化工基础习题(M)

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。

5、 用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度α=3，加料量F=10kmol·h-1，饱和蒸汽进料，进料中易挥发组分浓度为0.5(摩尔分率，下同) ，塔顶产品浓度为0.9,塔顶蒸汽全凝液于泡点下回流，回流比R=2Rmin，易挥发组分的回收率为90%，塔釜为间接蒸汽加热，试计算提馏段上升蒸汽量。

6、 在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽,其中易挥发组分的含量为0.54（摩尔分率），回流比R=3.6，提馏段操作线的斜率为1.25，截距为-0.0187，求馏出液组成xD

7、 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＝4，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？

8、 由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40％(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成xD=0.84，塔顶采用全凝器，回流比R＝3，在操作条件下的平衡关系为y＝0.45x＋0.55，求：(1)塔釜组成xW；(2)每小时能获得的馏出液量D和塔釜液W。

9、 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

-1

液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol·h）。

10、 有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%（摩尔％），饱和蒸汽进料。原料处理量为每小时100kmol，塔顶、塔底产品量各为50kmol·h-1，已知精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器,泡点回流。试求: (1)塔顶、塔底产品组成（用摩尔分率表示）(2)全凝器中每小时冷凝蒸汽量；(3)塔釜中每小时产生的蒸汽量.

11、 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02。泡点进料。（1）求每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F；（2）若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？（3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，求上升到加料板上的气相组成。（物系的平均相对挥发度为3）

12、 用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混和液。原料中含易挥发组分A为0.45（摩尔分数，下同），馏出液中含组分A为0.96。在操作条件下，溶液的平均相对挥发度为2.3，最小回流比为1.65。求：（1）q值；（2）说明原料液的进料热状况。 13、 用常压精馏塔分离某二元混合物,其平均相对挥发度α=2,原料液量F=10kmol·h-1，饱和蒸汽进料，进料浓度xF＝0.5（摩尔分率，下同），馏出液浓度xD＝0.9，易挥发组分的回收率为90％，回流比R=2Rmin，塔顶设全凝器，塔底为间接蒸汽加热,求：(1)馏出液及残液量；

(2)第一块塔板下降的液体组成x1为多少？(3)最小回流比；(4)精馏段各板上升的蒸汽量为多少kmol·h-1？提馏段各板上升的蒸汽量为多少kmol·h-1?

14、 某连续操作精馏塔如图所示，已知料液摩尔组成xf=0.2，料液以饱和液体状态直接加入塔釜，塔顶设全凝器，全塔共两块理论板(包括塔釜) ，塔顶摩尔采出率D/F=1/3，回流比R＝1，泡点回流，此条件下物系的相平衡关系可表示为y＝4x，试计算xW＝？

15、 在连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液，塔釜间接蒸汽加热，塔顶全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（摩尔分率，下同），进料量为100 kmol·h-1，以饱和蒸汽状态进入第三块板。已知塔顶馏出液量为40 kmol·h-1，系统的相对挥发度为2.5，精馏段操作线方程为y=0.8x+0.16，各板可视为理论塔板。试求： （1）塔顶，塔底的出料组成 （2）提馏段的操作线方程 （3）离开第四块板的液相组成

16、 某厂用一连续精馏塔在常压下连续精馏浓度为50%（质量%）的稀酒液。要求获得浓度为0.82摩尔分率的酒精700kg·h-1，残液中含酒精不超过0.1%（质量%）。采用间接蒸汽加热，操作回流比为3.5。试求：(1)进料和残液各为多少kg·h-1？(2)塔顶进入冷凝器的酒精蒸汽量为多少kg·h-1？回流液量又为多少kg·h-1？(3)泡点进料时提馏段操作线方程。附：乙醇分子量46

17、 如图所示的回收塔。F＝100kmol·h-1，xf＝0.4（摩尔分率，下同），泡点进料，要求塔顶回收率为0.955，xW＝0.05，系统的α＝3。试求：（1）馏出液组成xD，塔顶、塔底产物流率；（2）操作线方程；

