第五章蒸馏课后习题参考答案(1)
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第五章 蒸馏课后习题参考答案
4.在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。已知原料液流量为100 kmol/h ,组成为(易挥发组分的摩尔分数,下同),若要求釜液组成不大于,馏出液回收率为95% 。试求馏出液的流量和组成。
解:由%95%100,,=⨯=
F
F n D
D n D x q x q η 2分
得h kmol x q x q F F n D D n /5.475.010095.095.0,,=⨯⨯==
1分
又5005.05.47,,,,=+=+=W n W W n D D n F F n q x q x q x q 2分
得h kmol q W n /50,= 1分
因此h kmol q q q W n F n D n /5050100,,,=-=-= 2分
得95.050
5
.47==
D x 2分
5.在连续蒸馏塔中分离含甲醇 (摩尔分数,下同)的甲醇—水溶液,其流量为100 kmol/h ,要求馏出液中甲醇的含量为 ,釜液中甲醇的含量为 ,回流比为 。试求:(1)馏出液的流量;(2)饱和液体进料时,精馏段和提馏段的操作线方程。
解:(1)由100,,,=+=W n D n F n q q q
1分
4545.010003.096.0,,,,,=⨯=+=+=W n D n W W n D D n F F n q q x q x q x q 1分
联立上述两式,解得h kmol q D n /16.45,= h kmol q W n /84.54,= 2分
(2)精馏段操作线方程
27.072.01
6.296
.016.26.2111+=+++=+++=
+n n D n n x x R x x R R y 2分
提馏段操作线方程
h kmol q Rq qq q q F n D n F n L n L n /42.21710016.456.2,,,,,,=+⨯=+=+= 1分 ()()()h kmol q R q q q q D n F n V n V n /58.16216.4516.211,,,,,=⨯+=+=-+= 1分
01.034.158
.16203.084.5458.16242.217,,,,,
,,,,,,,1
-=⨯-=-=+m m V n w W n m V n L n m x x q x q x q q y
2分
6.在连续精馏操作中,已知加料量为100 kmol/h ,其中气-液各半,精馏段和提馏段的操作线方程分别为
y= + 及 y= -
试求操作回流比、原料液的组成、馏出液的流量及组成。
解:由75.01
=+R R
得3=R 1
分 24.01
=+R x D
得96.0=D x 1
分
q 线方程为 F F
F x x x x q x x q q y 21
5.015.05.011+-=---=---=
2分
联立精馏段和提馏段的操作线方程求得两操作线的交点为(,),将其代入q 线方程,得
F x 2505.061875.0+-=可得=F x
2分
又提馏段操作线过(x w , x w )得0125.025.1-=w w x x 1
分
求得05.0=w x
由100,,,=+=W n D n F n q q q 1
分
5656.010005.096.0,,,,,=⨯=+=+=W n D n W W n D D n F F n q q x q x q x q
1分
联立上述两式,解得h kmol q D n /56,= h kmol q W
n /44,=
1分
7.在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。已知精馏段操作线方程为y = + ,提馏段操作线方程为y = - 。若原料液于露点下进入精馏塔中,试求原料液、馏出液和釜液的组成及回流比。
解:由
732.01
=+R R
得7.2=R 2分
24.01
=+R x D
得98.0=D x 2分
又提馏段操作线过(x w , x w )得0187.025.1-=w w x x
1分
求得07.0=w x 1分
联立精馏段和提馏段的操作线方程求得两操作线的交点为(,),又露点下66.0==q F y y 4分
10.在连续操作的板式精馏塔中分离苯—甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为 、 和 ,试求三层板中较低的两层的单板效率 ML E 。操作条件下苯—甲苯混合液的平均相对挥发度可取作。
解:由题可知,255.01=+n x 385.01==+n n x y n n y x ==-575.01
2分
()35.0575
.015.25.2575
.0)1(*=⨯--=--=
n n n y y x αα
2
分 84.035
.0575.0385
.0575.0*
11=--=--=
--n n n n MLn x x x x E
2分 ()2.0385
.015.25.2385
.0)1(11*
1=⨯--=--=
+++n n n y y x αα
2
分
7
.02.0385.0255
.0385.0*111
=--=--=
+++n x x x x E n n n MLn
2分
11.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知进料量为 100kmol/h ,组成为(易挥发组分的摩尔分数,下同),饱和蒸汽进料,塔顶全凝器,泡点回流,馏出液流量为35 kmol/h ,物系的平均相对挥发度为 。已知精馏段操作线方程为y = + 。
试求:(1)提馏段操作线方程;(2)自塔顶第1层板下降的液相组成为时的气相默弗里板效率。 解:由精馏段操作线方程y = + ,可得