蒸馏回收率计算公式.docx
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蒸馏回收率计算公式
三一文库（XX）
〔蒸馏回收率计算公式〕
*篇一：
蒸馏计算题
第五章蒸馏
【例5-1】苯（A）与甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系数据如本题附表1所示。
试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯—甲苯混合液在总压P为101.33kPa下的气液平衡数据，并作出温度—组成图。
该溶液可视为理想溶液。
例5-1附表1
温度，℃PA°，kPaPB°，kPa
80．1101．3340．0
85116．946．0
90135．554．0
95155．763．3
100179．274．3
105204．286．0
110．6240．0101．33
解：
（1）利用拉乌尔定律计算气液平衡数据，在某一温度下由本题附表1可查得该温度下纯组分苯与甲苯的饱和蒸气压pA与pB，由于总压P为定值，即P=101.33kPa，则应用式5-4求液相组成x，再应用式5-5a求平衡的气相组成y，即可得到一组标绘平衡温度—组成（t-x-y）图的数据。
以t=95℃为例，计算过程如下：
x?
P?
pB?
101.33?
63.3?
0.412
?
?
155.7?
63.3pA?
pB
?
?
?
p155.7
和y?
Ax?
?
0.412?
0.633
P101.33
其它温度下的计算结果列于本题附表2中。
例5-1附表2
t，℃xy
80．11．0001．000
850．7800．900
900．5810．777
950．4120．633
1000．2580．456
1050．1300．262
110．600
?
根据以上数据，即可标绘得到如图5-1所示的t-x-y图。
（2）利用相对挥发度计算气液平衡数据因苯—甲苯混合液为理想溶液，故其相对挥发度可用式5-12计算，即
?
p
a?
A?
pB
以95℃为例，则a?
155.7?
2.46
63.3
其它温度下的a值列于本题附表3中。
通常，在利用相对挥发度法求x-y
关系时，可取温度范围内的平均相对挥发度，在本题
条件下，附表3中两端温度下的a数据应除外（因对应的是纯组分，即为x-y曲线上两端点），因此可取温度为85℃和105℃下的a平均值，即am?
2.54?
2.37?
2.46
2将平均相对挥发度代入式5-13中，即
ax2.46x
y?
?
1?
?
?
1x1?
1.46x
并按附表2中的各x值，由上式即可算出气相平衡组成y，计算结果也列于附表3中。
比较本题附表2和附表3，可以看出两种方法求得的x-y数据基本一致。
对两组分溶液，利用平均相对挥发度表示气液平衡关系比较简单。
例5-1附表3
t，℃axy
80．11．0001．000
852．540．7800．897
902．510．5810．773
952．460．4120．633
1002．410．2580．461
1052．370．1300．269
110．600
【例5-2】对某两组分理想溶液进行简单蒸馏，已知xF=0.5（摩尔分率），若汽化率为60%，试求釜残液组成和馏出液平均组成。
已知常压下该混合液的平均相对挥发度为2.16。
解：
设原料液量为100kmol，则D=100×0.6=60kmolW=F-D=100-60=40kmol
因该混合液平均相对挥发度为α=2.16，则可用式1-25求釜残液组成x2，即lnF?
W
1?
x2?
1?
x1
ln?
?
ln?
?
1?
1?
x1?
?
x2?
1?
x2?
1?
0.5或ln100?
0.916?
ln?
2.16ln?
402.16?
1?
x21?
0.5?
?
试差解得x2≈0.328
馏出液平均组成可由式1-27求得，即60?
100?
0.5?
40?
0.328所以?
0.614
计算结果表明，若汽化率相同，简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果，即馏出液组成更高。
但是平衡蒸馏的优点是连续操作。
【例5-3】每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。
试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。
解：
苯的分子量为78；甲苯的分子量为92。
进料组成xF?
釜残液组成xW?
40/78
?
0.44
40/78?
60/92
2/78
?
0.0235
2/78?
98/92
原料液的平均分子量MF=0.44×78+0.56×92=85.8原料液流量F=15000/85.8=175.0kmol/h
依题意知DxD=FxF=0.971（a）所以DxD=0.971×175×0.44（b）全塔物料衡算D+W=F=175DxD+WxW=FxF
或DxD+0.0235W=175×0.44（c）
联立式a，b，c，解得
D=80.0kmol/hW=95.0kmol/hxD=0.935
【例5-4】分离例5-3中的溶液时，若进料为饱和液体，选用的回流比R=2.0，试求提馏段操作线方程式，并说明操作线的斜率和截距的数值。
解：
由例5-3知
xw=0.0235W=95kmol/hF=175kmol/hD=80kmol/h而L=RD=2.0×80=160kmol/h
因泡点进料，故q?
IV?
IF?
1
IV?
IL
将以上数值代入式5-41，即可求得提馏段操作线方程式
?
?
1?
ym
160?
1?
17595
?
?
xm?
0.0235
160?
175?
95160?
175?
95
?
?
1?
1.4xm?
?
