化工原理蒸馏习题详解

蒸馏练习

下册 第一章蒸馏 概念

1、精馏原理

2、简捷法

3、漏液

4、板式塔与填料塔 公式

全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、

逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响

2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即

1==''V

L

V L

4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？

1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理

6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分）

1.漏液线（气体流量下限线）（1分）

2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分）

3.液相流量下限线（1分）

4.液相流量上限线（1分）

5.液泛线（1分）

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（α=2.5）,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0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5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：263.0723.01+=+n n x y

提馏段：0187.025.11-=+n n x y

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0.3（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0.05，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)

解：336.0927.0783.0783

.0=+=

F x 0584.092

95

.07805.07805.0=+=

w x 3

.87)336.01(92336.078=-⨯+⨯=+=FB

B FA A F x M x M M

h kmol F /3.573

.875000

==

（5分） 3.57==+F W D （1）

由 F W D Fx Wx Dx =+ 得

336.03.57058.0⨯=-W Dx D （2）

又 88.0==

F

D

Fx Dx η （3） 联立（1）、（2）、（3）得： W=39.5 kmol/h D=17.8 kmol/h

X D =0.952 （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0.5，塔顶馏出液浓度为0.95，釜残液浓度为0.1，（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 2.0，塔顶采用全凝器，泡点回流。已知回流比为最小回流比的1.29倍。试求： （１） 最小回流比R min ；

（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=0.75x+0.205；提馏段操作

线方程为y=1.415x-0.041，试求：

（1） 此塔的操作回流比R 和馏出液组成x D ； （2） 饱和液体进料条件下的釜液组成x W ；

（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0.94（易挥发组分的摩尔分率，下同），釜残液组成为0.04，釜残液流量为150 Kmol/h ，回流比为最小回流比的1.2倍，且已知q 线方程为y=6 x – 1.5, 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1(1)x

y x

αα=

+-交点坐标为（x q ,y q ）

6 1.521y x x y x

=-=+ 得

0.3330.5

q q x y ==

min 0.950.5

2.640.50.333

D q q q

y y R y x --=

=

=--

2．min 1.2 3.17R R ==

精馏段操作线方程为：0.760.22511

D x R

y x x R R =

+=+++ 1． 61 1.51

F

q

q x q =-=- 得 1.20.3F q x ==

全塔物料恒算：

F D W F D W Fx Dx Wx =+=+ 代入数值计算得 60.9/210.9/D kmol h

F kmol h ==

'446/L L qF kmol h =+=

'(1)(1)(1)296/V V q F R D q F kmol h =+-=++-=

提馏段操作线为''

'

1

''m m W L W y

x x L W L W

+=--- ，代入数值得提馏段操作线方程为： 1.5070.0203y x =-

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0.91（摩尔分率,下同），从该塔板流出的液相组成为0.89，物系的相对挥发度为1.6，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？ 解：1）精馏操作达平衡时： 1.60.890.931(1)10.60.89

n x y x αα⨯=

==+-+⨯

2）由物料衡算方程：

11()()n n n n V y y L x x +--=-g

12

/,0.91,0.89,0.933

n n n L V y x y +==== 得： 10.92n x -=