精馏例题06
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qx xF y 2 x 1.2 q 1 q 1
两方程交点:xe=0.33, ye=0.55 即为进料组成。 x D ye 0.95 0.55 Rmin 1.82 ye xe 0.55 0.33
xe
例4：用连续精馏塔分离二元理想溶液混合物，已知相 对挥发度α＝3，F=10kmol/h,饱和蒸汽进料，xF=0.5, xD=0.9,泡点回流，R=2Rmin,易挥发组分的回收率为90％, 塔釜为间接蒸汽加热，计算提馏段的上升蒸汽量。 解：平衡线方程：
xW
xF
xD
例3：用一连续精馏塔分离苯－甲苯混合液，原料液中 含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（均为摩尔分率）， 原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1／3（摩尔数 比）苯－甲苯的平均相对挥发度为2.5，试求： （1）原料液气相和液相的组成。（2）最小回流比。 解：q=2／3＝0.67 x 2.5 x y ye 1 ( 1) x 1 1.5 x
代入上式x1= 0.16
y1*与x1成平衡: y1*=2.5×0.16/(1+1.5×0.16)=0.32 0.28 0.21 E mv 0.636 0.32 0.21
例题8：将含有易挥发组分A为0.08的 水溶液，在连续精馏塔中进行精馏， 进料量为1000kmol/h，原料预热到泡 点从塔顶加入。塔顶产品组成为0.16， 釜液组成0.016（以上均为摩尔分率）。 未从塔顶引入回流。塔釜采用直接蒸 汽加热，两组份相对挥发度为4，符 合恒摩尔流假定，塔顶为全凝器。求： （1）塔顶、塔底产品量及加热蒸汽 消耗量。 （2）建立操作线方程。 （3）在上述进料浓度下塔顶馏出液 最大浓度为多少。
tm=(40+75.3)/2=57.7℃
cpm=0.4×2.68×32+0.6×4.19×18＝79.6kJ/kmol﹒℃ q=(rm+cpm△t)/rm=1.073 ⑵ 泡点进料：q=1 ⑶ 饱和蒸汽进料： q=0
例2：某连续精馏操作中，已知操作线方程如下： 精馏段：y=0.723x+0.263
(3) 饱和气进料 q=0 V’=V－F(1－q)=V－F F＝D+W＝200+352.9＝552.9kmol/h V’＝900－552.9=347.1kmol/h
例题7：精馏塔由一块实际板和塔 釜组成，A,B混合液预热到泡点由 x y1 F 塔顶连续加入塔内，原料液组成 为0.20，馏出液组成为0.28，釜液 x1 yW 组成为0.095，已知系统的相对挥 发度为2.5。求：⑴若以1kmol进 料为基准，上升蒸汽量为多少？ ⑵该实际板的板效率Emv为多少？ 解：(1) V =D F=D+W FxF=DxD+Wxw 解得：V =0.57kmol yn yn 1 (2)
x y 1 ( 1) x
2 e
2.445x 3.51xe 0.957 0 xe 0.366 ye 0.59
q线斜率：
( ye xF ) (0.59 0.44) q 2.03 q 1 x F xe 0.44 0.366 q 0.67
x1=0.78
R xD y2 x1 R1 R1 1.74 0.9 0.78 0.82 2.74 2.74
xW
xF xD
例题6：某二元理想溶液，易挥发组分A的含量为 0.35，（摩尔分率，下同），将此饱和液体送入 一连续精馏塔中，塔顶产品A的组成为0.95，塔底 产品A的组成为0.01。进入冷凝器的蒸汽量为 900kmol/h，流入精馏塔的回流液为700kmol/h。
(另解：精线与对角线交点 x=0.825+0.17 , x=0.97 ) F=D+W W=60kmol/h
FxF=DxD+WxW
xw=0.2
(2) V=L+D=(R+1)D=228.6kmol/h
(3) 饱和汽进料 q=0
V=V +(1-q)F=V +F V =128.6kmol/h (4)
L W y x xW V V L L RD 4.714 40 188.6 188.6 60 y x 0.0191 128.6 128.6 y 1.466x 0.0089
（3）R=0 XF=0.08 如图 ye=ymax
ye
xF
xF 4 0.08 ye 0.258 1 ( 1) xF 1 3 0.08
Ymax=0.258
例题9：用精馏塔分离苯－甲苯溶液，塔釜用间接蒸汽 加热，塔顶用全凝器。进料为100kmol/h,含苯40％ （摩尔分数）的饱和蒸汽。塔顶产品量为40kmol/h,已 知精馏段操作线方程为y=0.825x+0.17,计算：
解：q=1
