化工原理习题解第六章蒸馏.docx
(完整版)化工原理(第四版)习题解第六章蒸馏
第六章蒸馏相平衡【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
尔定律。
解计算式为0 0p P B P Ax 0 0, y xP A P B p计算结果见下表苯-甲苯溶液的t x y计算数据温度(t)/CxP P By 0P A ——xP 0P A PJB80.11.0 1.0101.33 44.4 113.590.823 0.823 0.92384 113.59 44.4 101.33101.33 50.6 127.59O O0.659 0.659 0.83088127.59 50.6 101.33101.33 57.6 143.7292 0.508 —0.508 0.721143.72 57.6 101.33101.33 65.66 160.5296 0.376 0.376 0.596160.52 65.66 101.33100101.33 74.53 0.256 179.19 0.256 0.453179.19 74.53 101.33101.33 83.33 199.32104 0.155 0.155 0.305199.32 83.33 101.33101.33 93.93 221.19108 0.058 0.058 0.127221.19 93.93 101.33110.6 0 0苯-甲苯溶液的t y x图及y x图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图【6-2】在总压101.325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
试求：（1）在总压101.325kPa 下，溶液中正庚烷为 0.35 （摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬 间组成；⑵在总压101.325kPa 下，组成x 0.35的溶液，加热到117C ，处于什么状态？溶液加热 到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制t y x 图。
第六章 蒸馏(自化工原理)
汽液相平衡，是指溶液与其上方蒸汽达到平衡 汽液相平衡，是指溶液与其上方蒸汽达到平衡时 平衡时 气液两相间各组分组成的关系。 气液两相间各组分组成的关系。 理想溶液的汽液相平衡服从拉乌尔 拉乌尔(Raoult)定律 定律。 理想溶液的汽液相平衡服从拉乌尔(Raoult)定律。 因此对含有A 组分的理想溶液可以得出： 因此对含有A、B组分的理想溶液可以得出： PA=PAoxA 1a） （6-1a） PB=PBoxB= PBo（1-xA） 1b） （6-1b）
6.2 双组分溶液的气液相平衡
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6.2.1 理想溶液的气液相平衡 6.2.2 温度组成图(t-y-x图) 温度组成图(t6 . 2 . 3 y -x 图 6.2.4 挥发度与相对挥发度 6.2.5 非理想溶液的汽液相平衡 本节小结
6.2.1 理想溶液的气液相平衡（1）
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t → x( y ) x− y
本节小结（2）
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☺ห้องสมุดไป่ตู้
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2）在一定外压下，纯组分的饱和蒸汽压与外压 在一定外压下， 相等时，液体开始沸腾，其对应的温度称为沸点， 相等时，液体开始沸腾，其对应的温度称为沸点， 可见，外压一定时，纯组分的沸点为一定值。 可见，外压一定时，纯组分的沸点为一定值。 在一定外压下，液体混合物的沸腾温度称为泡点， 在一定外压下，液体混合物的沸腾温度称为泡点， 泡点与混合物的组成有关。 泡点与混合物的组成有关。 (t- y)图上可见 图上可见， 在(t-x-y)图上可见，表示不同组成液体混合物的 泡点温度（ x=0到x=1.0）为泡点曲线。 泡点温度（从x=0到x=1.0）为泡点曲线。 在该曲线上，对应x=0(即 =0， =1.0)的温度为 在该曲线上，对应x=0(即xA=0，xB=1.0)的温度为 B组分的沸点；对应x=1.0(即xA=1.0，xB=0) 的温 组分的沸点；对应x=1.0(即 =1.0， 度曲线为A组分的沸点。 度曲线为A组分的沸点。
《化工原理教学资料》第六章蒸馏(郭锴)
m 顶 釜
式中: α 顶: 塔顶的相对挥发度 α 釜: 塔釜的相对挥发度
4.α 的物理意义 气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之 比的倍数；
α 标志着分离的难易程度；
若α>1,则 y>x ,可用蒸馏方法分离，且α愈大，
平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；
α =1, 无法用普通蒸馏方法分离。
6.3 简单蒸馏和平衡蒸馏
一 、 简单蒸馏 1. 装置 2. 特点: • 间歇非定态 • 一次进料
• xD, xW不是一对平衡 组成
• 适合于大的组分 • 对A部分提出, 粗分
二. 平衡蒸馏(又叫闪蒸) 1. 流程 2. 特点: •一次进料，粗分 •xD, xW是一对平 衡组成 F xF
D xD
1、收率低；
2、设备重复量大，设备投资大； 3、能耗大，过程有相变。 问题：工业上如何实现？
2. 有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝
6.4.2 连续精馏装置流程
进料板：原料液进入的 那层塔板
精馏段：进料板以上的 塔段 提馏段：进料板以下 （包括进料板） 的塔段
6.4.3 塔板的作用
特点：
•塔板提供了汽液 分离的场所； •每一块塔板是一 个混合分离器； •足够多的板数可 使各组分较完全分 离。
