化工原理下册部分题

1. 某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=，试求：⑴与此液相组成相平衡的汽相组成y；⑵相对挥发度α。

解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ；

=(P总－40)／（－40）

∴P总=；

y A=x A·P A°／P总=×／=

（２）α=P A°／P B°=／40=

5. 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'='，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。

解:已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段)

∴R/(R+1)=

R= x D / (R+1)= x D=×=

！

两操作线交点时, y=y′x=x′

∴+= x F =

饱和液体进料q=1, x F = x =

提馏段操作线经过点(x W，x W)

∴y′=x w =－x W=

由全塔物料衡算F=D+W F x F = D x D + W x W

D =(x F—x W)/(x D－x W)F

=

∵饱和液体进料

V′=V=L+D=(R+1)D=×=h

-

6. 已知某精馏塔进料组成x F=，塔顶馏出液组成x D=，平衡关系ｙ＝ｘ＋，试求下列二种情况下的最小回流比R min。⑴饱和蒸汽加料；⑵饱和液体加料。解：R min = (x D－y q)/(y q －x q ) (1) ；

y q= x q + (2) ；

y q= qx q/ (q－1)－x f / (q－1) (3)

⑴q=0, 由(3) y q=x f=，由(2) x q = ，

R min = 由(3) x q =x f =，由(2) y q =×+=，

R min= 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50% ,塔顶产品组成x D=95％，产量D=50kmol/h，回流比R=2R min，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α=3。求：(最小回流比) 2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。3.列出该情况下的精馏段操作线方程。解：1. y=αx/[1+(α－1)x]=3x/(1+2x) 泡点进料q=1,

x q = x F = , y q =3×(1+2×=2=

R min / (R min+1)=

：

R min=4/5=

2. V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h

3. y=[R/(R+1)]x + x D / (R+1)=+

12. 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和，采用回流比为最小回流比的倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。(1)求塔顶、底的产品量；(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。

解：（1）F=D+W ，Fx F=Dx D＋Wx W

30=D+W ，30×= D×+W×

∴D= / h W= / h

（2）x q=x F= ，

y q =αx q／[1+ (α—1)x q ] =×[1+ —1)×] =

R min =(x D－y q)／(y q－x q)=—/ —=，

？

R = ×R min =×=

精馏段的操作线方程为：

y = [R / (R+1)]x +x D／（R+1)

= [+1)]x＋/ +1) = +

y1=x D=，

x1=y1／[α－y1(α－1)]= / [—×—1)] =

y2=+ = ，

x2= / [—×] =

18. 用板式精馏塔在常压下分离苯－甲苯溶液，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度为。进料为150kmol／h，组成为（摩尔分率）的饱和蒸汽，回流比为4，塔顶馏出液中苯的回收率为，塔釜采出液中甲苯的回收率为，求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液的组成；（2）精馏段及提馏段操作线方程；（3）回流比与最小回流比的比值。

（4）全回流操作时，塔顶第一块板的气相莫弗里板效率为，全凝器凝液组成为，求由塔顶第二块板上升的汽相组成。

:

解：(1) D·X D = ·F·x F，W·(1－x W) = F·(1－x F ) ×，

D+W = F = 150

D·x D + W·x W = F·x F =150×= 60

W= kmol/h D= kmol/h x D=%

x W = %

(2) 精馏段操作线方程

y (n+1) = x n·R / (R+1)+x D/ (R+1) = n +

提馏段操作线方程为y(n+1)' = L'·x n' / V'－W·x w / V'

q=0，V' = (R+1)D－F，L' = DR，

y(n+1)'= x n'·R·D / [(R+1)D－F]－W·x w / [(R+1)D－F]

—

= n'－

(3) ∵q=0，y e = x F = ，y = α·x / [1+[α－1)x]

∴x e =

R min = (x D－y e) / (y e－x e) = －/－=

R / R min= 4/ =

（4）E mv1= (y1－y2 ) / (y1*－y2 ) =

y1*=α×x1/ [1+[α－1)x1] 全回流时y2 = x1 ，y1 = x D =

∴y1*=·y2 / (1+

∴E mv1= －y2) / [/ (1+－y2 ] =

y2=% (mol%)

#

y2' =78×/ [78×+92×(1－] = % (质量%)

改编：

用板式精馏塔在常压下分离苯－甲苯溶液，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度为。进料为150kmol／h，组成为（摩尔分率）的饱和蒸汽，已知塔顶馏出液的流量为kmol/h，塔顶馏出液中苯的回收率为，回流比为最小回流比的倍，，求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液的组成；（2）塔釜采出液中甲苯的回收率（3）回流比（4）精馏段及提馏段操作线方程；

解：(1) D·X D = ·F·x F，D+W = F = 150

D·x D + W·x W = F·x F =150×= 60

W= kmol/h x D=% x W = %

(2) W·(1－x W) / F·(1－x F ) = ，

(3) ∵q=0，y e = x F = ，y = α·x / [1+[α－1)x] ∴x e =

R min = (x D－y e) / (y e－x e) = －/－=

R / R min= ∴R=4

《

(4) 精馏段操作线方程y (n+1) = x n·R / (R+1)+x D/ (R+1) = n +

提馏段操作线方程为y(n+1)' = L'·x n' / V'－W·x w / V'

q=0，V' = (R+1)D－F，L' = DR，

y(n+1)'= x n'·R·D / [(R+1)D－F]－W·x w / [(R+1)D－F]= n'－

14. 常压连续精馏塔分离二元理想溶液，塔顶上升蒸汽组成

y1=（易挥发组分摩尔分率），在分凝器内冷凝蒸汽总量的1/2（摩尔）作为回流，余下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作塔顶产品，操作条件下，系统平均相对挥发度α=，求：⑴塔顶产品及回流液的组成；⑵由塔顶第二层理论板上升

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