xe ye 0.714 1 ( 1) xe x D ye Rmin ye x e 0.9 0.714 0.87 0.714 0.5
xe=xf=0.5
xW
xF
xD
R=2Rmin=1.74
y1=xD=0.9
x1 y1 0.9 1 ( 1) x1
求：（1）塔顶塔底产品量为多少（kmol/h）;
(2)操作回流比为多少；
（3）若改为饱和蒸汽进料，塔釜上升蒸汽量 为多少？
解：(1) D=V-L=200kmol/h 物料衡算：F=D+W FXF=DXD+WXW
D( x D xF ) W 352.9kmol / h xF xw
(2) R=L/D=700/200=3.5
q线方程：y=xF=0.40
(5)
y1 y2 EmV 1 y1 y2
y1 x D 0.97 y2 0.825x1 0.17 0.948
x 2.5 0.943 y 0.9764 1 1 x1 1 1.5 0.943 0.97 0.948 E mV 1 0.7746 0.9764 0.948
1
例10：用连续精馏塔分离由A、B组成的理想溶液， 原料中含A＝0.44，馏出液中含A＝0.957（以上均 为摩尔分率）。已知溶液的相对挥发度为2.5，最小 回流比为1.63，试说明原料的热状况并计算q值。
解：
Rmin
x D ye ye x e
2.5 x ye 1 1.5 x
（1）塔顶和塔底产品的组成；
（2）塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量； （3）塔底每小时上升的蒸汽量； （4）提馏段操作线方程和q线方程； （5）若物系的相对挥发度为2.5，由第一块板下流的 液相含苯94.3％，求第一块塔板以气相组成表示的板 效率Emv。
解：（1）
R 0 .8 2 5 R1 R 4 .7 1 4 xD 0 .1 7 R1 x D 0 .9 7
原料为气液混合进料。
ye
xe
例11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该 物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35，饱 和蒸汽加料。 塔顶采出率D/F=40%，精馏段操作线方 程y=0.75x+0.20，求：
1、提馏段操作线方程； 2、若塔顶第一块板下降的液体组成为0.7，求该 板的气相默夫里效率。
x 3x y 1 ( 1) x 1 2 x
露点进料，q线方程：y=xf=0.5 联立两方程得：ye=0.5, xe=0.25
Rmin
x D ye 0.9 0.5 1.6 ye xe 0.5 0.25
xW
xF
xD
R=2Rmin=3.2
V =V－（1－q）F
精馏例题
例1：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水 0.6(均为摩尔分率)的溶液,由平衡数据知原料液的泡 点为75.3℃,甲醇的汽化潜热为1055kJ/kg,水的汽化 潜热为2320 kJ/kg，求以下各种进料状态下的q值： ⑴进料温度为40℃；⑵泡点进料；⑶饱和蒸汽进料。
解: ⑴ rm=0.4×1055×32＋0.6×2300×18＝38560kJ/k
解： （1）F=W=1000kmol/h D=V0 F+V0=D+W V0y0+FxF=DxD+WxW 解得：D=400kmol/h V0=400kmol/h
（2）对塔内任意截面与塔底间作物料衡算： V0y0+Lx=Vy+Wxw L=F=1000 V0=V=400 得操作线方程：y=2.5x-0.04
L y n 1 V xn W x 2 x 0 . 05 w V
2、
y1 x D
y2 0.75 0.7 0.2 0.725
x1 2.5 0.7 y1* 0.854 1 ( 1 ) x1 1 1.5 0.7
y1 y 2 0.80 0.725 0.58 E mv 1 0.854 0.725 y* y 1 2
例2 在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混 合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进 料平均组成xF=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔 顶组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的 96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计 算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出 提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块 板上，上升蒸汽的组成为多少？ 解：(1)