A pA xA 一般物系： B pB xB
yA xA 理想气体： yB xB
对于二元物系：yB=1-yA xB=1-xA 则
y 1 y x 1 x
即
x y ——相平衡方程 1 ( 1) x
理想溶液：
p p
o A o xW
6.4 精馏原理
6.4.1 多次部分汽化、部分冷凝
化工原理王志魁第五版习题解答：第六章 蒸馏
第六章蒸馏相平衡【6-3】甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
试求：（1）温度80℃t =、液相组成.05x =（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压；（2）试求总压为.10133kPa 、液相组成.04x =（摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成；（3）液相组成.06x =、汽相组成.084y =时的平衡温度与总压。
组成均为摩尔分数。
用Antoine 方程计算饱和蒸气压(kPa)甲醇.lg ..15749971973623886A p t =-+ 丙醇.lg .137514674414193B p t =-+式中t 为温度，℃。
解（1） 80℃t =时，..1811，5093A B p kPa p kPa==BA Bp p x p p -=-总压()() ....18115093055093116A B B p p p x p kPa=-+=-⨯+=汽相组成 (181105)0781116A p x y p ⨯=== （2）已知..10133，04，求、p kPa x x y==.10133p kPa =时，甲醇沸点为64.7℃，丙醇沸点为97.2℃，所求汽液相平衡温度必在64.7℃与97.2℃之间。
假设75℃t =计算.1511，41A B p kPa p kPa == 液相组成....1013341054804151141B A Bp p x p p --===>--计算的x 值大于已知的x 值，故所假设的温度t 偏小，重新假设大一点的t 进行计算。
将3次假设的t 与计算的x 值列于下表，并在习题6-3附图1上绘成一条曲线，可知.04x =时的平衡温度.795℃t =。
习题6-3附表计算次数第一次第二次第三次假设/t ℃758085x0.5480.3870.252习题6-3附图1.795℃t =时，.1779A p kPa= 汽相组成.. ..177904=070210133A p x y p ⨯==（3）已知..06，084，求，x y t p==计算().(.) .().(.)1084106351061084AB p y x x y p --===-- 待求的温度t ，就是/.35A B p p =时的温度，用试差法计算。
化工原理习题解答(第二版)(祁存谦)习题解
祁存谦丁楠吕树申《化工原理》习题解答第1章流体流动第2章流体输送第3章沉降过滤第4章传热第5章蒸发第6章蒸馏第7章吸收第9章干燥第8章萃取第10章流态化广州中山大学化工学院（510275）2008/09/28第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
化工原理习题蒸馏答案
第三部分蒸馏一、填空题1、蒸馏是用来分离均相液体混合物的单元操作。
2、含乙醇12%（质量百分数）的水溶液，其乙醇的摩尔分率为5.07%。
3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异而达到分离的目的。
4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。
5、理想溶液的气液相平衡关系遵循拉乌尔定律。
6、当一定组成的液体混合物在恒这一总压下，加热到某一温度，液体出现第一个气泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。
7、在一定总压下准却气体混合物，当冷却到某一温度，产生第一个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。
8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸气压。
9、相对挥发度的大小反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。
10、在精馏操作中，回流比的操作上限是全回流。
11、在精馏操作中，回流比的操作下限是最小回流比。
12、表示进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。
13、q值越大，达到分离要求所需的理论板数越少。
14、精馏塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为逐渐降低。
15、当分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料的值最大，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。
16、精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。
精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。
17、精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小（增大、减小），所需塔径增大（增大、减小）。
18、分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中,冷液体进料的q 值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远, 分离所需的总理论板数最少。
19、相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏分离分离，但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。