0.0093或ym
该操作线的斜率为1.4，在y轴上的截距为－0.0093。
由计算结果可看出，本题提馏段操作线的截距值是很小的，一般情况下也是如此。
【例5-5】用一常压操作的连续精馏塔，分离含苯为0.44（摩尔分率，以下同）的苯—甲苯混合液，要求塔顶产品中含苯不低于0.975，塔底产品中含苯不高于0.0235。
操作回流比为3.5。
试用图解法求以下两种进料情况时的理论板层数及加料板位置。
（1）原料液为20℃的冷液体。
（2）原料为液化率等于1/3的气液混合物。
已知数据如下：
操作条件下苯的汽化热为389kJ/kg；甲苯的汽化热为360kJ/kg。
苯—甲苯混合液的气液平衡数据及t-x-y图见例5-1和图5-1。
解：
（1）温度为20℃的冷液进料
①利用平衡数据，在直角坐标图上绘平衡曲线及对角线，如本例附图1所示。
在图上定出点a（xD，xD）、点e（xF，xF）和点c（xW，xW）三点。
②精馏段操作线截距=xD?
0.975?
0.217，在y轴上定出点b。
连ab，即得到精馏段
R?
1
3.5?
1
操作线。
③先按下法计算q值。
原料液的汽化热为
rm?
0.44?
389?
78?
0.56?
360?
92?
31900kJ/kmol
由图1-1查出进料组成xF=0.44时溶液的泡点为93℃，平均温度=93?
20?
56.5℃。
由附
2
录查得在56.5℃下苯和甲苯的比热容为1.84kJ/（kg·℃），故原料液的平均比热容为cp?
1.84?
78?
0.44?
1.84?
92?
56?
158kJ/（mol·℃）
c?
t?
r158?
93?
20?
?
31900
所以q?
p?
?
1.362
r31900
q?
1.362?
3.76
q?
11.362?
1
再从点e作斜率为3.76的直线，即得q线。
q线与精馏段操作线交于点d。
④连cd，即为提馏段操作线。
⑤自点a开始在操作线和平衡线之间绘梯级，图解得理论板层数为11（包括再沸器），自塔顶往下数第五层为加料板，如本题附图1所示。
（2）气液混合物进料①与上述的①项相同；②与上述的②项相同；①和②两项的结果如本题附图2所示。
③由q值定义知，q=1/3，故
q线斜率=q?
1/3?
?
0.5
q?
11/3?
1
过点e作斜率为－0.5的直线，即得q线。
g线与精馏段操作线交于点d。
④连cd，即为提馏段操作线。
⑤按上法图解得理论板层数为13（包括再沸器），自塔顶往下的第7层为加料板，如附图2所示。
由计算结果可知，对一定的分离任务和要求，若进料热状况不同，所需的理论板层数和加料板的位置均不相同。
冷液进料较气液混合进料所需的理论板层数为少。
这是因为精馏段和提馏段内循环量增大的缘故，使分离程度增高或理论板数减少。
【例5-6】分离正庚烷与正辛烷的混合液（正庚烷为易挥发组分）。
要求馏出液组成为0.95（摩尔分数，下同），釜液组成不高于0.02。
原料液组成为0.45
。
泡点进料。
汽液平衡数据
列于附表中。
求
（1）全回流时最少理论板数；
（2）最小回流比及操作回流比（取为1.5Rmin）。
例5-6汽液平衡数据
x1．00．6560．487
y1．00．810．673
x0．3110．1570．000
y0．4910．2800．000
解
（1）全回流时操作线方程为yn+1=xn
在y-x图上为对角线。
自a点（xD、xD）开始在平衡线与对角线间作直角梯级，直至xW=0.02，得最少理论板数为9块。
不包括再沸器时Nmin=9－1=8。
（2）进料为泡点下的饱和液体，故q线为过e点的垂直线ef。
由xF=0.45作垂直线交对角线上得e点，过e点作q线。
由y-x图读得xq=xF=0.45，yq=0.64
根据式（6-41）Rmin=xD?
yq?
0.95?
0.64?
1.63
yq?
xq
0.64?
0.45
R=1.5Rmin=1.5×1.63=2.45
【例5-7】乙醇水系统当摩尔分数xF=0.3时，要求摩尔分数xD=0.8，泡点进料。
最小回流比为多少？
乙醇水系统的平衡数据列于下表，y-x图如例5-7附图所示。
解：
乙醇水系统的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a点（xD、xD）作平衡线的切线ag并延长与y轴相交于c点。
截距xD?
0.385
Rmin?
1Rmin?
xD?
0.385?
0.8?
0.385?
1.08
0.385
0.385
若依正常平衡曲线求Rmin，联结ad，d点所对应之平衡组成为xq=xF=0.3yq=0.575
根据式（5-46）
R?
xD?
yq?
0.8?
0.575?
0.818
min
yq?
xq0.575?
0.3
当最小回流比Rmin为1.08，比0.818还大时，已出现恒浓区，需要无穷多块塔板才能达到g点。
所以对具有下凹部分平衡曲线的物系求Rmin时，不能以平衡数据（yq、xq）代入式5-46求取。
例5-7的汽液平衡数据
*篇二：
蒸馏
蒸馏
1、目的
①了解蒸馏在分离和提纯液态有机化合物中的重要地位；
②掌握常压蒸馏的基本操作方法和要领。
2、材料
仪器：
100ml圆底烧瓶、石棉瓦、酒精灯、250ml锥形瓶、100ml量筒、50ml烧杯、冷凝管、两根橡胶管、温度计、橡皮塞、棉花、打火机、牛角管、沸石、分馏头。
药品：
95%酒精、蒸馏水。
3、方法
组装仪器→加原料→加沸石→通水→加热→收集馏分，纪录温度→停止加热→关水→拆卸装置。
取15ml无水乙醇和15ml蒸馏水进行简单蒸馏，记录馏出液体体积，计算回收率。
4、结果
当温度从81℃突变到87℃时，停止加热。
拆卸蒸馏装置，取出
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