化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案.doc

化工原理学习指导370kPa和120kPa。 解：两相中， 设汽相摩尔量为V，液相摩尔量为L，总量为F，则 由以上两式可得： 事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：，。用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下： 其中压强的单位为Pa，温度的单位为℃。试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92℃） 解：（1）混合物中两组分的相对挥发度： （2）设进料温度为92℃，则 由此求得体系的相对挥发度为： 其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92℃。 体系总压为： 一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某层塔板上的气、液相组成分别为0.83和0.700.77，而为0.78A的摩尔分数，下同）。塔顶为泡点回流。进料为饱和液体，其组成为0.46，塔顶与塔底产量之比为2/3。试求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程。 解： （1）精馏段操作线方程： 将该板和上层板的汽液相组成代入有： (a) 再将该板和下层板的汽液相组成代入有： (b) 联解（a）、（b）两式可得：， 则精馏段的操作线方程为： （2）提馏段操作线方程： ，，（泡点进料），代入上式可得： (c) 可得。 将有关数据代入式(c)可得提馏段操作线方程为： 如图所示，用精馏塔分离二元混合物，塔顶有一分凝器和一个全凝器。分凝器引出的液相作为回流液，引出的气相进入全凝器，全凝器引出的饱和液相作为塔顶产品。泡点进料，进料量为180kmol/h，其组成为0.48(轻组分的摩尔分数，下同)。两组分的相对挥发度为2.5?， 全凝器热负荷： 分凝器冷凝量： 分凝器热负荷： （认为分凝器中的蒸汽和全凝器中的蒸汽冷凝潜热近似相等） （2）再沸器蒸发量： 再沸器热负荷： （3）在产品产量和纯度要求一定的情况下，再沸器的热负荷取决于回流比R。R越小则热负荷越小。所以，再沸器的最小热负荷与最小回流比对应。饱和液体进料，最小回流比可计算如下： 某二元连续精馏塔，操作回流比为2.8，操作条件下体系平均相对挥发度为2.45。原料液泡点进料，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜采用间接蒸汽加热。原料液、塔顶馏出液、塔釜采出液浓度分别为0.5、0.95、0.05（均为易挥发组分的摩尔分数）试求：（1）精馏段操作线方程；（2）由塔顶向下数第二板和第三板之间的汽、液相组成；（3）提馏段操作方程；（4）由塔底向上数第二和第三块板之间的汽、液相组成。 解：（1）精馏段操作线方程： （2）由相平衡方程 可得： （3）提馏段操作线方程推导： 所以 （4）由提馏段操作线方程可得： 用常压连续操作的精馏塔分离苯和甲苯混合液，已知进料含苯0.6（摩尔分数），进料状态是汽液各占一半（摩尔数），从塔顶全凝器中送出的馏出液组成为含苯0.98（摩尔分数），已知苯-甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。试求： （1）进料的气、液相组成；（2）最小回流比。 解：（1），进料状态为汽液各占一半（摩尔数） 作易挥发组分的质量衡算： 又有相平衡方程： 联立求解，得，。所以，进料的液相组成为0.49，汽相组成为0.71。 （2），线方程为：， 联立求解和，可得交点坐标为， 所以： 在常压连续精馏塔中分离二元理想混合物。塔顶蒸汽通过分凝器后，3/5的蒸汽冷凝成液体作为回流液，其浓度为0.86。其余未凝的蒸汽经全凝器后全部冷凝，并作为塔顶产品送出，其浓度为0.9（以上均为轻组分的摩尔分数）。若已知操作回流比为最小回流比的1.2倍，泡点进料，试求：（1）第一块板下降的液体组成；（2）原料液的组成。 解（1）回流比： 由相平衡关系 由精馏段操作线方程得： 由相平衡方程可求得 (2)原料液的组成 因为，所以 当采用泡点进料时，，即 (a) (b) 联立求解(a)、(b)式，可得 所以 某二元混合物含易挥发组分为0.15（摩尔分数，下同），以饱合蒸汽状态状态加入精馏塔的底部（如附图所示），加料量为100kmol/h，塔顶产品组成为0.95，塔底产品组成为0.05。已知操作条件下体系平均相对发度为2.5。 试求： 习题6-38附图 （1）该塔的操作回流比；（2）由塔顶向下数第二层理论板上的液相浓度 解：（1） 全塔质量衡算： 根据恒摩尔流假定，塔内上升蒸汽量应等于进料量，即 V=F=100kmol/h。由可得： （2）操作线方程为： 1kmol/s的饱和蒸汽态的氨-水混合物进入一个精馏段和提馏段各有1