化工原理复习必看 第6章_蒸馏习题
1.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。
答案:均相液体混合物，挥发性差异，造成气液两相系统（每空1分，共3分）2.在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。
答案: 相等，大于，杠杆规则（每空1分，共3分）3.当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。
答案:大于（每空1分）4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。
物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。
答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分）5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。
而是精馏与普通精馏的本质区别。
答案:多次部分气化，多次部分冷凝，回流（每空1分，共3分）6.精馏塔的作用是。
答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。
（2分）7.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为________，其作用是。
答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段提浓下降液体中难挥发组分（2分）（共6分）8.离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，____互成平衡。
答案: 平衡温度组成（每空1分，共3分）9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。
答案: 塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）10.精馏过程回流比R的定义式为；对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为；而R= 时，所需理论板数为∞。
答案:R=DL∞ 全回流 R min （每空1分，共4分） 11. 精馏塔有 进料热状况，其中以 进料q 值最大，进料温度____泡点温度。
答案: 五种 冷液体 小于（每空1分，共3分）12. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于 ，操作线方程为 。
化工原理学习指导-第6章-蒸馏-计算题答案
化工原理学习指导第6章蒸馆计算题答案6・31某二元混合物痿汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为0. 75和0. 25,在总压为30OkPa 条件下被冷凝至所得的汽、液两相达到平衡。
求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。
已知轻、重组分在409时的蒸汽压分别为37OkPa 和12OkPaO设汽相摩尔量为X 液相摩尔量为厶总量为斤则F = V + LFX F =V>ι÷ LX事实上，汽液平衡体系中，两相的•摩尔量比值服从杆杠定律。
6-32苯和甲苯组成的理想溶液送入精馆塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：A F =O.5077, V F =O.7201。
用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下:其中压强的单位为Pa,温度的单位为T 。
试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92。
C ）（2）设进料温度为92c C,则121 IIg /7? =6.031- 一=——=2.16 A92+220.8=144.38kPaIg ∕7n = 6.080— ------- — = 1.76292÷219.5虑=57.83kPa由此求得体系的相对挥发度为："=卑=上兰= 2.496 y?B 57.83其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92c C o 体系总压为:P = pθ Xp + PJ （I-X F ）= 14438×0.5077+57.83×（l -0.5077）= 101.77kPa6・33 —连续精馆塔分离二元理想混合溶液，已知某层塔板上的气.液相组成分别为0. 83和0. 70,与之相邻的上层塔板的液相组成为0. 77,而与之相邻的下层塔板的气相组成为0. 78解：两相中,300-120一 370-120= 0.720PA PA■ = ■P P370x0.720 300= 0.888由以上两式可得:0,75-0.72 0.888-0.75= 0.217IgpA= 6.0311211 / + 220.8IgpB =6.0801345 / + 219.5解：（1）混合物中两组分的相对挥发度:= 2.490.7201 / 0.50771-0.7201/ 1-0.5077（以上均为轻组分A的摩尔分数，下同）。
夏清《化工原理》(第2版)(下册)课后习题-第6章 蒸 馏【圣才出品】
5．在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为 4000kg/h，组成为 0.3（二硫化碳的质量分数，不同）。若要求釜液组成不大于 0.05，馏出 液回收率为 88％。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分数表示。
解：全塔物料衡算（质量分数表示）
由题意得 代入上式得
y
1.000 0.921 0.830 0.751 0.700 0.564 0.247 0.000
