5. 精馏过程的操作线为直线，主要基于( )。 (A) 塔顶泡点回流 (B) 理想物系 (C) 恒摩尔流假设 (D) 理论板假定
6. 用精馏分离甲醇-水二元物系，进料组成为35%(甲醇的质量分数，下同)，要求塔顶馏出液组成为99%，塔顶易挥发组分的回收率为99.9%。设计所得泡点进料时最小回流比为Rmin，1，今改为冷液进料，最小回流比为Rmin，2，则( )。
(A) Rmin,1?Rmin,2 (B) Rmin,1?Rmin,2 (C) Rmin,1?Rmin,2 (D) 不能判断
V(塔釜上升蒸汽量)不变，7. 一操作中精馏塔，若保持F、xF、q、而增大回流比R，则( )。
(A) xD增大、xW增大 (B) xD增大、xW减小 (C) xD下降、xW增大 (D) xD下降、xW减小
8. 操作间接蒸汽加热的连续精馏塔时，由于某种原因，再沸器中加热蒸汽压力下降而使提馏段上升蒸汽流量V下降，而进料热状况q、浓度xF及进料量F不变，同时回流量L恒定，则馏出液浓度xD及流量D、残液浓度xW的变化趋势为( )。
(A) xD增大、D减小、xW增大 (B) xD增大、D减小、xW减小 (C) xD减小、D增大、xW增大 (D) xD增大、D增大、xW减小
9. 设计精馏塔时，若将塔釜由原来的直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热，而保持进料量、进料热状况、塔顶馏出液量、馏出液浓度及回流比等不变，则提馏段操作线斜率( )，残液浓度( )。
(A) 变大 (B) 变小 (C) 不变 (D) 不确定
10. 在设计连续操作精馏塔时，欲保持馏出液组成xD和易挥发组分的回收率ηD不变，试定性判断分别改变下列操作参数(其它参数不变)时所需的理论板数NT将如何变化?
(1) 加大回流比，NT( )。 (2) 提高操作压强，NT ( )。 (3) 提高加料温度，NT( )。
(4) 增加生产能力30%(仍能正常工作)，NT( )。
(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定
选择题答案
1. B A 2.A 3.C 4.B 5.C 6.B 7.A 8.A 9.CA 10.(1)B (2)A (3)A (4)C
三、问答题:
1. 精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？
***答案***
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 ↑。
2. 精馏塔顶的全凝器的冷凝剂是水，试列出全凝器的热量衡算式
5
***答案***
对全凝器作热量衡算： 输入的热量有：
1）塔顶蒸汽带入全凝器的热量Q（入） 2）水带入的热量Q水（入） 输出的热量有：
1）冷凝液带走的热量Q（出） 2）水带出的热量Q水（出） 3）冷凝器的散热损失Q（损） 故其热量衡算式为：
Q入?Q水入?Q出?Q水出?Q损
3. 精馏塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？ ***答案*** 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?,xF,xD,xW,R和q。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。
4. 试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。 ***答案***
回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费为无限大，
随回流比加大， ＮT 降为有限数，设备费降低，但随R加大，塔径、 换热设备等加大，且操作费加大。操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R＝（1.1～2）Rm i n 。
5. 用图解法求理论板数时，为什么一个直角梯级代表一块理论板？
***答案***
如图所示，由a点开始，引水平线与平衡线相交于1点，点1表示气相组成y1与液相组成x1互成平衡，相当于逐板法中使用一次平衡线关系由y1求x1，因此代表一层理论板。
再次点1引垂线与操作线交于1′点，点1′表示离开第一板的液相组成x1与来自第2板的气相组成y2之间的关系（即操作关系），相当于逐板法中利用操作线方程由x1求y2，继续由1′点引水平线与平衡线交于2点，又相当逐板法中用一次平衡关系由y2求x2，故又代表一层理论板，依此类推（图中已省略）。
6. 试说明δ线（或q线）方程的物理意义，它有什么作用？
6
***答案***
δ线方程又称为进料 板方程，是表示精馏塔中精馏段操作线和提馏段操作线交点轨迹方程，反映了进料热状况对进料板上汽液两相摩尔量的影响。因在图解理论板时，要作出提馏线，由于提馏段操作线不易作出或不易准确作出，故借助δ线和精馏段操作线的交点作出。
7. 试说明精馏操作中“回流”的作用。 ***答案***
其作用：稳定每层塔板两相浓度，同时由于回流液的温度低于下一层塔板上升蒸汽的温度，故作为下一层塔板上升蒸汽的冷凝剂使上升蒸汽中难挥发组分冷凝下来，而提高上升蒸汽中易挥发组分的浓度，与此同时，回流液中的易挥发组分也汽化出来（得到上升蒸冷凝时放的热量），这样就保证了每层塔板上发生一次部分汽化和部分冷凝作用，经过多次（多层）的部分汽化和冷凝就能达到分离混合液的作用，故回流是保证精馏能连续稳定进行下去的必要条件之一。
