化工原理蒸馏习题详解Word文件下载.docx
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最适宜的区域为五条线相交的区域内。
7•进料热状况参数
8、平衡蒸馏原理
9、液泛的定义及其预防措施
10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。
11、什么是理想物系
四计算题
1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（=）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率，下同），进料混合物中苯占，现要求塔顶、塔底产品组成分别为和，回流比取最小回流比的倍，塔顶
分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：
塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍
（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少
2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：
精馏段：
yn10.723xn0.263
提馏段：
yn11.25xn0.0187
设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。
3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为
5000kg/h，组成为含苯（质
量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%要求塔釜含苯不高于，求馏出液及釜残
液的摩尔流量及摩尔组成。
（苯的相对分子量为78，甲苯92）
0.3
解：
xF
7892
0.05
78
0.050.95
0.0584
MfMaXfaMbXfb
780.33692（10.336）87.3
F
5000
57.3kmol/h
87.3
D
WF
57.3
（5分）
由DxDWxWFxF得
Dxd0.058W57.30.336
（2）
又DxD0.88
Fxf
联立
（1）、
（2）、（3）得:
W=kmol/h
D=kmol/h
Xd=
（3）
（10分）
4、用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为300kmol/h，露点（饱和蒸汽）进料，进料浓度为，塔顶馏出液浓度为，釜残液浓度为，（以上均为易挥发组分的摩尔分率）。
操
作条件下相对挥发度为，塔顶采用全凝器，泡点回流。
已知回流比为最小回流比的倍。
试求：
（1）最小回流比Rmin；
（2）离开第二层理论板的液体浓度（由塔顶往下数）。
5、用精馏塔分离某二元混合物，已知塔精馏段操作线方程为y=+;
提馏段操作线方程为y=,
试求：
（1）此塔的操作回流比R和馏出液组成xd；
（2）饱和液体进料条件下的釜液组成xw；
（3）饱和液体进料，馏出液量D为120kmol/h时所需原料液的量F。
6、在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液，物系的平均相对挥发度为2，馏出液组成
为（易挥发组分的摩尔分率，下同），釜残液组成为，釜残液流量为150Kmol/h，回流比为最小回流比的倍，且已知q线方程为y=6x-,求：
1最小回流比；
2精馏段操作线方程；
3提馏段操作线方程。
1.q
线方程与y
x
——交点坐标为（Xq,yq）
（
1）X
y
6x1.5
Xq
0.333
2x得
yq
0.5
1x
Rmin
yyqo.95o.5yqxq0.50.333
2-R1.2Rmin3.17
全塔物料恒算:
LLqF446kmol/h
y1.507x0.0203
7、氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离，在精馏塔某一理论板n处，进入
该塔板的气相组成为（摩尔分率，下同），从该塔板流出的液相组成为，物系的相对挥发度
为，精馏段内的液气比为2/3（摩尔比），试求：
（1）从第n板上升的蒸汽组成
（2）流入第n板的液相组成
（3）若为泡点回流，求回流比并写出精馏段操作线方程
1）精馏操作达平衡时：
x1.60.89
1
（1）x10.60.89
2）由物料衡算方程:
Vg[ynyn1）L（Xn1Xn）
L/V討10'
91'
Xn°
和"
0.93
得：
xn10.92
3）--,VLD,
V3
得L/D=R=2
R
Xd
yn1
Xn
R1
刁曰・
Xd0.95
0.667xn
0.317
y=-，求:
1.回流比R,塔顶组成Xd,塔底残液组成X
（1）塔顶馏出液组成xd及釜液组成xw
（2）写出提馏段操作线方程；
（3）该塔的操作回流比及最小回流比
（4）试求出塔底最后一块塔板流出的液体组成。
［解］
（1）依题意知：
塔顶回收率
2.斤=,馏出液量D=120kmol/h时所需进料量F。
3.由y0.75x
0.205及yX
0.75
得
R3
xd
Xd0.82
0.205
提馏段操作线方程过
XWXW）点，即Xw=-
得Xw=
DW
F120W
2.