比较本题结果和上一题的结果，可以看出两种方法求得 x-y 数据基本一致，对于两组分
溶液，利用平均相对挥发度表示气液平衡关系比较方便。
4．在常压下将某原料液组成为 0.6（易挥发组分的摩尔分数）的两组分溶液分别进行 简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为 1/3，试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作 范围内气液平衡关系可表示为
对于本题
以 95℃为例 则苯的液相和气相组成为
其它温度下的计算结果见表 6-1。
表 6-1
t/℃
80.1
85
90
95
100
x
0.962
0.748
0.552
0.386
0.235
y
0.985
0.883
0.756
0.607
0.426
根据图 6-1，可得外压为 99kPa 时，该溶液的泡点约为 92℃。
105 0.109 0.227
并由理想溶液的泡点方程
图 6-2
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和道尔顿分压定律
分别计算不同温度下的气液相组成，下面以 T＝260.6 为例计算过程如下： 液相（正戊烷，下同）含量
化工原理第六章 蒸馏
t n 1 t n 1
yn 1 yn 1
xn 1 xn 1
21
理论板：离开该级的气液两相组成相平衡。
22
第六章 蒸馏
第六章 蒸馏
（三）回流作用 连续精馏的充分必要条件： 最上要有高纯度易挥发组分的液相：液相回流 冷凝器 最下要有高纯度难挥发组分的气相：气相回流(上升蒸气) 蒸馏釜
xA
理想溶液则:
A B
pA pA xA o pA xA xA pB p x o B B pB xB xB
yA
o
o
2. 相对挥发度(以α表示)
B
pB xB
A xA xA yB B pB
xB xB
pA
pA、 pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压； xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分率。
例题6-4 二、恒摩尔流量的假定 1.恒摩尔流假定
27
但两段的上升蒸汽的摩尔流量不一定相等。
28
第六章 蒸馏
第六章 蒸馏
（2）精馏段内，每层塔板下降的液体摩尔流量 都相等，提馏段也一样。 即：L1=L2= ······ L=常数 L1’=L2’= ······ L’=常数 但两段下降的液体摩尔流量不一定相等。 式中：L------精馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h; L’-----提馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h。
V V'
L L F
'
V ' V (q 1)F
t F t 泡点 t F t 泡点
H
F
L
V
F
L
V V’
VF F LF
化工原理《蒸馏》习题及答案
化工原理《蒸馏》习题及答案1.单位换算（1） 乙醇-水恒沸物中乙醇的摩尔分数为0.894，其质量分数为多少？ （2） 苯-甲苯混合液中，苯的质量分数为0.21，其摩尔分数为多少？大气中O 2含量为0.21， N 2含量为0.79（均为体积分率），试求在标准大气压下， O 2和N 2 的分压为多少？ O 2和N 2 的质量分数为多少？ 解：（1）质量分数 956.0106.018894.046894.046=⨯+⨯⨯=+=B B A A A A A x M x M x M a（2）摩尔分数（苯分子量：78；甲苯分子量：92）239.09279.07821.07821.0=+=+=BBAAA AA M a M a M a x （3）79.0121.0=-==⋅=O N O O P P y P P767.0233.011233.079.02821.03221.032=-=-==⨯+⨯⨯=+=O N N N O O O O O a a x M x M x M a2．正庚烷和正辛烷在110℃时的饱和蒸气压分别为140kPa 和64.5kPa 。
试计算混合液由正庚烷0.4和正辛烷0.6（均为摩尔分数）组成时，在110℃下各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸气组成。
（此溶液为理想溶液） 解：409.0591.011591.07.9456kPa 7.947.3856kPa 7.386.05.64kPa 564.0140=-=-=====+=+==⨯=⋅==⨯=⋅=A B A A B A B O B B A O A A y y P P y P P P x P P x P P3．试计算压力为101.3kPa 时，苯-甲苯混合液在96℃时的气液平衡组成。
已知96℃时， p A o =160.52kPa ，p B o =65.66kPa 。
解：液相苯的分率：376.066.6552.16066.653.101=--=--=OBO A O B A P P P P x气相苯的分率：596.03.101376.052.160=⨯=⋅=P x P y A OAA4．在101.3 kPa 时正庚烷和正辛烷的平衡数据如下：试求：（1）在压力101.3 kPa 下，溶液中含正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡蒸汽的瞬间组成？（2）在压力101.3 kPa 下被加热到117℃时溶液处于什么状态？各相的组成为多少？ （3）溶液被加热到什么温度时全部气化为饱和蒸汽？ 解：t-x-y 图0.00.20.40.60.81.095100105110115120125oC习题4附图由t -x -y 图可知（1）泡点为114℃，平衡蒸汽的组成为0.54（摩尔分数）；（2）溶液处于汽液混合状态，液相组成为0.24（摩尔分数），气相组成为0.42（摩尔分数）； （3）溶液加热到119℃时全部汽化为饱和蒸汽。
化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案.
