新版化工原理习题答案第九章蒸馏doc文档格式.docx
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（作为试差起点，
100kPa和10kPa
对应的泡点分别取
94.6
℃和31.5℃）
本题需试差计算
（1）总压p总＝100kPa
初设泡点为94.6℃，则
2.191
得pA*
155.37
kPa
220.24
同理
1.80
63.15
100
0.3996
0.4
或
p总＝0.4
155.370.6
63.15kPa100.04kPa
则
2.46
2.460.4
1（
1）x
1.46
0.6212
（2）总压为p总＝10kPa
通过试差，泡点为31.5℃，p*A=，p*B＝
17.02
3.203
5.313
2.203
0.681
随压力降低，α增大，气相组成提高。
3．在100kPa压力下将组成为（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。
原
料液处理量为
100kmol，汽化率为。
操作范围内的平衡关系可表示为y0.46x0.549。
试求两种情况下易挥发
组分的回收率和残液的组成。
（1）平衡蒸馏（闪蒸）
依题给条件
q
10.440.56
xF
0.56
0.55
q1
1.251.273x
0.561
由平衡方程y0.46x0.549
联立两方程，得y=，x=
D
F
0.44
kmol=44kmol
n
0.44n
nDy
100%
44
0.735
58.8%
nFxF
（2）简单蒸馏
nD
kmol
nW
56
ln
nF
0.55dx
nW
xW
即
0.5798
0.5490.54xW
0.54
0.549
解得
xW=
nD
0.550.37850.7683
A
0.7683
61.46%
简单蒸馏收率高（%），釜残液组成低（）
4．在一连续精馏塔中分离苯含量为（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100kmol/h。
已知
馏出液组成为，釜液组成为，试求
（1）馏出液的流量和苯的收率；
（2）保持馏出液组成不变，馏出液最大可能的流量。
（1）馏出液的流量和苯的收率
qn,D
qn,F
0.5
0.05kmolh50kmolhA
50
100%95%
qn,DxD
xD
0.05
qn,FxF
（2）馏出液的最大可能流量
当ηA=100%时，获得最大可能流量，即
qn,Dmax
qn,FxF
1000.5
kmol/h52.63kmol/h
5．在连续精馏塔中分离
A、B两组分溶液。
原料液的处理量为
100kmol/h，其组成为（易挥发组分
A的摩
尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为
96％，釜液的组成为。
试求（
1）馏出液
的流量和组成；
（2）若操作回流比为，写出精馏段的操作线方程；
（3）提馏段的液相负荷。
（1）馏出液的流量和组成
由全塔物料衡算，可得
qn,DxD
0.96qn,FxF
0.96
0.45kmol/h43.2kmol/h
qn,WxW
1000.45kmol/h
1.8kmol/h
qn,W
1.8
kmol/h=kmol/h
0.033
qn,D
qn,F
10054.55
43.2
0.9505
45.45
（2）精馏段操作线方程
R
2.65x
0.726x0.2604
R1
3.65
（3）提馏段的液相负荷
qn,L
qn,L
qqn,F
Rqn,D
qn,F
2.6545.45100kmol/h220.4kmol/h
6．在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。
进料量为
60kmol/h，其组成为（易挥发组分的摩尔分
数，下同），原料液的泡点为
92℃。
要求馏出液的组成为，釜液组成为，操作回流比为。
试求如下三种进料热
状态的q值和提馏段的气相负荷。
（1）40℃冷液进料；
（2）饱和液体进料；
（3）饱和蒸气进料。
已知：
原料液的汽化热为
371kJ/kg
，比热容为kJ/（kg?