即
FXf
DxdWXw
0.37F120
0.820.1W
塔釜回收率
W（1Xw）
W（1Xw）
F（1xf）140（10.5）
0.95
对全塔进行物料衡算有
FDW140
FxfDxd
WxW140
联立
（1）
（2）（3）（4）解得
0.951
（2）提馏段操作线方程为
Xw
0.021
D72.1kmol/h
67.9kmol/h
LqF
V
W
XnVXw
已知£
5，又因为
V4所以有LqF
qF
5，由于q
4
RDF
（R1）D
72.1R
解得回流比R=
因此有
（R1）D，故有
140
（R1）72.1
V（R
1）D3.7772.1
271.8kmol/h
所以提馏段操作线方程为
67.9
5
4Xn271.82
1.25xn0.00525
已求出回流比R
2.77
由于进料热状况参数
q=1，所以q线与平衡线交点的横坐标为XXf0.5，
交点的
纵坐标为
1
（1）Xq
2.50.5
11.50.5
0.714
于是有
Ri
min
Ri1
XD
Ya
0.9510.714
0.5255
0.9510.5
解得Rmin1.107
（3）再沸器相当于一个理论级，即釜内产出的气相组成yw与xw为平衡关系，满足相平衡方
程
进入再沸器的液相组成
2.50.021ccucc
yW0.0509
11.50.021
Xn与yn之间应符合提馏段操作线方程，即有
0.05091.25Xn0.00525
解得xn0.0449（5分）
10、在连续精馏塔中分离某组成为（易挥发组分的摩尔分数，下同）的两组分理想溶液。
原料液于泡点下进入塔内。
塔顶采用分凝器和全凝器。
分凝器向塔内提供回流液，其组成
为，全凝器提供组成为的合格产品。
塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为96%若测得塔顶
第一层塔板的液相组成为，试求：
（1）、操作回流比和最小回流比；
（2）、若馏出液量为100kmol/L，则原料液流量为多少
11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。
已知进料量为100kmol/h，组成为（易挥发
组分的摩尔分率，下同），饱和蒸汽进料，塔顶全凝器，泡点回流，馏出液流量为35kmol/h，物系的平均相对挥发度为。
已知精馏段操作线方程为y0.8x0.188
（1）提馏段操作线方程；
（6分）
（2）自塔顶第1层板下降的液相组成为时的汽相默弗里板效率。
（6分）
四、计算题:
.（12分）
（1）（6分）由精馏段操作线方程为
Rx
yRxD0.8x0.188
R1R1
0.8
r1R4
R1得：
（2分）
xdXd0.94
0.188
由物料衡算方程：
FDW100DW
FxfDxdWxw100*0.3535*0.9465*Xw
（2分）
W65kmol/h
Xw0.032
提馏段操作线方程
0.940.908
0.65
0.9570.908
在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。
已知进料量为100kmol/h，其组成为（摩
尔分率，下同）；
釜残液流量为45kmol/h，其组成为；
进料为泡点进料；
塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的倍；
物系的平均相对挥发度为。
（1）计算易挥发组分的收率；
（5分）
（2）求出精馏段操作线方程。
（10分）
已知F=100Kmol/h,xF=,W=45Kmol/h,xw=,D=55Kmol/h.
（1）易挥发组分的收率
FD
D55Kmol/h.
所以：
（2
分）
DxdWXw
xD0.959
DxD—
55*0.959
w
D*100%
0.959
（3分）
100*0.55
⑵泡点进料q1
平衡线方程：
y
2x
（2分）
1（
1）x
2
*055
对于进料乂尸=时，
yf
0.71
0.55
最小回流比时，-
Rmin
xD
yf0.9590.71061
相对挥发度
2.0
1RminxDxF0.9590.55
四、（20分08考研）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。
塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。
进料中含苯35%（摩尔分数，下同），进料量为100kmol/h，以饱和蒸气
状态进入塔中部。
塔顶馏出液量为40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于5%采用的回流
比R=系统的相对挥发度为。
（1）回流比R;
（2）精馏段和提馏段的操作线方程；
（3）已知塔顶第一块实际板以液
相组成表示的默弗里板效率为，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；
（4）
若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。
四、（20分05考研）用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为（摩尔分率，下同），流量为150kmol/h。
根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流L,部分作为
产品Q,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品D1。
要求产品Di的组成不小于，塔釜残液组成不大于。
操作中取L/D1=,D2/D1=1/4,物系相对挥发度为，流程如图所示。
（1）馏出液流量D、D2及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量V
（2）精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成（3）若塔顶只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组成分别为,，求下一板的气相默弗里板效率
四、（20分，06考研）在一具有N块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。
进料量F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分率xf=,泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量V'
=140kmol/h,回流比R=。
已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为xd=o已知苯-甲苯体系的相对挥发度a=。
试求：
（1）精馏段、提馏段的操作线方程；
（2）离开第1~4块理论板的苯的液相组成；
（3）此时加料位置是否合适
五、（20分，07考研）如图所示，分离某二元体系的精馏塔共有一块塔板，一个再沸器和一个全凝器，料液以饱和液体状态连续向塔釜进料，进料流率为80kmol/h，组成为（摩尔分率，下同），二元体系相对挥发度％=4,塔顶、底产品组成分别为和，回流比为1。
求
（1）该
块塔板上的气相单板效率Emv和液相单板效率Eml各是多少
（2）冷凝器冷凝液流率和再沸器气化流率分别是多少kmol/h
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