化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案6-31 某二元混合物蒸汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为0.75和0.25，在总压为300kPa 条件下被冷凝至40℃，所得的汽、液两相达到平衡。
求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。
已知轻、重组分在40℃时的蒸汽压分别为370kPa 和120kPa 。
解：两相中，720.01203701203000B0A 0B =--=--=p p p p x 888.0300720.03700A A =⨯===x p p p p y设汽相摩尔量为V ，液相摩尔量为L ，总量为F ，则L V F +=Lx Vy Fx F +=由以上两式可得：217.075.0888.072.075.0F F =--=--=x y x x L V 事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。
6-32 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：5077.0F =x ，7201.0F =y 。
用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下：8.2201211031.6lg 0A +-=t p5.2191345080.6lg 0B +-=t p其中压强的单位为Pa ，温度的单位为℃。
试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92℃） 解：（1）混合物中两组分的相对挥发度：49.25077.015077.07201.017201.011F F F F=--=--=x x y y α （2）设进料温度为92℃，则16.28.220921211031.6lg 0A =+-=pkPa 38.1440A =p 762.15.219921345080.6lg 0B =+-=pkPa 83.570B =p由此求得体系的相对挥发度为：496.283.5738.144'0B0A ===p p α 其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92℃。
化工原理(第四版)习题解 第六章 蒸馏
第六章 蒸 馏相平衡【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
)/B kPa )/B kPa )/B kPa )/B kPa 101.33 113.59 38.8 44.40179.19 199.32 74.53 83.33 根据上表数据绘制总压为101.33kPa 时苯一甲苯溶液的-t y x -图及y x -图。
此溶液服从拉乌尔定律。
解 计算式为 计算结果见下表苯-甲苯溶液的t x y --计算数据苯-甲苯溶液的t y x --图及y x -图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图 习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图【6-2】在总压.101325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
试求：(1)在总压.101325kPa 下，溶液中正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬间组成；(2)在总压.101325kPa 下，组成.035x =的溶液，加热到117℃，处于什么状态？溶液加热到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制t y x --图。
(1) 从t y x --图上可知，.035x =时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成.053y =。
(2) .035x =的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成.024x =，汽相组成.040y =。
.035x =的溶液加热到118℃时，全部汽化为饱和蒸气。
习题6-2附图 正庚烷-正辛烷t-y-x 图【6-3】 甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
(1) 试求温度80℃t =、液相组成.05x =（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为.10133kPa 、液相组成.04x =（摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成。
(3) 试求液相组成.06x =、汽相组成.084y =时的平衡温度与总压。
组成均为摩尔分数。
用Antoine 方程计算饱和蒸气压(kPa) 甲醇 .lg ..15749971973623886A p t =-+丙醇 .lg .137514674414193B p t =-+式中t 为温度，℃。
化工原理学习指导-第章-蒸馏-计算题标准答案
化工原理学习指导-第章-蒸馏-计算题答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案6-31 某二元混合物蒸汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为0.75和0.25，在总压为300kPa条件下被冷凝至40℃，所得的汽、液两相达到平衡。
求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。
已知轻、重组分在40℃时的蒸汽压分别为370kPa 和120kPa 。
解：两相中，720.01203701203000B0A 0B =--=--=p p p p x 888.0300720.03700A A =⨯===x p p p p y设汽相摩尔量为V ，液相摩尔量为L ，总量为F ，则L V F +=Lx Vy Fx F +=由以上两式可得：217.075.0888.072.075.0F F =--=--=x y x x L V 事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。
6-32 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：5077.0F =x ，7201.0F =y 。
用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下：8.2201211031.6lg 0A +-=t p5.2191345080.6lg 0B +-=t p其中压强的单位为Pa ，温度的单位为℃。
试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92℃） 解：（1）混合物中两组分的相对挥发度：49.25077.015077.07201.017201.011F F F F=--=--=x x y y α （2）设进料温度为92℃，则16.28.220921211031.6lg 0A =+-=pkPa 38.1440A =p 762.15.219921345080.6lg 0B =+-=pkPa 83.570B =p由此求得体系的相对挥发度为：496.283.5738.144'0B0A ===p p α 其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92℃。
化工原理：第六章蒸馏小结(教案).docx
蒸憾小结
一、定义：利用液体混合物各组分沸点（或挥发度）的不同，经过多次部分汽化与部分冷凝，将液体混合物分离与提纯的过程，称为精馅操作。
二精馅装置及流程
1）塔顶：产品（易挥发性组分）D及回流液L
2）塔底：难挥发性产品W及上升蒸汽W
3）塔内：始终有一股至下而上的蒸汽V及一股
至上而下的液体L ,且两者在每块塔板上进行传质
和传热，结果：上升蒸汽中易挥发组分不断增
加，即y…>y* 下降液体中易挥发组分不断减少, 即x n
塔设备
V X n_i
4）进料位置：塔的中部某处
三、相平衡关系
t-x-y相图（由实验得
出）
1•相图电刊相图（来自“.y相图，常用）
表示方法
（含相对挥）
2.相对挥姬儿l + (a-l)x
4
理论板的概念和恒摩尔流的假设
四
、
理论板的定义：离开该板时气液两相互为平衡。
2.恒摩尔流:
o n Q
(盂)S I
龜棊b)
w <長
£
+a x a H
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Ai+aHH
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I
E E
M
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p x H - 親耀s 蛋垢回co w 撫養蛊泰^W S B 暫F x 训：竄
(益漿)兀―垢回轴*<
5.