xD
xW
Emv
y yn 1
n
y1 yw y1 yw
y1 x D 0.28
yW与xw 平衡
xW 2.5 0.095 yW 0.21 1 ( 1) xW 1 1.5 0.095 L W x1 与yw 为操作关系: yW x1 xw V V L=F=1kmol V=D=0.57kmol W=F-D=0.43kmol
V =(R+1)D
V =(R+1)D－F
DxD 0.9 Fx F
D=0.9×10×0.5／0.9=5kmol/h
V =(3.2+1) ×5－10=11kmol/h
例5：若用一精馏塔分离A、B两组份的理想溶液，原 料液为饱和液,xf=0.5。塔顶为全凝器，饱和液回流。 XD=0.9,回流比R=2Rmin。物系相对挥发度为2.5。计算 从塔顶算起，第二块理论板上的气相组成。
提馏段：y=1.25x－0.0137 若原料液于露点温度下进入塔内，试求原料液、 馏出液和釜残液的组成及回流比。
解：
R 0.723 R1
R=2.61
x D 0.95
xD 0.263 R1
提馏段操作线与对角线交点 坐标为： y=x=xw 故 xw=0.0748 由两操作线交点得： 0.723x+0.203＝1.25x-0.0137 x＝ 0.535 y＝ 0.65 q线为水平线 xF＝ y＝ 0.65
解：
R 1、 0.75 R 3 R1
xD 0.20 x D 0.8 R1
D x F xW 0.4 xW 0.05 F x D xW
设原料液流量F=100kmol/h
q0
Fra Baidu bibliotek
L L qF V V ( 1 q )F
提馏段操作线方程
L L RD 120kmol / h V V F 60kmol / h
1 D
DxD D 0.96 0.361 FxF Dx F D 0.96 0.35 D
0 .96 , x x F w f FxF x D xw F 0.93
0.361
0.35 0.361 0.93 xw 0.0223 1 0.361
2
y
ax 1 a 1 x
a 0.272 0.428 1 a 1 0.272
a 2
2x 平衡线方程为： y 1 x
在汽、液混合进料中， q可视为液相所占分率
FxF FqxF F 1 q yF
两方程交点:xe=0.33, ye=0.55 即为进料组成。 x D ye 0.95 0.55 Rmin 1.82 ye xe 0.55 0.33
xe
例4：用连续精馏塔分离二元理想溶液混合物，已知相 对挥发度α＝3，F=10kmol/h,饱和蒸汽进料，xF=0.5, xD=0.9,泡点回流，R=2Rmin,易挥发组分的回收率为90％, 塔釜为间接蒸汽加热，计算提馏段的上升蒸汽量。 解：平衡线方程：
xW
xF
xD
例3：用一连续精馏塔分离苯－甲苯混合液，原料液中 含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（均为摩尔分率）， 原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1／3（摩尔数 比）苯－甲苯的平均相对挥发度为2.5，试求： （1）原料液气相和液相的组成。（2）最小回流比。 解：q=2／3＝0.67 x 2.5 x y ye 1 ( 1) x 1 1.5 x
代入上式x1= 0.16
y1*与x1成平衡: y1*=2.5×0.16/(1+1.5×0.16)=0.32 0.28 0.21 E mv 0.636 0.32 0.21
例题8：将含有易挥发组分A为0.08的 水溶液，在连续精馏塔中进行精馏， 进料量为1000kmol/h，原料预热到泡 点从塔顶加入。塔顶产品组成为0.16， 釜液组成0.016（以上均为摩尔分率）。 未从塔顶引入回流。塔釜采用直接蒸 汽加热，两组份相对挥发度为4，符 合恒摩尔流假定，塔顶为全凝器。求： （1）塔顶、塔底产品量及加热蒸汽 消耗量。 （2）建立操作线方程。 （3）在上述进料浓度下塔顶馏出液 最大浓度为多少。
tm=(40+75.3)/2=57.7℃
cpm=0.4×2.68×32+0.6×4.19×18＝79.6kJ/kmol﹒℃ q=(rm+cpm△t)/rm=1.073 ⑵ 泡点进料：q=1 ⑶ 饱和蒸汽进料： q=0
例2：某连续精馏操作中，已知操作线方程如下： 精馏段：y=0.723x+0.263
(3) 饱和气进料 q=0 V’=V－F(1－q)=V－F F＝D+W＝200+352.9＝552.9kmol/h V’＝900－552.9=347.1kmol/h
