蒸馏

第六章

1．常压下含苯45%（摩尔分数）的苯、甲苯混合物，设该混合物液相近似为理想溶液，试确定混合物的泡点温度和露点温度以及泡点和露点温度下，呈平衡的气相及液相组成。2．采用Antoine方程估算总压力为10kPa，温度为116℃时，苯酚和邻甲苯酚混合物的气液相平衡组成。已知该物系为理想溶液。

3．已知常压下苯、甲苯混合物的气相中含苯20%（摩尔分数），试计算与之相平衡的液相组成和平衡温度。

4．苯、甲苯精馏塔中，①已知塔顶温度为82℃，塔顶蒸气组成为苯0.95，甲苯0.05（摩尔分数），求塔顶操作压力；②若塔釜操作压力为100kPa，温度为107℃，试确定釜液的组成。

5．实验测得常压下丙酮（A）和水（B）混合物的气液相平衡组成为y A=0.839，x A=0.4（以上均为摩尔分数），试求此时对应的相对挥发度。

6．常压下将含甲醇60%（摩尔分数）的水溶液进行简单蒸馏，设操作范围内该物系的平衡关系近似为y=0.46x+0.55，试求蒸出釜液量1/3时所得馏出液和釜液的组成。

7．若题6改用平衡蒸馏方法分离，并设汽化率仍为1/3，则馏出液和釜液的组成分别为多少？

8．从苯、甲苯精馏塔精馏段内的一块理论板上，取其流下的液体样分析得，含苯的摩尔分数为x n=0.575，测得板上液体的温度为90℃。已知塔顶产品组成x D=0.9（摩尔分数），回流比为2.5。试求进入该理论板的液相及气相组成x n-1、y n+1，离开塔板的蒸气组成y n 以及该塔板的操作压力。

9．在一连续精馏塔中分离CS2和CCl4混合物。已知物料中含CS230%（摩尔分数，下同），进料流量为4000kg/h，若要求馏出液和釜液中CS2组成分别为97%和5%，试求馏出液和釜液的摩尔流量。

10．用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯88%（摩尔分数，下同），流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99.5%，釜液中乙烷的回收率为

99.4%，试求所得馏出液、釜液的流量和组成。

11．醋酸水溶液精馏塔进料中含醋酸65%（摩尔分数，下同），操作时馏出液摩尔流量与进料摩尔流量之比为0.34，所得釜液中含醋酸98%，求此时釜液中醋酸的回收率。

12．在常压下精馏乙醇水溶液，进料中含乙醇30%（质量分数），进料温度为40℃，求此时进料的热状态参数。乙醇水的t-x-y数据见附录。

13．常压乙醇水精馏塔，塔底用饱和水蒸气间接加热，进料含乙醇14.4%（质量分数），进料流量为80kmol/h。设精馏段上升蒸气的流量为100kmol/h，塔顶全凝器中冷却税金、出口温度分别为25℃和30℃。若不计热损失，试分别计算：①进料为饱和液体②进料为饱和蒸气③进料为q=1.1的过冷液体，三种情况下再沸器的加热蒸气消耗量和全凝器的冷却水消耗量。

14．常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔，进料中含丙酮50%（摩尔分数，下同），其中气相占80%。要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%，若取回流比R=2，试按进料流量为100kmol/h，分别计算精馏段和提馏段的气相流量q nV、q nV′和液相流量q nL、q nL′，并写出相应的两段操作方程和q线方程。

15．某连续精馏塔的操作方程分别为：

精馏段：y n+1=0.723x n+0.263

提馏段：y n+1=1.25x n-0.0187

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。16．试用图解法求题14所需的理论塔板数及进料位置。丙酮水混合物的平衡数据如附表所示。

17．常压下用连续精馏方法分离甲醇水溶液，要求馏出液中含甲醇不低于0.95（摩尔分数，下同），釜液中含甲醇不大于0.04。设进料为泡点液体，其中甲醇组成为0.6，又回流比取 1.2，试利用图解法求所需的理论塔板数及适宜进料位置。甲醇水溶液的相平衡数据见附录。若进料状态改为饱和蒸气，求此时的理论塔板数和进料位置。

18．试结合教材中的例6.5.1，编制一求理论塔板数程序进行计算，并核对该例的计算结果。

19．利用图解法求题17条件下的最小回流比和最少理论塔板数。

20．某双组分溶液在操作条件下的相对挥发度为2，连续精馏时，进料中气相占1/4，混合组成等于0.4（易挥发组分的摩尔分数，下同）。若要求馏出液的组成为0.98，试求此时的最小回流比和进料中的气、液相平衡组成。

21．试利用简捷法求题10所需的理论塔板数和进料位置。设操作条件下乙烯对乙烷的相对挥发度可取1.76，进料为泡点液体，回流比取1.3R min。

22．常压下分离乙醇水溶液的连续精馏塔，进料为含乙醇20%（摩尔分数，下同）的泡点液体。要求馏出液中乙醇达86%，釜液中乙醇不大于2%。取回流比为1.7R min，试利用图解法求此时的R min以及所需的理论塔板数和进料位置。为提高图解的精度，宜将x-y 图局部放大。

23．设题17中，塔釜改用直接蒸气加热，并维持x D、x W和R等不变，试利用图解法求所需的理论塔板数，并以100kmol/h进料流量为基准，比较两种加热情况下甲醇在馏出液中的回收率；又若要求直接蒸气加热时的x D和回收率与间接蒸气加热时的相同，则此时x W应降为多少？

24．设题17中塔顶的回流液温度低于泡点20℃，其余的给定条件不变，试求此时塔内的实际回流比和精馏段的操作方程。

25．某双组分精馏塔，塔顶除全凝器外还设有分凝器。已知进分凝器的上升蒸气组成y1=0.96（易挥发组分的摩尔分数，下同），由分凝器回流入塔的泡点液相组成x0=0.95。

设该物系的相对挥发度α=2，试求全凝其中所得馏出液的组成，并写出此时的精馏段操作方程。

26．含氨30%（摩尔分数，下同）的水溶液在泡点下加至一回收塔的塔顶，流量为100kmol/h。要求蒸出气相中含氨80%，氨的回收率为92%。操作条件下氨水的平衡数据如下表：