6 •板式塔。
化工原理下第六章 蒸馏习题课讨论题
第六章蒸馏习题课讨论题
某车间用一连续精馏塔，分离含苯0.4（摩尔分率，下同）的苯-甲苯混合液，进料量为100 kmol/h，进料状态为汽、液混合进料，其中含液体量为80%。
该塔在塔顶、塔底分别得含苯0.97和含甲苯0.97的产品。
现在精馏段某一板上取样分析，获得上升蒸汽的组成为0.82，下降液体的组成为0.7，并测得该板效率（汽相）为0.65，若该塔在最佳位置进料，操作条件下相对挥发度α可取为2.47，试求：
1.塔顶、塔底的产品流量；
2.塔的操作回流比以及该条件下的最小回流比；
3.若该塔有实际板20块，求该塔的总板效率；
4.精馏段、提馏段的汽相和液相流率；
5.为减小物耗，欲将釜液中苯含量降为0.5%，
①在操作上应采取什么措施，再沸器热负荷变化百分数；
②若对塔实施改造，应增加多少块实际板（效率同上）；
③每年多回收苯多少吨；
④塔两端哪些参数会发生变化，如何变化，有何问题。
化工原理答案
化工原理答案第六章蒸馏11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q线方程分别为y=0.8x+0.19；y=-0.5x+0.675,试求：（1）进料热状况参数q及原料液组成xf；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。
求解：由q线方程y=-0.5x+0.675言q0.5故q=1/3q1又xf0.675故xf=0.675（1-q）=0.675×（1-1/3）=0.45q1因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q线的交点，所以yq=-0.5xq+0.675yq=0.8xq+0.18联立求解xq=0.373yq=0.48912、用逐板排序习题10中泡点进料时减压蒸馏段所须要理论板层数。
在该共同组成范围内均衡关系可以对数抒发为y=0.46x+0.545解：由习题10知xf=0.4、xd=0.95、r=2.6设立塔顶为全凝器，故y1=xd=0.95由平衡关系y1=0.46x1+0.545=0.95得x1=0.88由减压蒸馏段操作方式线方程yn1xr2.60.95xn d xn0.72xn0.26r1r13.63.6得y2=0.72×0.88+0.26=0.89又0.46x2+0.545=0.89得x2=0.75同理y3=0.72×0.75+0.26=0.80又0.46x3+0.545=0.80得x3=0.55y3=0.72×0.55+0.26=0.66又0.46x4+0.545=0.66得x4=0.25∴减压蒸馏段理论板层数为3层，第四层为进料板。
13、在常压连续精馏塔中分离苯－甲苯混合液。
若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分数，下同），塔顶馏出液组成为0.95，釜液组成为0.06，操作回流比为2.6。
试求理论板层数和进料板位置。
平衡数据见例6-2表。
求解：用图解法谋nt在y-x相图上找出xw=0.06、xf=0.50、xd=0.95，对应点为c、e、a。
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第六章 蒸馏相平衡【 6-1 】苯 (A) 和甲苯 (B) 的饱和蒸气压数据如下。
温度 苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压温度 苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压/℃oo/℃oo( p B ) / kPa( p B ) / kPa( p B ) / kPa( p B ) / kPa100 84 104 8810892 96根据上表数据绘制总压为时苯一甲苯溶液的 t - y x 图及 y x 图。
此溶液服从拉乌尔定律。
解计算式为p p B 0 p A 0x 00 , yxp Ap Bp计算结果见下表苯- 甲苯溶液的 tx y 计算数据温度(t ) / ℃p p B 0p A 0xp B 0yxp A 0p101 33 44 40 823113 590 823 0 923. ..84113 59 44 4.101 33... ..101 33 50 60 659 127 59 0 659 0 830 88... 127 59 50 6.101 33. ....101 33 57 60 508 143 720 508 0 721 92. ..143 72 57 6 .101 33 . .. . .101 33 65 66 160 5296..0 376.0 3760 596160 52 65 66 101 33......100101 33 74 53 0 256 179 19 0 256 0 453 ...179 19 74 53 .101 33 . ....104101 33 83 33 0 155199 320 155 0 305...199 32 83 33 .101 33. .. ..108101 33 93 930 058221 190 058 0 127 ...221 19 93 93.101 33. .. ..苯 - 甲苯溶液的 t y x 图及 y x 图，如习题 6-1 附图 1 与习题 6-1 附图 2 所示。