例题7：精馏塔由一块实际板和塔 釜组成，A,B混合液预热到泡点由 x y1 F 塔顶连续加入塔内，原料液组成 为0.20，馏出液组成为0.28，釜液 x1 yW 组成为0.095，已知系统的相对挥 发度为2.5。求：⑴若以1kmol进 料为基准，上升蒸汽量为多少？ ⑵该实际板的板效率Emv为多少？ 解：(1) V =D F=D+W FxF=DxD+Wxw 解得：V =0.57kmol yn yn 1 (2)
x y 1 ( 1) x
2 e
2.445x 3.51xe 0.957 0 xe 0.366 ye 0.59
q线斜率：
( ye xF ) (0.59 0.44) q 2.03 q 1 x F xe 0.44 0.366 q 0.67
x1=0.78
R xD y2 x1 R1 R1 1.74 0.9 0.78 0.82 2.74 2.74
xW
xF xD
例题6：某二元理想溶液，易挥发组分A的含量为 0.35，（摩尔分率，下同），将此饱和液体送入 一连续精馏塔中，塔顶产品A的组成为0.95，塔底 产品A的组成为0.01。进入冷凝器的蒸汽量为 900kmol/h，流入精馏塔的回流液为700kmol/h。
(另解：精线与对角线交点 x=0.825+0.17 , x=0.97 ) F=D+W W=60kmol/h
FxF=DxD+WxW
xw=0.2
(2) V=L+D=(R+1)D=228.6kmol/h
(3) 饱和汽进料 q=0
V=V +(1-q)F=V +F V =128.6kmol/h (4)
L W y x xW V V L L RD 4.714 40 188.6 188.6 60 y x 0.0191 128.6 128.6 y 1.466x 0.0089
（3）R=0 XF=0.08 如图 ye=ymax
ye
xF
xF 4 0.08 ye 0.258 1 ( 1) xF 1 3 0.08
Ymax=0.258
例题9：用精馏塔分离苯－甲苯溶液，塔釜用间接蒸汽 加热，塔顶用全凝器。进料为100kmol/h,含苯40％ （摩尔分数）的饱和蒸汽。塔顶产品量为40kmol/h,已 知精馏段操作线方程为y=0.825x+0.17,计算：
解：q=1
xe ye 0.714 1 ( 1) xe x D ye Rmin ye x e 0.9 0.714 0.87 0.714 0.5
xe=xf=0.5
xW
xF
xD
R=2Rmin=1.74
y1=xD=0.9
x1 y1 0.9 1 ( 1) x1
求：（1）塔顶塔底产品量为多少（kmol/h）;
(2)操作回流比为多少；
（3）若改为饱和蒸汽进料，塔釜上升蒸汽量 为多少？
解：(1) D=V-L=200kmol/h 物料衡算：F=D+W FXF=DXD+WXW
D( x D xF ) W 352.9kmol / h xF xw
(2) R=L/D=700/200=3.5
q线方程：y=xF=0.40
(5)
y1 y2 EmV 1 y1 y2
y1 x D 0.97 y2 0.825x1 0.17 0.948
x 2.5 0.943 y 0.9764 1 1 x1 1 1.5 0.943 0.97 0.948 E mV 1 0.7746 0.9764 0.948
1
例10：用连续精馏塔分离由A、B组成的理想溶液， 原料中含A＝0.44，馏出液中含A＝0.957（以上均 为摩尔分率）。已知溶液的相对挥发度为2.5，最小 回流比为1.63，试说明原料的热状况并计算q值。
解：
Rmin
x D ye ye x e
2.5 x ye 1 1.5 x
（1）塔顶和塔底产品的组成；
（2）塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量； （3）塔底每小时上升的蒸汽量； （4）提馏段操作线方程和q线方程； （5）若物系的相对挥发度为2.5，由第一块板下流的 液相含苯94.3％，求第一块塔板以气相组成表示的板 效率Emv。
解：（1）
R 0 .8 2 5 R1 R 4 .7 1 4 xD 0 .1 7 R1 x D 0 .9 7
原料为气液混合进料。
ye
xe
例11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该 物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35，饱 和蒸汽加料。 塔顶采出率D/F=40%，精馏段操作线方 程y=0.75x+0.20，求：
1、提馏段操作线方程； 2、若塔顶第一块板下降的液体组成为0.7，求该 板的气相默夫里效率。
x 3x y 1 ( 1) x 1 2 x
