化工原理–14–第九章–蒸馏–习题课.ppt

两操作线方程获得后，在y-x图上自上而下作梯级，求得 加料板为第4块。 精馏段操作线不变，即： 求提馏段操作线： 即： 因为： 则： ②直接蒸汽加热 * 第九章 蒸 馏 ——习题课 乙苯-苯乙烯精馏塔的塔顶压强为6.665kPa，在塔顶第一块板上的液体中装有温度计，已测得液体温度为58.8℃，假设板上的液体与上方气体已达到平衡状态，求气液两相组成及相对挥发度各为多少？若保持操作压强不变，由于空气漏入，气相中空气的分压为0.6665kPa，并假设板上液体组成不变，且已与气相呈平衡状态，问温度计的读数为多少？气相组成和相对挥发度有何变化？此时气相中乙苯与苯乙烯的相对含量有何变化？乙苯（A）-苯乙烯（B）混合液可视为理想溶液。 例1惰性气体对相平衡的影响 解：①未漏气 则： A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得： -63.72 3328.57 9.3991 苯乙烯 -59.95 3279.47 9.3993 乙苯 C B A 式中p0单位：bar；T的单位K 同理： 则： 则： ②空气漏入 令： 试差法求解温度：设 ℃，则： 设 ℃，则： 取： ℃，则： 反复迭代，最后： ℃ 则： ， ③惰性气体对相平衡没有直接的影响，但在总压不变的条件下，惰性气体的存在使气相中各组分的蒸汽分压降低，其作用相当于提高真空度，导致平衡温度下降。因此真空操作的精馏塔，塔顶漏气越严重，气相中空气分压越高，液体温度越低。 在常压下将含苯60%、甲苯40%的混合液进行平衡精馏，汽化率为30%，已知物系的相对挥发度为2.47，试求： ①汽、液两相的组成； ②若对此混合液进行简单精馏，使残液浓度与平衡精馏相同，所得馏出物中苯的平均浓度为多少？馏出物占原料液的百分率为多少？ ③若将剩下的残液继续进行简单精馏，使总汽化率与平衡精馏相同，所得馏出物单独收集，此馏出物中苯的平均浓度为多少？两阶段简单精馏所得馏出物的总平均组成如何？ 例2 平衡精馏与简单精馏的比较 解：①根据物料衡算 根据题意： ， 则： 根据相平衡： 两方程联立求解： ， ②根据： ，（注： ） 则： ③根据： 则有： 因为： ，即： 而： 则： 化简： 试差法求解该方程，得： 两阶段总平均组成： 结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出物（第一阶段得到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。 某苯与甲苯混合物中含苯的摩尔分率为40%，流量为100kmol/h，拟采用精馏操作，在常压下加以分离，要求塔顶产品浓度为0.9，苯的回收率不低于90%，原料预热到泡点加入塔内，塔顶设有全凝器，液体在泡点下进行回流，回流比取其最小值的1.5倍。已知在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47，试求： ①为完成分离任务所需要的最少理论板数为多少？ ②在精馏塔内循环的物料量为多少？ 例3理论板数的计算 解：①最少理论板数的计算 则： 根据： 因为： 求q线： ，故： q线与平衡线交点e（xe，ye）为： 求最小回流比Rmin： 则： 故精馏段操作线： 即： 则q线与精馏段操作线交点d（xd，yd）为： 则提馏段操作线为： 相平衡关系： 逐板计算理论板数，列表如下： 提馏段操作线方程 精馏段操作线方程 0.1398 0.2424 0.3549 0.4595 0.5430 0.6019 0.6627 0.7406 0.8247 0.9 yn+1 0.0617 0.1147 0.1822 0.2561 0.3248 0.3797 0.4430 0.5362 0.6557 0.7847 0.9 xn 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 n 共用理论板数： 加料板为第5块。 块 ②在塔内循环的物料量： 提馏段： 精馏段： 结论：从计算结果可知：为将 的料液加工成 的塔顶产品和 的塔底产品，需要 塔内循环。此部分物料的液态形式自塔顶流到塔底，而在塔底又以气态形式返回塔顶。精馏过程正是利用汽液两相在塔内的接触传质，使混合液分离得以完成。当分离要求一定时，循环量越大所需要的板数越少。物料循环的代价是发生相变时所消耗的能量。 的物料在 有两股苯和甲苯混合物，摩尔流量之比为1:3，含苯浓度依次为0.5与0.2（皆为摩尔分率），欲在同一精馏塔内进行分离，要求塔顶产品浓度为0.9，而釜液浓度不高于0.05。两股物料皆预热至泡点，分别在适当位置加入塔内，在操作条件下，两组分的相对挥发度为2.47，试求该精馏过程的最小回流