化工原理-14-第九章-蒸馏-习题课课件.ppt

第九章 蒸 馏;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。;解：①未漏气;式中p0单位：bar；T的单位K;则：;②空气漏入;则：;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？;解：①根据物料衡算;②根据：;③根据：;化简：;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？;解：①最少理论板数的计算;求q线：;故精馏段操作线：;逐板计算理论板数，列表如下：;②在塔内循环的物料量：;结论：从计算结果可知：为将;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，试求精馏过程的最小回流比。;解：精馏过程图示如下：;求q1线与平衡线交点e1点坐标（xe1，ye1）;求q2线与平衡线交点e2点坐标（xe2，ye2）;由于：;因为：;结论：在精馏塔内的任何一点，只要假定操作线与平衡线相交，均可求出一个最小回流比，而所有这些最小回流比的最大值才是精馏过程的最小回流比。因此，精馏过程的最小回流比原则上应逐点计算，不过对于两元系统，可只计算若干可能性最大的点的最小回流比，然后从中选出最大值便可确定。;在常压下用精馏方法分离甲醇和水混合液，混合液中含甲醇30%（摩尔分率），要求塔顶产品浓度为0.9，甲醇回收率为90%，所用回流比为2.0，原料液在过冷状态下入塔，q=1.2，试求按以下两种供热方式分别计算所需的理论板数： ①间接蒸汽加热； ②直接蒸汽加热。;附图：甲醇-水的相平衡线;解：①间接蒸汽加热;求提馏段操作线方程：;两操作线方程获得后，在y-x图上自上而下作梯级，求得;精馏段操作线不变，即：;又：;即可。由本题相平衡曲线可知：只要在对角线上点;有甲醇和水混合液，含甲醇30%（摩尔分率），拟用回收塔回收其中的甲醇，要求釜液浓度不超过0.05（摩尔分率），料液在过冷状态加入塔顶，加料热状态q为1.4，物系在操作条件下的平衡关系如附图所示。试求： ①用普通回收塔可能得到的塔顶产品的最大浓度为多少？此时每得1kmol塔顶产品所消耗的热量为多少？ ②在回收塔顶设一全凝器，将冷凝液的2/3在泡点下回流入塔，为得到上述最大浓度的塔顶产品，所需要的理论板为多少？;附图：甲醇-水的相平衡线;解：①先求q线方程;下面求每得1kmol塔顶产品所消耗的热量Q：;根据全塔物料衡算：;求提馏段操作线方程：;根据全塔物料衡算：;方程求出后，通过作图法（M-T图解法）可获得理论板数，如下图所示：;下面求当有回流时，能量消耗Q：;某苯与甲苯混合物中含苯的摩尔分率为31.58%，在总压为101.3kPa下进行平衡蒸馏，汽化率为30%，所得两相组成各为多少？若保持其它条件不变，将总压增加一倍，所得两相组成有何变化？苯和甲苯的饱和蒸汽压可按安托因经验公式计算。;有两股苯和甲苯混合液，摩尔流量之比为1:3