一 填空与选择
1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的情况。与＿＿＿＿＿＿＿回流相对应的理论塔板数最少。在塔顶为全凝器的连续精馏塔中，完成一定分离任务需Ｎ块理论板。如按下图设计，在相同操作条件下，完成相同的分离任务，则所需理论板数为＿＿＿＿＿＿。 答：难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低；全；N-1
2、水蒸汽蒸馏的先决条件是料液与水____________。这样可以__________体系的沸点。在回流比不变的情况下，为了提高塔顶产品浓度，可以__________回流液温度。向连续精馏塔加料可能有＿＿＿种不同的热状况。当进料为气液混合物且气液摩尔比为２比３时，则进料热状况参数ｑ值为＿＿＿＿。
答：不互溶；降低；降低；五种；q=3/5=0.6 。
3、设计二元理想溶液精馏塔时，若Ｆ，ＸF ，ＸD ，ＸW 不变，则随原料中液相分率的增加其最小回流比＿＿＿＿＿＿＿＿。在相同回流比下，总理论板数＿＿＿＿；精馏段理论板数＿＿＿＿； 塔顶冷凝器热负荷＿＿＿＿＿＿；塔釜热负荷＿＿＿＿＿。
答：下降；下降；下降；不变；上升 。
4、①理想溶液的特点是同分子之间的作用力＿＿＿＿异分子之间的作用力，形成的溶液＿＿＿容积效应和热效应。
②精馏塔设计时，当回流比加大时，所需要的理论板数＿＿＿＿＿＿＿，同时蒸馏釜中所需要的加热蒸汽消耗量＿＿＿＿，塔顶冷凝器中冷却剂消耗量＿＿＿＿，所需塔径＿＿＿
＿＿＿。
答：① 等于，无；② 减少，增加，增加，增大。
5、简单蒸馏的主要特点是①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。简单蒸馏操作时易挥发组分的物料衡算式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答：① 不稳定操作；② R=0；wx=(w-dw)(x-dx)+ydw
6、精馏塔的塔顶温度总低于塔底温度，其原因之一＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿; 原因之二＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
精馏设计中，回流比越＿＿＿，所需理论板数越少，操作能耗＿＿＿＿。随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿变化过程。
答：易挥发组分的浓度塔顶高于塔底，相应的沸点较低；存在压降使塔底压力高于塔顶，因而塔底沸点较高。大；越大；迅速下降而后又上升的。
7、当原料组成、料液量、压力和最终温度都相同，则二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸（
闪蒸）的结果比较是
1） 得到的馏出物浓度（平均）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
2） 得到的残液浓度＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
3） 馏出物总量＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答：（1）xd简>xdt平；（2）相同；（3）D平>D简。
8、总压为 101.3kpa，９５℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为 155.7kpa与 63.3kpa，则平衡时苯的汽相组成＝＿＿＿＿＿＿，苯的液相组成=＿＿＿＿＿。（均以摩尔分率表示）。苯与甲苯的相对挥发度＝＿＿＿＿＿。
答：xA=0.411；yA=0.632；α=2.46 。
9、操作中精馏塔，保持Ｆ，ｑ，ｘf ，Ｄ不变。
（1） 若采用回流比Ｒ小于最小回流比Ｒmin，则ｘD＿＿＿＿，ｘW＿＿＿＿；
（2） 若Ｒ增大，则ｘD＿＿＿＿，ｘW＿＿＿＿，Ｌ／Ｖ＿＿＿＿。
（增加，减小，不变，不确定）
答：（1）减少；增加。（2）增加；减少；增加。
10、某精馏塔操作时，Ｆ，ｘf ，ｑ，Ｄ保持不变，增加回流比Ｒ，则此时ｘD＿＿＿,ｘW ＿＿＿＿Ｖ＿＿＿＿，Ｌ／Ｖ＿＿＿＿。（增加，不变，减少）
答：增加；减少；增加；增加。
11、精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是______________。
（Ａ）液相中易挥发组分进入汽相；
（Ｂ）汽相中难挥发组分进入液相；
（Ｃ）液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；
（Ｄ）液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。
答：Ｄ。
12、请将你认为最确切答案填在＿＿＿＿内。
（1） 精馏的操作线是直线，主要基于如下原因：＿＿＿＿＿
（Ａ）理论板假定 （Ｂ）理想物系
（Ｃ）塔顶泡点回流 （Ｄ）恒摩尔流假定。
（2） 操作中连续精馏塔，如采用回流比小于最小回流比，则＿＿＿＿＿
（Ａ）ｘD，ｘW均增加 （Ｂ）ｘD，ｘW均不变
