化工原理精馏习题[收集].pdf

精馏是一种重要的化工分离技术，主要用于分离两种或多种液体混合物。在精馏过程中，混合物在加热条件下蒸发，然后在冷却后冷凝，通过反复这个过程，可以逐步提高目标组分的纯度。以下是对题目中涉及的知识点的详细解释： 1. **相对挥发度**：相对挥发度是衡量两种液体在混合物中挥发能力差异的指标。当操作压强降低时，系统的相对挥发度α增大，这意味着轻组分更容易挥发，有利于分离。 2. **泡点**：泡点是液体混合物中开始形成气泡的温度，与压力有关。当压强降低，溶液的泡点减小，意味着更低的温度就能使液体蒸发。 3. **塔顶蒸汽冷凝温度**：同样随着压强下降，塔顶蒸汽冷凝温度也会减小，因为需要较低的冷凝热量。 4. **回流比R**：回流比是返回到塔中的液体与离开塔顶的蒸气体积之比。增大回流比会增加精馏段液气比（LV），减小提馏段液气比（LV），但所需理论板数TN减少，这是因为更多的液体回流有助于提高分离效率。然而，过大的回流比会使塔顶产品量D和塔釜产品量Wx不变，而塔顶冷凝量CQ和塔釜加热量RQ会增大，调节余地减小。 5. **进料状态q**：q值表示进料状态，0.5q代表饱和液体进料，1q代表饱和蒸汽进料，0q代表过冷液体进料。改变进料状态会影响塔釜加热量RQ、塔顶冷凝量CQ和所需塔板数TN。 6. **塔釜间接蒸汽加热与直接蒸汽加热**：改变加热方式会影响塔釜产品Wx的量，但不影响进料F、塔顶产品D、进料热状态q、回流比R和理论板数TN。 7. **全凝器与分凝器**：全凝器会将所有塔顶蒸汽冷凝，所需理论板数较少；分凝器部分蒸汽冷凝，因此需要更多理论板来完成分离，所以2TN > 1TN。 8. **实际回流比与设计最小回流比**：如果实际回流比小于设计最小回流比，无法完成预期的分离任务。 9. **精馏塔操作参数变化**：改变回流比、进料状态、塔顶采出率等会影响液气比、产品组成、塔板数和能量需求。 10. **最佳加料板位置**：加料板的位置对精馏效果有显著影响。不同位置会导致不同的精馏段和提馏段板数变化，进而影响产品组成。 11. **维持产品组成**：当进料条件和塔釜加热量不变，增大塔顶采出率DF时，塔顶产品Dx和塔底产品Wx的组成都会变小，因为需要更精细的分离。 12. **精馏塔操作条件的改变**：改变进料量、蒸汽量、回流比或产品采出率都会影响精馏效率和产品组成，同时也影响能量消耗。 13. **决定精馏塔分离能力的因素**：分离能力主要受相对挥发度、理论板数和回流比的影响。相对挥发度越大，分离越容易；理论板数越多，分离程度越高；回流比越大，分离效果越好，但能耗也相应增加。 14. **饱和蒸气压与相对挥发度**：给定苯和甲苯的饱和蒸气压，可以计算它们在一定温度下的相对挥发度，从而了解它们在精馏过程中的分离行为。 总结来说，精馏操作中，压力、回流比、进料状态、加热方式、塔顶采出率以及加料板位置等因素都会影响分离效率、能量消耗和产品组成。理解这些因素对精馏过程的影响，对于优化精馏塔的操作和设计至关重要。