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液體精餾概念題 一 填空題 溶液的相對(duì)揮發(fā)度 等于兩組分揮發(fā)度之比 1則表示組分A和B可以用普通蒸餾方法分離 1則表示組分A和B不能用普通蒸餾方法分離 如圖所示的雙組分連續(xù)精餾塔內(nèi)第n塊理論塔板 當(dāng)回流比R為定值時(shí) yn 1 xn R為無(wú)窮大時(shí)yn 1 xn 采用常壓連續(xù)精餾塔分離苯 甲苯混合物 設(shè)計(jì)時(shí)其最小回流比大小與進(jìn)料組成 進(jìn)料熱狀況及xD有關(guān) 當(dāng)分離要求和操作條件一定時(shí) 雙組分連續(xù)精餾塔所需理論板數(shù)隨兩組分相對(duì)揮發(fā)度 增加而減少 平衡線遠(yuǎn)離對(duì)角線 推動(dòng)力 N 精餾實(shí)驗(yàn)中 測(cè)定精餾塔全塔效率 應(yīng)測(cè)定的參數(shù)有xF xD xW R 進(jìn)料溫度t NP tR 直接水蒸氣加熱的雙組分精餾塔適用于釜液為近于純水的情況 在全回流條件下 對(duì)應(yīng)的理論板數(shù)最少 某精餾任務(wù) 原料為F xF 要求塔頂xD 塔底xW不變 設(shè)計(jì)時(shí)若選定的回流比R不變 加料熱狀況由原來(lái)的飽和蒸汽改為飽和液體 則所需理論板數(shù)NT減少 精餾段上升蒸汽量V不變 精餾段下降液體量L不變 提餾段上升蒸汽量增加 提餾段下降液體量增加 增加 不變 減少 某精餾塔在操作時(shí) 加料熱狀況由原來(lái)的飽和液體進(jìn)料改為冷液進(jìn)料 且保持F xF V D不變 則此時(shí)xD增加 xW減少 R不變 L V不變 在設(shè)計(jì)連續(xù)操作的精餾塔時(shí) 如保持xF D F xD R一定 進(jìn)料熱狀態(tài)一定 空塔氣速一定 則增大進(jìn)料量將使塔徑增大 而所需的理論板數(shù)不變 全回流時(shí) 精餾段操作線的斜率為1 提餾段操作線斜率為1 對(duì)相同的xD和xW 部分回流比全回流所需的理論板數(shù)多 精餾過(guò)程是利用多次部分氣化和多次部分冷凝的原理進(jìn)行完成的 最小回流比是指塔板數(shù)為無(wú)窮時(shí)的回流比的極限值 當(dāng)分離要求和回流比一定時(shí) 過(guò)熱蒸氣進(jìn)料的q值最小 此時(shí)分離所需的理論板數(shù)最多 分析 5種進(jìn)料狀況中的q值是依過(guò)冷液體 飽和液體 氣液混合 飽和蒸氣和過(guò)熱蒸氣順序由大變小的 這是由熱狀況參數(shù)q定義所確定的 由定義可見(jiàn) 原料的原狀態(tài)焓值越低 q值越大 q值的改變使提餾段操作線與平衡曲線間的距離發(fā)生變化 當(dāng)q值減小時(shí) 兩線靠近 故所需理論板數(shù)增多 簡(jiǎn)單蒸餾的主要特征是不穩(wěn)定操作或過(guò)程不連續(xù)和無(wú)回流 若原料組成 料液量 操作壓力和最終溫度都相同 二元理想溶液的簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾相比較的結(jié)果有 所得餾出物平均濃度簡(jiǎn)單蒸餾的餾出物平均濃度大于平衡蒸餾的餾出物平均濃度 所得殘液濃度兩種情況的殘液濃度相同 餾出物總量平衡蒸餾的餾出物總量大于簡(jiǎn)單蒸餾的餾出物總量 恒沸精餾和萃取精餾主要針對(duì)具有恒沸物體系和 接近 沸點(diǎn)差很小物系 這兩種特殊精餾均采取加入第三組分的辦法以改變?cè)锵档南鄬?duì)揮發(fā)度 精餾操作的依據(jù)是混合液中各組分的揮發(fā)度的差異 精餾操作得以實(shí)現(xiàn)的必要條件包括自塔頂向下的液流和和自塔底向上的氣流 若精餾塔塔頂某理論板上氣相露點(diǎn)溫度為t1 液相泡點(diǎn)溫度為t2 塔底某理論板上氣相露點(diǎn)溫度為t3 液相泡點(diǎn)溫度為t4 請(qǐng)將4個(gè)溫度間關(guān)系用 符號(hào)順序排列如下 x頂 t1 t2 y底 x底 t3 t4 t1 t2 t3 t4 恒沸精餾和萃取精餾的主要區(qū)別是 恒沸精餾添加劑應(yīng)與被分離組分形成新的恒沸物 萃取精餾中的萃取劑則應(yīng)具有沸點(diǎn)比原料中組分的沸點(diǎn)高得多的特性 等板高度的意義是與一塊理論塔板傳質(zhì)作用相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨?若某填料塔的填料層高度為 完成分離要求共需22塊理論塔板 包括塔頂?shù)牟糠掷淠骱退椎脑俜衅?