（Ｃ）不能操作 （Ｄ）ｘD,减小，ｘW增加。
答：（1）Ｄ；（2）Ｄ。
13、某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分，液相组成ｘ ＝０．６相应的泡点为ｔ ， 与之相平衡的汽相组成ｙ ＝０．７，相应的露点为ｔ ，则：（ ）。
（Ａ）ｔ1＝ｔ2 （Ｂ）ｔ1＜ｔ2
（Ｃ）ｔ1＞ｔ2 （Ｄ）不能判断
答：Ａ。
14、请将你认为最恰切答案填在（ ）内。
精馏塔设计时，若Ｆ，ｘf ，ｘD ，ｘW ，Ｖ均为定值，将进料热状态从ｑ＝１变为
ｑ＞１，设计所需理论板数：（ ）
（Ａ）多； （Ｂ）少； （Ｃ）不变； （Ｄ）判断依据不足。
答：B。
15、某精馏塔，精馏段理论板数为Ｎ1层，提馏段理论板数为Ｎ2层，现因设备改造，使精
馏段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且Ｆ，ｘ ，ｑ，Ｒ，Ｖ等均不变，则此时：（ ）
（Ａ）ｘD增加，ｘW不变 （Ｂ）ｘD增加，ｘW减小
（Ｃ）ｘD增加，ｘW增加 （Ｄ）ｘD增加，ｘW的变化视具体情况而定。
答：Ｂ。
16、某精馏塔精馏段理论板数为Ｎ1层，提馏段理论板数为Ｎ2层，现因设备改造，使提馏段的理论板数增加，精馏段的理论板数不变，且Ｆ、ｘf 、ｑ、Ｒ，Ｖ等均不变，则此时: （ ）
（Ａ）ｘW减小，ｘD增加； （Ｂ）ｘW减小，ｘD不变；
（Ｃ）ｘW减小，ｘD减小； （Ｃ）ｘW减小，ｘD的变化视具体情况而定。
答：A。
二 计算题
1、如图，在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中，每小时向塔釜加入苯－甲苯混合液１００ｋｍｏｌ，苯含量为５０％（摩尔％，下同），泡点进料，要求塔顶馏出液中苯含量８０％，塔顶采用全凝器，回流液为饱和液体，回流比为３，相对挥发度为２．５，求每小时获得的顶馏出液量Ｄ，釜排出液量Ｗ及浓度ｘW 。
解： y1=xD=0.8
0.8=2.5x1/(1+1.5x1)
x1=0.615
yw=x1×R/(R+1)+xD/(R+1)=3×0.615/(3+1)+0.8/4=0.661
0.661=2.5xW/(1+1.5xW)
xW=0.438
100=D+W, 100×0.5=0.8D+0.438W
D=17.1(kmol/h), W=82.9(kmol/h)
2、用一连续操作精馏塔, 在常压下分离苯--甲苯混合液（此混合液符合拉乌尔定律），原料液含苯0.3(摩尔分率,下同)塔顶馏出液含苯0.99,塔顶采用全凝器,回流比取最小回流比的1.5倍,原料液于泡点状态进塔,设与加料板上的液相组成相同,在此温度下苯的饱和蒸汽压为178.7kPa，试求理论进料板的上一层理论塔板的液相组成。
解：ｘF=0.3，ｘD＝0.99,q=1，R=1.5Rmin，加料板上液相组成等于ｘF ，加料板温度下P°A＝178.7kPa。求从上一板流入加料板的ｘ。
由精馏线方程：y=[R/(R+1)]x+ｘD／(R+1)
式中：ｘD＝0.99,ｙF＝ＫｘF＝（P°A／Ｐ）ｘF＝(178.7/101.3)×0.3=0.529
x为待求。Rmin=(ｘD－ｙq)／（ｙq－ｘq）=(0.99-0.529)/(0.529-0.3)=2.013 R=1.5×2.013=3.02 ∴0.529=0.7512x+0.2463
x=(0.529-0.2463)/0.7512=0.3763
3、某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为 0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。
(1) 求塔顶、底的产品量；
(2) 若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。
解：F=D+W FｘF＝ＤｘD＋ＷｘW
30=D+W 30×0.5=D×0.95+W×0.10 D=14.1kmol/h W=15.9kmol/h
xe=xF=0.5, ｙe=αｘe／[1+(α-1)ｘe]=2.40×0.5/[1+(2.40-1)×0.5]=0.706
Rmin=（ｘD－ｙe）／（ｙe－ｘe）＝(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18 R=1.5×1.18=1.77
y=[R/(R+1)]x+ｘD／（R+1）=[1.77/(1.77+1)]x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343
ｙ1＝ｘD＝0.95
ｘ1＝ｙ1／[α－y1(α－1)]=0.95/[(2.40-0.95(2.40-1))=0.888
ｙ2＝0.639x1+0.343=0.639×0.888+0.343=0.910
ｘ2＝0.910/[2.40-0.910(2.40-1)]=0.808
4、某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=0.723x+0.263和y'=1.25x'-0.0188，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。