℃）。
由题给数据，可得
600.46
0.04kmol/h
27.39kmol/h
0.04
qn,W
60
32.61kmol/h
（1）40℃冷液进料
q值可由定义式计算，即
cP
tb
tF
1.8292
40
r
371
1.255
V
1qn,D1
qF
2.8
127.39
11.255
60kmol/h119.4kmol/h
（2）饱和液体进料
此时
q=1
1qn,D
3.8
27.39kmol/h
104.1kmol/h
（3）饱和蒸气进料
q=0
104.160kmol/h
44.1kmol/h
三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。
饱和蒸气进料V′
最小。
7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。
原料液流量为
50kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收
率为94％。
已知精馏段操作线方程为
y=+；
q线方程为y=2-3
x。
试求
（1）操作回流比及馏出液组成；
（
2）
进料热状况参数及原料的总组成；
（3）两操作线交点的坐标值
xq及yq；
（4）提馏段操作线方程。
（1）操作回流比及馏出液组成
由题给条件，得
0.75及
0.238
R=3，xD=
2）进料热状况参数及原料液组成
由于
3及xF
2
1q
=
（气液混合进料），xF=
xq及yq
联立操作线及
q线两方程，即
0.75x0.238
3x
解得xq=及yq=
（4）提馏段操作线方程其一般表达式为
qn,V
式中有关参数计算如下：
Aqn,FxF
0.94
500.5kmol/h
24.68kmol/hqn,Wqn,Fqn,D5024.68kmol/h=kmol/h
0.952
1A
0.0592
25.32
qn,L
Rqn,D
qqn,F
3
24.680.75
50kmol/h=kmol/h
111.54
kmol/h=kmol/h
则y111.54x25.320.05921.294x0.01739
86.2286.22
8．在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液，其组成为（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。
要求馏出液组成为，
釜残液组成为。
操作回流比为，平均相对挥发度为，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。
由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。
习题8附表
2.46x
11.46x
在x–y图上作出平衡线，如本题附图所示。
1.0
0.9
0.8
由已知的xD，xF，xW在附图上定出点
a、e、c。
a
，在y轴上定
精馏段操作线的截距为
0.271
2.5
5
0.7
出点b，连接点a及点b，即为精馏段操作线。
0.6
d
e
0.3
b
0.2
过点e作q线（垂直线）交精馏段操作线于点d。
连接cd
即得提馏段操作线。
从点a开始，在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离
程度需11层理论板，第5层理论板进料。
11
0.1
c
0.0
W
X
习题8附图
9．在板式精馏塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡点进料。
馏出液组成为（易挥发组分的摩尔分数，
下同），釜残液组成为，原料液组成为。
已测得从塔釜上升的蒸气量为
93kmol/h，从塔顶回流的液体量为kmol/h
，
泡点回流。
试求
（1）原料液的处理量；
（2）操作回流比为最小回流比的倍数。
（1）原料液的处理量
由全塔的物料衡算求解。
对于泡点进料，q=1
qn,V
1qn,D
93kmol/h
93
58.5
qn,W
qn,F
0.6qn,F0.95
34.5
34.50.05
56.45
kmol/h
（2）
为
min的倍数
R=
对于泡点进料，Rmin的计算式为
Rmin
（1
xD）
0.952
0.95）
1xF
1.333
于是
1.7
1.275
10．在常压连续精馏塔内分离苯—氯苯混合物。
已知进料量为
85kmol/h，组成为（易挥发组分的摩尔分数，
下同），泡点进料。
塔顶馏出液的组成为，塔底釜残液组成为。
操作回流比为。
塔顶采用全凝器，泡点回流。
苯、
氯苯的汽化热分别为kJ/mol
和kJ/mol
。
水的比热容为kJ/（kg?
若冷却水通过全凝器温度升高15℃，
加热蒸汽绝对压力为
500kPa（饱和温度为151.7
℃，汽化热为
2113kJ/kg）。
试求冷却水和加热蒸汽的流量。
忽略组分汽化热随温度的变化。
由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即
85
0.45
0.02kmol/h
37.94kmol/h
0.99
0.02
对于泡点进料，精馏段和提馏段气相负荷相同，则
qn,D
4.5
170.7kmol/h
（1）冷却水流量由于塔顶苯的含量很高，可按纯苯计算，即
Qcqn,VA170.730.65103kJ/h5.232kJ/h
qm,c
Qc
5.232
106
kg/h8.33104kg/h
cp,c（t2t1）
4.187
15
（2）加热蒸汽流量
釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即
QBqn,VB
170.7
36.52103kJ/h6.234kJ/h
QB
6.234
106
qm,h
kg/h＝2.95kg/h
B2113
11．在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为。
100kmol/h，
进料热状态参数
q=1，馏出液流量为
60kmol/h
，釜残液组成为（易挥发组分的摩尔分数）
，试求
（1）操作线方
程；
（2）由塔内最下一层理论板下降的液相组成
x′。
m
本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。
再沸器相当一层理论板。
（1）操作线方程
此为提馏段操作线方程，即
式中
qqn,F100kmol/h
60kmol/h＝40kmol/h
0.011.667x0.0067
（2）最下层塔板下降的液相组成
由于再沸器相当于一层理论板，故
yW
0.01
0.0198
（
1）xW
x′
与y′符合操作关系，则
0.0067
0.0159
xm
1.667
提馏塔的塔顶一般没有液相回流。
12．在常压连续精馏塔中，分离甲醇—水混合液。
100kmol/h，其组成为（甲醇的摩尔分数，
下同），冷液进料（q=），馏出液组成为，甲醇回收率为
90％，回流比为最小回流比的
3倍。
试比较直接水蒸气
加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。
甲醇—水溶液的
t–x–y数据见本题附表
习题12附
表
温度t
液相中甲醇的
气相中甲醇的
℃
摩尔分数
（1）釜液组成由全塔物料衡算求解。
①间接加热
0.9qn,FxF
0.91000.3
kmol/h29.35kmol/h
（10.9）
1000.3
0.92
0.0425
29.35
②直接水蒸气加热
qn,Wqn,LRqn,Dqqn,F
关键是计算R。
由于q=，则q线方程为
6x
1.5
在本题附图上过点
e作q线，由图读得：
xq=，yq=
yq
0.71
0.6176
xq
0.37
3Rmin
1.85
于是qn,W
1.2100kmol/h174.3kmol/h
0.9）
0.0172
183.8
显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由于冷凝水的稀释作用，xW明显降低。
（2）所需理论板层数在x–y图上图解理论板层数
（xq,yq）
（xq,yq）
4
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