第七章

一、填空题

1. 按操作方式可将反应器概括为反应器、反应器和反应器。 2. 返混是指。

3. 根据程度的大小，可以将理想流动模型分为模型和模型。

4. 根据的不同，可将化学反应过程分为简单反应和复杂反应。对于简单反应，其转化率收率，

选择性为；对于复杂反应，其转化率 收率。选择性，收率和转化率之间的关系为。 5. 对于反应均为一级的连串反应A→P（目的产物）→T（副产物），为了使P获得最大收率，

要严格控制，则应选用和反应器。

6. 对于平行反应，在一定温度下，是控制产物分布的关键。

7. 间歇反应器中，每批反应物料浓度随时间变化而，反应物料的相同，物料在反应器内良好。 8. 间歇反应器的生产周期时间包括和。

9. 连续操作管式反应器中，物料的相同，不存在，其浓度、温度及反应速率不随变化。 10. 连续操作釜式反应器中，其混合情况接近于 模型，反应器内物料的和处处相等，并且

等于处的状况。

11. 多釜串联反应器每釜的流动状况接近于 反应器，在相同原料组成、处理量和转化率的情

况下，串联釜数越多，所需反应器的越小，反应器越趋近于反应器。

12. 在进行相同反应和达到相同目标的情况下，反应器所需的有效溶剂最小，反应器所需的有

效容积最大，反应器所需的有效容积介于两者之间。 13. 反应的反应速率与浓度无关 二、简答题

1. 请简述各理想均相反应器的特点。

2. 今有下列液相平行反应：

A???RA???Sk2k1dcR?k1cAd?（主反应，R为目的产物）

dcS?k2c0.5Ad?

应采用哪种反应器？

3. 试以聚合物相对分子质量分布最小为优化目标，讨论反应器选型。

4. 已知皂化反应

CH3COOC2H5?NaOH?CH3COONa?C2H5OH

对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一级，现采用等温间歇操作搅拌反应釜进行反应，开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为20mol·m-3，反应速率常数k=9.33×10-5m-3·s-1·mol-1，要求最终转化率xA,f=0.95。试求当反应体积分别为1.5m3、2.5m3时，所需的反应时间各是多少？

5. 已知某均相反应，反应速率（-rA)=0.0174cA2，cA,0=7.14kmol·m-3，物料密度ρ=750kg·m-3，

加料速率qv=7.14×10-3m3·min-1，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？ （1）串联两个0.25m3的全混流反应器； （2）串联两个0.25m3的活塞流反应器。

6. 用搅拌良好的间歇反应釜进行乙酸和乙醇在盐酸催化作用下合成乙酸乙酯的反应，其反应

式如下：

k1CH3COOH?C2H5OHCHCOOC?k322H5?H2O

反应器内装有0.3785m3的水溶液，其中含有90.8kg乙酸、181.6kg乙醇，假设反应过程物料料密度为1043kg/m3保持不变，反应在100℃下等温操作，其反应的动力学方程为：

（-rA）=k1CACB – k2CRCS

正反应速率常数k1=4.76×10-4m3/(kmol.min)，逆反应速率常数k2=1.63×10 -4m3 /(kmol.min)，试计算反应120 min后乙酸的转化率是多少？

7. 在间歇操作搅拌釜反应器中用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为：

反应在100℃等温进行，进料物质的量比为A : B=1: 4.97，并以少量硫酸为催化剂。由于丁醇过量，其动力学方程为，式中k为1.74×10-2m3·kmol-1·min-1。已知反应物密度ρ为750kg·m-3

（反应前后基本不变），若每天生产乙酸丁酯2450kg（不考虑分离过程损失），试求算： （1）每批物料的非生产时间取0.5小时，求乙酸转化率为55%时所需间歇操作搅拌釜反应器的体积（装料系数φ=0.75）。

（2）将该酯化反应改在活塞流反应器中进行，求转化率达55%所需要的反应器有效体积。