蒸馏回收率计算公式.docx

1、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，kPa80110133400851169460901355540951557633100179274310520428601106240010133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

2、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?0.633P101.33其它温度下的计算结果列于本题附表2中。例5-1附表2t，xy801100010008507800900900581077795041206331000258045610501300262110600?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

3、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?pa?A?pB以95为例，则a?155.7?2.4663.3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?2.462将平均相对挥发度代入式5-13中，即ax2.46xy?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

4、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3t，axy801100010008525407800897902510581077395246041206331002410258046110523701300269110600【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=1000.6=60kmolW=F-D=100-60=40kmol因该混合液平均相对挥发度为=2.16，

5、则可用式1-25求釜残液组成x2，即lnF?W1?x2?1?x1ln?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x20.328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

6、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?0.4440/78?60/922/78?0.02352/78?98/92原料液的平均分子量MF=0.4478+0.5692=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=0.9711750.44（b）全塔物料衡算D+W=F=175DxD+WxW=FxF或DxD+0.0235W=1750.44（c）联立式a，b，c，解得D=80.0kmol/hW=95.0kmol/hxD=0.935【例5-4

7、】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=2.080=160kmol/h因泡点进料，故q?IV?IF?1IV?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?ym160?1?17595?xm?0.0235160?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

8、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（x

9、F，xF）和点c（xW，xW）三点。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?13.5?1操作线。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?1.362r31900q?1.362?

10、3.76q?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。连cd，即为提馏段操作线。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）气液混合物进料与上述的项相同；与上述的项相同；和两项的结果如本题附图2所示。由q值定义知，q=1/3，故q线斜率=q?1/3?0.5q?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。连cd，即为提馏段操作线。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

11、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x1006560487y100810673x031101570000y049102800000解（1）全回流时操作线方程

12、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=91=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?1.63yq?xq0.64?0.45R=1.5Rmin=1.51.63=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

13、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?0.385Rmin?1Rmin?xD?0.385?0.8?0.385?1.080.3850.385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?0.818minyq?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、目的了解蒸馏在分离和提纯液态有机化合物中的重要地位；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