露点进料，q线方程：y=xf=0.5 联立两方程得：ye=0.5, xe=0.25
Rmin
x D ye 0.9 0.5 1.6 ye xe 0.5 0.25
xW
xF
xD
R=2Rmin=3.2
V =V－（1－q）F
精馏例题
例1：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水 0.6(均为摩尔分率)的溶液,由平衡数据知原料液的泡 点为75.3℃,甲醇的汽化潜热为1055kJ/kg,水的汽化 潜热为2320 kJ/kg，求以下各种进料状态下的q值： ⑴进料温度为40℃；⑵泡点进料；⑶饱和蒸汽进料。
解: ⑴ rm=0.4×1055×32＋0.6×2300×18＝38560kJ/k
解： （1）F=W=1000kmol/h D=V0 F+V0=D+W V0y0+FxF=DxD+WxW 解得：D=400kmol/h V0=400kmol/h
（2）对塔内任意截面与塔底间作物料衡算： V0y0+Lx=Vy+Wxw L=F=1000 V0=V=400 得操作线方程：y=2.5x-0.04
L y n 1 V xn W x 2 x 0 . 05 w V
2、
y1 x D
y2 0.75 0.7 0.2 0.725
x1 2.5 0.7 y1* 0.854 1 ( 1 ) x1 1 1.5 0.7
y1 y 2 0.80 0.725 0.58 E mv 1 0.854 0.725 y* y 1 2
例2 在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混 合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进 料平均组成xF=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔 顶组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的 96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计 算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出 提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块 板上，上升蒸汽的组成为多少？ 解：(1)
xD
xW
Emv
y yn 1
n
y1 yw y1 yw
y1 x D 0.28
yW与xw 平衡
xW 2.5 0.095 yW 0.21 1 ( 1) xW 1 1.5 0.095 L W x1 与yw 为操作关系: yW x1 xw V V L=F=1kmol V=D=0.57kmol W=F-D=0.43kmol
V =(R+1)D
V =(R+1)D－F
DxD 0.9 Fx F
D=0.9×10×0.5／0.9=5kmol/h
V =(3.2+1) ×5－10=11kmol/h
例5：若用一精馏塔分离A、B两组份的理想溶液，原 料液为饱和液,xf=0.5。塔顶为全凝器，饱和液回流。 XD=0.9,回流比R=2Rmin。物系相对挥发度为2.5。计算 从塔顶算起，第二块理论板上的气相组成。
提馏段：y=1.25x－0.0137 若原料液于露点温度下进入塔内，试求原料液、 馏出液和釜残液的组成及回流比。
解：
R 0.723 R1
R=2.61
x D 0.95
xD 0.263 R1
提馏段操作线与对角线交点 坐标为： y=x=xw 故 xw=0.0748 由两操作线交点得： 0.723x+0.203＝1.25x-0.0137 x＝ 0.535 y＝ 0.65 q线为水平线 xF＝ y＝ 0.65
解：
R 1、 0.75 R 3 R1
xD 0.20 x D 0.8 R1
D x F xW 0.4 xW 0.05 F x D xW
设原料液流量F=100kmol/h
q0
Fra Baidu bibliotek
L L qF V V ( 1 q )F
提馏段操作线方程
L L RD 120kmol / h V V F 60kmol / h
1 D
DxD D 0.96 0.361 FxF Dx F D 0.96 0.35 D
0 .96 , x x F w f FxF x D xw F 0.93
0.361
0.35 0.361 0.93 xw 0.0223 1 0.361
2
y
ax 1 a 1 x
a 0.272 0.428 1 a 1 0.272
a 2
2x 平衡线方程为： y 1 x
在汽、液混合进料中， q可视为液相所占分率
FxF FqxF F 1 q yF