq）＝(0.9-0.5)/(0.5-0.25)=1.6R=2.0Rmin=2×16=3.2∵D=ηFxF /xD＝0.9×10×0.5/0.9=5kmol/hV′=(3.2+1)5-10=11kmol/h3、解：q线方程: y=x=0.54 (1)精线方程: y=0.7826x+0.217xD(2)提段方程: y=1.25x-0.0187=0.54 (3)式(1)与(3)联立得两操作线交点坐标x=0.447将yq =0.54， xq=0.447代入(2)得 xD=0.87644、解：（1）.y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)泡点进料q=1, xq =xF=0.5,yq=3×0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75Rm/(Rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9 Rm=4/5=0.8（2）.V=V′=(R+1)D=(2×0.8+1)×50=130kmol.h（3）.y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=0.615x+0.3655、解：⑴ y1=xd=0.9, x1=0.9/(4-3×0.9)=0.692,⑵ y2=1×0.692/(1+1)+0.9/2=0.796,⑶ xd=xf=0.5,yd=0.5/2+0.9/2=0.76、解：Rmin=(xd -yq)/(yq-xq) -----------------(1)yq =0.8xq+0.2 -------------------------(2)yq=q×x q/(q-1)-xf/(q-1) ---------------(3)⑴ q=0, 由(3) yq =xf=0.5,由(2) xq=(0.5-0.2)/0.8=0.375,Rmin=(0.95-0.5)/(0.5-0.375)=3.6⑵ q=1, 由(3) xq =xf=0.5,由(2) yq=0.8×0.5+0.2=0.6Rmin=(0.95-0.6)/(0.6-0.5)=3.57、解：⑴ y1=xD=0.84,0.84=0.45x1+0.55,x1=0.64,yw=3×0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45×xw +0.55, xw=0.311,⑵ D=100(0.4-0.311)/(0.84-0.311)=16.8(kmol/h)， W=100-16.8=83.2(kmol/h)8、解：⑴ yq＝2.44×0.4/（1＋1.44×0.4）＝0.62Rmin＝（xD －yq）/（yq－xq）＝（0.95－0.62）/（0.62－0.4）＝1.5⑵ R＝1.2×1.5＝1.8y＝（1.8/2.8）x＋0.95/2.8＝0.64x＋0.34⑶令 F=1kmol/h FxF =DxD+WxW0.4=0.95D+(1-D)×0.05解得 D=0.39kmol.h W=0.61kmol./h ∵q=1 L'=L+qF=RD+F=1.8×0.39+1=1.7kmol./hV'=V=(R+1)D=2.8×0.39=1.09kmol./h ∴y'=L'x'/V'-WxW/V'=1.7x'/1.09-0.61×0.05/1.09=1.56x'-0.028y＝1.56x－0.0289、解：已知：xf =0.4,xD=0.9,q=0,α=2.5,R=1.5Rminxq =yq/(α-(α-1)yq)=0.4/(2.5-1.5×0.4)=0.21,Rmin=(xD -yq)/(yq-xq)=(0.9-0.4)/(0.4-0.21)=2.63,R=1.5×2.63=3.945,x1=y1/(α-(α-1)y1=0.9/(2.5-1.5×0.9)=0.783,y2=R×x1/(R+1)+xD/(R+1)=3.945×0.783/(3.945+1)+0.9/(3.945+1)=0.80710、解：1）F，WxD=（92/46）/（92/46+8/18）=0.818塔顶酒精平均分子量M平=∑Mx=46×0.818+18×0.182=40.9（kg/kmol）∴D=500/40.9=12.2 kmol./h代入：F=12.2+W F=35.7 kmol./hF×0.282=12.2×0.818+W×0.004, W=23.5 kmol/.h2)V:V=(R+1)D=(3.5+1)×12.2=54.9kmol./h3）提馏段操作线：L'=L+qF ∵ q=0 ∴ L′=L 而 L=DR=12.2×3.5=42.7 kmol.h 代入方程：'''''W Wx L y x L W L W=---=(42.7/42.7－23.5)x′－(23.5/42.7－23.5)×0.004=2.22x′－0.0049 或：Ym+1=2.22Xm-0.00494)q 线 y=（q/q －1)x －(x F /q-1) ∵ q=0 ∴y=x F =0.282 11、解：1）F ，W ；x D =（46×0.82）/(46×0.82+18×0.18)=0.92（质量分率） 代入方程：F=700+W F=1289kg/.h F×0.5=700×0.92+W×0.001, W=589kg/.h 2）V ，L ：V=（R+1）D=4.5×700=3150kg./h L=DR=700×3.5=2450kg./h 3）提馏段提作线方程： L′=L+qF 而 q=1 ∴L′=2450+1289=3739kg/.h又：x W =（0.001/46）/(0.001/46+0.999/18)=0.0004 ∴'''''W Wx L y x L W L W=---=(3739/3739－589)x′－(589/3739－589)×0.0004 =1.19x′－7.5×10-5 或：y=1.19x′－7.5×10-5 12、解：1）x D ，x W由方程y=0.8x+0.18可得： R/（R+1）=0.8,R=4 x D /(R+1)=0.18,x D =0.9或90% 又由Fx F =Dx D +Wx W 可得： x W =（100×0.5-50×0.9）/50=0.1或10%2）V；V=(R+1)D=(4+1)×50=250 kmol/.h3)V′: V′=V-F=250-100=150kmol/.h4)提馏段操作线方程：L'=L+qF ∵ q=0 ∴L'=L而L=DR=50×4=200 kmol.h (即为L'）代入方程：y'=L′x′/V'－Wx/V' 得：Wy'=(200/150)x′－(50/150)×0.1=1.33x′－0.0333或 y=1.33x－0.033313、答：1）D：将塔顶浓度转换为质量浓度：=(46×0.689)/(46×0.689＋18×0.311)=0.85XD代入：1000=D＋W1000×0.08=D×0.85＋w×0.001→D=93.1kg/h2)L′: L′=L＋qF=RD＋qF=RD＋F (∵ q=1)产品的平均分子量：=46×0.689＋18×0.311=37.3kg/kmolMmD∴D=93.1/37.3=2.496kmol/h=（8/46）/（8/46＋92/18）=0.0329进料xFMm=46×0.0329＋18×0.9671=18.92kg/kmolF∴ F=1000/18.92=52.85kmol/h代入上式：L*=3×2.496＋52.85=60.34kmol/h3)V: V=(R＋1)D=(3＋1)×93.1=372.4kg/h14、解：(1)由精馏段操作线方程y=-0.5x+1.5x①F得 =0.75=0.83(2) 由(1)得到R=3 xD②(3) 由q线方程y=-0.5x+1.5xF得 解得 q=0.33(4)由于0<q<1,所以进料处于气液混合状态。