习题 6-1 附图 1苯- 甲苯 t-y-x 图习题 6-1 附图 2苯 - 甲苯 y-x 图【 6-2 】在总压 101.325kPa 下，正庚烷 - 正辛烷的汽液平衡数据如下。
液相中正庚烷的汽相中正庚烷的 液相中正庚烷的摩汽相中正庚烷的摩温度 /℃摩尔分数 (x)温度 /℃尔分数 (x)尔分数 ( y)摩尔分数 ( y)115 105 120110试求： (1) 在总压 101.325kPa 下，溶液中正庚烷为（摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬间组成； (2) 在总压 101.325kPa 下，组成 x 0.35 的溶液，加热到 117℃，处于什么状态？溶液加热到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制 ty x 图。
(1) 从 ty x 图上可知， x 0.35 时的泡点为 113.8 ℃，平衡汽相的瞬间组成y 0.53 。
(2)x 0.35 的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成x 0.24 ，汽相组成y 0.40 。
x 0.35的溶液加热到 118 ℃时，全部汽化为饱和蒸气。
习题 6-2 附图 正庚烷 - 正辛烷 t-y-x 图【 6-3 】 甲醇 (A)- 丙醇 (B) 物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
(1) 试求温度 t 80℃ 、液相组成 x 0.5（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为 101.33kPa 、液相组成 x 0.4 （摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成。
(3) 试求液相组成 x 0.6 、汽相组成 y 0.84时的平衡温度与总压。
组成均为摩尔分数。
用 Antoine 方程计算饱和蒸气压 (kPa)o157499甲醇 lg p A7 19736.238 86.t.o1375 14丙醇 6 74414lg p B.t193式中 t 为温度，℃。
解 (1)t 80℃ ) 时，o181 .1 ， o 50.93kPap AkPa p B p p o Bxo op A p B总压 pp A o p B o x p B o 181 .1 50.93 0.5 50.93 116 kPa汽相组成yp o A x 181.1 0.50 .781p116(2) 已知 p101.33kPa ， x 0.4，求 x 、 yp 101.33kPa 时，甲醇沸点为 64.7 ℃，丙醇沸点为 97.2 ℃，所求汽液相平衡温度必在64.7 ℃与 97.2 ℃之间。
假设 t 75℃o o41kPa计算 p A151.1kPa ， p B液相组成p p B o101.33 41xp B o151.1 0.548 0.4p o A41计算的 x 值大于已知的 x 值，故所假设的温度 t 偏小，重新假设大一点的t 进行计算。
将 3 次假设的 t 与计算的 x 值列于下表， 并在习题 6-3 附图 1 上绘成一条曲线， 可知 x 0.4 时的平衡温度t 79.5℃ 。
习题 6-3 附表计算次数第一次第二次第三次假设t / ℃7580 85 x习题 6-3 附图 1t 79.5℃ 时， p A o177 .9kPa177 9 0 4汽相组成y=0 702p 101.33(3) 已知 x 0.6， y 0.84，求 t ， p计算 p Aoy (1 x) 0.84(1 0.6) 3.5p B ox(1 y) 0.6(1 0.84)待求的温度 t ，就是 p A o / p B o 3.5 时的温度，用试差法计算。
假设t80℃， o 181.1 ， o 50.93 kPap A kPa p B p A o 181.1 3. 556 ，大于p B o50.93温度 t 越小，则 P A o / p B o 就越大，故所假设的 t 偏小。