則等板高度HETP 10 22 2 0 5m 21 用圖解法求理論塔板時(shí) 在 xF xD xW q R F和操作壓力諸參數(shù)中 進(jìn)料流率F與解無(wú)關(guān) 22 當(dāng)增大操作壓強(qiáng)時(shí) 精餾過(guò)程中物系的相對(duì)揮發(fā)度減小 塔頂溫度增加 塔釜溫度增加分析 同一物系 總壓越高 物系中各組分的沸點(diǎn)及混合物的泡點(diǎn)越高 物系中各組分的飽和蒸氣壓亦隨總壓升高而升高 由于輕組分的飽和蒸氣壓上升的速率低于重組分的飽和蒸氣壓上升的速率 故各組分的揮發(fā)度差異變小 23 某精餾塔塔頂上升的蒸氣組成為y1 溫度為T(mén) 經(jīng)全凝器全部冷凝至泡點(diǎn)后 部分回流入塔 組成為x0 溫度為t 試用 判斷下列關(guān)系 T t y1 x0 t y1 T x0 分析 物系經(jīng)全凝器從氣態(tài)冷凝至液態(tài) 組成不會(huì)改變 但溫度卻從原來(lái)露點(diǎn)以上的溫度降至泡點(diǎn) 24 某二元理想物系的相對(duì)揮發(fā)度為2 5 全回流操作時(shí) 已知塔內(nèi)某塊理論板的氣相組成為0 625 則下層塔板的氣相組成為0 4 25 連續(xù)精餾操作時(shí) 操作壓力越大 對(duì)分離越不利 若進(jìn)料氣液比為1 4 摩爾 時(shí) 則進(jìn)料熱狀況參數(shù)為0 8 分析 若進(jìn)料汽液比為1 4 則液相占總進(jìn)量的比率為4 4 1 q值既是進(jìn)料的液相分率 又是熱狀況參數(shù) 26 當(dāng)二元理想溶液精餾時(shí) 在F xF xD xW 不變的條件下 最小回流比隨原料中液相分率的減小而增加 在R不變時(shí) 塔釜熱負(fù)荷隨原料中液相分率的減小而降低 27 理想溶液的特點(diǎn)是同分子間作用力等于異分子間作用力 形成的混合溶液中沒(méi)有容積效應(yīng)和熱效應(yīng) 28 精餾塔設(shè)計(jì)時(shí) 若工藝要求一定 減少需要的理論板數(shù) 回流比應(yīng)增大 蒸餾釜中所需的加熱蒸氣消耗量應(yīng)增大 所需塔徑應(yīng)增大 操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的總投資將是急速下降至一最低后又上升的變化過(guò)程 29 精餾操作時(shí) 若進(jìn)料的組成 流量和氣化率不變 增大回流比 則精餾段操作線方程的斜率增加 提餾段操作線方程的斜率減小 塔頂組成增加 塔底組成降低 30 某精餾塔操作時(shí) 在進(jìn)料流量及組成 進(jìn)料熱狀況和塔頂流率不變的條件下 增加回流比 則此時(shí)塔頂產(chǎn)品組成增加 塔底產(chǎn)品組成減少 精餾段蒸氣量增加 精餾段液氣比增加 二 選擇題 C A B B B C A B A D B A C A A A E B A A 連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)時(shí) 當(dāng)采用塔頂全凝器 泡點(diǎn)回流方案時(shí) 為完成分離任務(wù)所需理論板數(shù)為NT1 若采用塔頂分凝器 而回流比和前方案相同時(shí) 則完成同樣分離任務(wù)塔內(nèi)所需理論板數(shù)為NT2 比較 C A NT2 NT1B NT2 NT1C NT2 NT1D 判斷依據(jù)不足 分凝器相當(dāng)于一塊理論板 所以完成同樣分離任務(wù)塔內(nèi)所需理論板數(shù)少 精餾過(guò)程中A隨回流比的改變而改變 而B(niǎo)則不隨之改變 A 操作線 B 平衡線 某雙組分混合物 其中A為易揮發(fā)組分 液相組成xA 0 6 相應(yīng)的泡點(diǎn)為t1 氣相組成yA 0 6 相應(yīng)的露點(diǎn)為t2 則B A t1 t2 B t1 t2 C t1 t2 D 不能判斷 t1 xA 0 6 YA 0 6 t2 某二元混合物 其中A為易揮發(fā)組分 液相組成xA 0 6 相應(yīng)泡點(diǎn)為t1 與之平衡的氣相組成yA 0 7 相應(yīng)的露點(diǎn)為t2 則 A A t1 t2 B t1 t2 C t1 t2 D 不能判斷 t1 xA 0 6 YA 0 7 t2 小結(jié) 1 若液相組成xA 氣相組成yA時(shí) 則相應(yīng)的泡點(diǎn)ts td露點(diǎn) 2 若液相組成xA與氣相組成yA互成平衡 則相應(yīng)的泡點(diǎn)ts td露點(diǎn) 精餾分離某二元混合物 規(guī)定分離要求為 如進(jìn)料分別為xF1 xF2時(shí) 其相應(yīng)的最小回流比分別為Rmin1 Rmin2 當(dāng)xF1 xF2時(shí) 則A A R