化工原理精馏习题

3.某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：

精馏段 16.080.0+=x y 提馏段 02.040.1-=x y

若进料时，原料为气液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。

分析：若求产品产率，必须确定塔顶产品,塔底产品和进料的组成。将精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别与对角方程联立，即可确定塔顶，塔底组成。而进料组成可由两个操作线方程与进料方程联解求得

4. 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为０．９５，釜液组成为０．０５．料液的处理量为１００h kmol /．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求：

（1）提馏段上升蒸气量；

（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

分析：欲解提馏段的蒸气量v '，须先知与之有关的精馏段的蒸气量V 。而V 又须通过D R V )1(+=才可确定。可见，先确定最小回流比min R ，进而确定R 是解题的思路。

5.在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体，其组成为0.5，要求塔顶馏出液组成不小于0.95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分A 的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为 2.5,操作回流比min 5.1R R =。当馏出液流量为100h kmol /时，试求：

（1） 塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成；

（2） 提馏段上升的气体量。

分析：因为出分凝器的冷凝液L 与未液化的蒸气0V 成相平衡关系，故分凝器相当一层理论塔板。应注意，自分凝器回流塔内的液相组成0x 与自全凝器出来的产品组成D x 不同。

6.在一常压连续精馏塔中分离二元理想混合物。塔顶上升的蒸气通过分凝器后，3/5的蒸气冷凝成液体作为回流液，其浓度为0.86。其余未凝的蒸气经全凝器后全部冷凝为塔顶产品，其浓度为0.9（以上均为轻组分A 的摩尔分数）。若已知回流比为最小回流比的1.2倍，当泡点进料时，试求：

（1） 第1块板下降的液体组成；

（2） 料液的组成。

分析：抓住分凝器中气液相组成为平衡关系，而回流液组成与第1块板上升蒸气为物料平衡（即精馏段操作线）关系，此题可顺利求解。

3.某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：

精馏段 16.080.0+=x y 提馏段 02.040.1-=x y

若进料时，原料为气液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。

分析：若求产品产率，必须确定塔顶产品,塔底产品和进料的组成。将精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别与对角方程联立，即可确定塔顶，塔底组成。而进料组成可由两个操作线方程与进料方程联解求得

解：联解 16.080.0+=x y 及 x y =

得塔顶产品组成 80.0==x x D

再联解 02.040.1-=x y 及 x y =

得塔底产品组成部分 05.0==x x W

再联解 16.080.0+=x y 及 02.040.1-=x y

得 3.0=x ,4.0=y

将此代入q 线方程，且由题巳知2

1=q 11---=q x x q q y F 1

5.03.015.05.04.0---=F x 解得 35.0=F x 由全塔物料衡算式 W D F +=

及全塔轻组分物料衡算式 W D F Wx Dx Fx +=

知塔顶产品产率 %404.005

.080.005.035.0==--=--=W D W F x x x x F D 塔底产品产率

%606.04.01==-=-=F

D F F W 由精馏段操作线方程斜率80.01=+R R 解得 4=R 4. 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为０．９５，釜液组成为０．０５．料液的处理量为１００h kmol /．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求：

（1）提馏段上升蒸气量；

（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

分析：欲解提馏段的蒸气量v '，须先知与之有关的精馏段的蒸气量V 。而V 又须通过D R V )1(+=才可确定。可见，先确定最小回流比min R ，进而确定R 是解题的思路。

理想体系以最小回流比操作时，两操作线与进料方程的交点恰好落在平衡线上，所以只

须用任一操作线方程或进料方程与相平衡方程联立求解即可。

解：（１）由相平衡方程 x

x x x y 213)1(1+=-+=αα 及进料方程 11

5.05.015.05.011+-=---=---=x x q x x q q y F 联立解得 22x ＋x 2＋１＝０ 4842+±-=

x 取 367.0=q x 则 633.0213=+=q q

q x x y

23.137

.063.063.095.0min =--=--=q q q

D x y y x R R=722.14.1min =R 再由物料衡算方程 W D F += 及 W W F Wx Dx Fx +=

解得 h kmol D /50= h kmol D F W /50=-=

h

kmol F V F q V V h

kmol D R V /1.86501.1365.0)1(/1.13650)1722.1()1('=-=-=--==+=+=

（2）已知95.01==D x y 由相平衡关系 86.0)1(1

11=--=y y x αα 再由精馏段操作线方程解得

88.01

722.195.086.01722.1722.11112=++⨯+=+++=R x x R R y D 5.在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体，其组成为0.5，要求塔顶馏出液组成不小于0.95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分A 的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为 2.5,操作回流比min 5.1R R =。当馏出液流量为100h kmol /时，试求：

（3） 塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成；

（4） 提馏段上升的气体量。

分析：因为出分凝器的冷凝液L 与未液化的蒸气0V 成相平衡关系，故分凝器相当一层理论塔板。应注意，自分凝器回流塔内的液相组成0x 与自全凝器出来的产品组成D x 不同。

解：（1）由平衡方程及泡点进料时 5.0=q x

714.05

.05.115.05.2)1(1=⨯+⨯=-+=q q

q x a ax y