四、计算题:
1. 某连续精馏塔的操作线方程为： y=0.723x+0.263 精馏段； y=1.25x-0.0188 提馏段；
若为过冷液体进料，且进料热状况参数为1.2，进料量为F＝75 kmol.h,试求：回流比：馏出液、料液、釜液的组成；塔顶产品流率。
***答案***
(1) R/(R+1)=0.723 R=2.61 XD/(R+1)=0.263 XD=0.95
(2)联立 y=0.723X+0.263 ，y=1.25X-0.0188 解得Xd=0.535; yd=0.650 yd=(q/(q-1))×Xd-XF/(q-1) XF=0.512
(3) XW=1.25XW-0.0188 ； XW=0.0752 (4) F=D+W
FXF=DXD+WXW
D=37.45 kmol.h
?1?1
?12.(用常压精馏塔分离双组分理想混合物， 泡点进料， 进料量100kmol.h
?1，加料组成为
50%塔顶产品组成xD＝95％,产量 D＝60kmol.h，回流比R=2Rmin，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α＝3。求：
1.Rmin(最小回流比) 2. 精馏段和提馏段上升蒸汽量。 3.列出该情况下的精馏段操作线方程。 ***答案***
1. 泡点进料q=1；xe=xF=0.5；ye=αxe/[1+(α-1)xe]=3xe/(1+2xe)=0.75; Rm/(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)×60=156kmol.h 3.y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=0.615x+0.365
?1
?13. 苯和甲苯混合液含苯0.4(摩尔分率，下同)，流量为100kmol.h，于常压下进行连续精馏，要求塔顶xD=0.9， 塔底xW=0.0677, D=40kmol.h，原料于泡点下进入，R为1.4Rmin，已知操作条件下相对挥发度α＝2.47是常数。求： (1) 精馏段操作线方程； (2) 提馏段操作线方程。
***答案***
⑴ q=1, xe=xF=0.4； ye=2.47×0.4/(1+1.47×0.4)=0.622, Rmin=(0.9-0.622)/(0.622-0.4)=1.25, R=1.4×1.25=1.75,
7
y=1.75x/(1.75+1)+0.9/(1.75+1)=0.636x+0.327 ⑵ V'=V=(R+1)D, L'=L+qF=RD+F,
y'=L'x'/V'-Wxw/V' =(RD+F)x'/(R+1)D-(F-D)xw/(R+1)D =1.545x'-0.0369
4. 某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度α＝3，进料组成为xF＝0.5（摩尔分率），回流比R＝1时，求：(1)离开第一块板的液相组成X1为多少？ (2) 进入第一块板的气相组成y2为多少？(3) 两操作线交点d的气液组成？
***答案***
⑴ y1=xD=0.9, x1=0.9/(3-2×0.9)=0.75, ⑵ y=1×0.75/(1+1)+0.9/2=0.825, ⑶ xd=xf=0.5,
yd=0.5/2+0.9/2=0.7
5. 实验测得常压精馏塔在部分回流情况下，在精馏段相邻两塔板的上升气相组成为
yn=0.885， yn+1=0.842，已知操作条件下平均相对挥发度α=5，回流比 R=3.5,塔顶产品组成 xD=0.95（以上均为易挥发组分的摩尔分率） 。求以汽相组成表示的第n板的单板效率。
***答案***
精操线:y=(3.5/4.5)x+0.95/4.5=0.7778x+0.2111 EMV =(yn-yn+1)/(yn*-yn+1) Yn+1=0.842=0.7778xn+0.2111
xn=(0.842-0.2111)/0.7778=0.8111 yn*=3×0.8111/(1+2×0.8111)=0.928 EMV =(0.885-0.842)/(0.928-0.842)=0.5
6.在一常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合物，已知进料液流量为80kmol/h，料液中苯含量40%（摩尔分率，下同），泡点进料，塔顶流出液含苯90%，要求苯回收率不低于90%，塔顶为全凝器，泡点回流，回流比取2，在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47。
求：分别用逐板计算法和图解法计算所需的理论板数。 解：（1） 根据苯的回收率计算塔顶产品流量：
D???F?xFxD?0.9?80?0.4?32kmol/h
0.9有物料恒算计算塔底产品的流量和组成：
W?F?D?80?32?48kmol/h FxF?DxD80?0.4?32?0.9xW???0.0667W48已知回流比R=2，所以精馏段操作线方程为：
yn?1?xR20.9xn?D?xn??0.667xn?0.3 （1） R?1R?12?12?1提馏段操作线方程：
L'?L?qF?L?F?RD?F?2?32?80?144kmol/h
V'?V?(1?q)F?V?(R?1)D?3?32?96 8