假设t85℃， o 215.9 ， o 62.75 kPap A kPa p Bp A o 215.9 3. 44p Bo62.75用比例内插法求 p A o / p B o =3.5 时的温度 tt 80 = 3.5 3.556 0.05685 80 3 44 3 556 0 116. . .80 85 80 0 05682 4℃t .0 116 ..在此温度下，o197.2，o56.35kPa ，则p A kPa p B o o197 2A B 3 5p / p56 35..故 t82.4℃为待求的温度总压p p A o x197.2 0.6140 .9kPa y0.84【6-4】甲醇 (A)- 乙醇 (B) 溶液（可视为理想溶液）在温度20℃下达到汽液平衡，若液相中甲醇和乙醇各为l00g ，试计算汽相中甲醇与乙醇的分压以及总压，并计算汽相组成。
已知20℃时甲醇的饱和蒸气压为，乙醇为。
解甲醇和乙醇的摩尔质量分别为32 和 46。
甲醇为易挥发组成，液相组成为x100 / 320．59摩尔分数32100/ 46100 /甲醇分压p A p A o x11.830．59 6.98kPa乙醇分压p B p B o 1 x =5.93 10．59=2.43kPa总压p A B 6.98 2.439.41p p kPa6 98汽相组成y.0 7429 41..【 6-5 】总压为 120kPa，正戊烷 (A) 与正己烷 (B) 汽相混合物的组成为（摩尔分数），冷却冷凝到 55℃，汽液相呈平衡状态。
试求液相量与汽相量之比值（摩尔比）。
此物系为理想物系。
55℃下纯组务的饱和蒸气压分别为o185.18，o 64 .44kPa 。
p A kPa p B解液相组成p p B o12064.44x p A o p B o 0．46185 .18 64.44汽相组成y p A o x = 185.180.460 71 p120.液相量 L 与汽相量 V 之比值L y x s0 710 6..0 786（摩尔比）0 60 46V x s. x ..【 6-6 】利用习题6-1的苯一甲苯饱和蒸气压数据，(1) 计算平均相对挥发度；(2) 写出汽液相平衡方程；(3) 计算 y x 的系列相平衡数据，并与习题6-1 作比较。
解 (1) 80.1 ℃时p A o101 .331p B o38 .82.61 234 6110.6 ℃时2. 2 32101 33..从计算结果可知，温度高，相对挥发度小。
平均12 2.61 2.32 2.46 (2)汽液相平衡方程yx 2.46x1 (1) x 1 1.46x(3) 计算y x 平衡数据，与习题6-1 的计算结果接近。
t / ℃84889296100104108x10 y10【 6-7 】甲醇和丙醇在80℃时的饱和蒸气压分别为和。
甲醇一丙醇溶液为理想溶液。
试求： (1) 80℃时甲醇与丙醇的相对挥发度；(2)在80℃下汽液两相平衡时的液相组成为，试求汽相组成；(3) 计算此时的汽相总压。
解 (1) 甲醇和丙醇在 80℃时的相对挥发度p A o181 .1 p o 3.55650.93B(2)x 0.5x 3 5560 50 781y11..0 5(1 3 5561. ) x( .) .(3)总压p p A o x181.10.5=116kPay=0.781物料衡算及恒摩尔流量假设【 6-8 】由正庚烷与正辛烷组成的溶液在常压连续精馏塔内进行分离。
原料的流量为5000kg/h ，其中正庚烷的质量分数为。
要求馏出液中能回收原料中88%的正庚烷，釜液中正庚烷的质量分数不超过。
试求馏出液与釜液的摩尔流量，及馏出液中正庚烷的摩尔分数。
解先将质量流量换算为摩尔流量，质量分数换算为摩尔分数，再作物料衡算。
正庚烷 (C7 H16 ) 的摩尔质量 M A100kg / kmol ，正辛烷 (C8 H18 ) 的摩尔质量 M B 114kg / kmol 。
0 3.F1000 328x0 30 7...1001140 05.W1000 0566x0 050 95...100114原料的平均摩尔质量为1000.328114 1 0.328109.4kg / kmol原料的摩尔流量F 500045.7／109 4kmol h .将已知数x F 0.328W0.0566 （摩尔分数）及F 45.7kmol / h ，代入馏出液（摩尔分数） 、 x采出率计算式DFW0 328 0 0566xxD..1F x D x W 45 7 x D 0 0566. .并代入馏出液中正庚烷的回收率表达式Dx D0.88Dx D 0 882Fx F 45 7 0 328 ...由式 (1) 与式 (2) 求得馏出液流量 D13.9kmol / h ，馏出液中正庚烷的摩尔分数X D 0.948 。
釜液流量 W F D 45.7 13.9 31.8kmol / h【 6-9 】在压力为 101.325kPa 的连续操作的精馏塔中分离含甲醇30%（摩尔分数）的甲醇水溶液。