化工原理习题解答第六章

第6章蒸馏

6-1.苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压数据为

苯的饱和蒸气压 p A /kPa

甲苯的饱和蒸 气压p B / kPa

80.2 101.33 39.99

84.1 113.59 44.4 88.0 127.59 50.6 92.0 143.72 57.6 96.0 160.52 65.66 100 179.19 74.53 104 199.32 83.33 108 221.19 93.93 110.4

233.05

101.33

根据上表数据作101.33kPa 下苯和甲苯溶液的t - y - x 图及y 一 x 图。此溶液服从

拉乌尔定律。 解:

80.2

1.0 1.0 84.1 0.823 0.925 88.0 0.659 0.83 9

2.0 0.508 0.72 96.0 0.376 0.596 100 0.256 0.453 104 0.155 0.304 108 0.058 0.123 110.4

0 0 P - P

B P A

X A 0

0 ； y A X A

P A

F B

6-2 .利用习题6-1的数据

（1 ）计算相对挥发度：•。（2）写出平衡方程式。

3）算出y-x 的一系列平衡数据与习题1作比较 （答：（1） :一2.44,

（ 2） y = 2.44X

） 1 +

1.44x 解:

⑴：■

80.2 2.53 1.0 1 84.1 2.56 0.823 0.919 88.0 2.52 0.659 0.825 92.0 2.50 0.508 0.716 96.0 2.44 0.376 0.595 100 2.40 0.256 0.456 104 2.39 0.155 0.309 108 2.36 0.058 0.131 110.4

2.30

0 0

P A

⑶由〉计算所得的一系列y 、 x 值与习题6-1之值很接近

6-3 .将含24% （摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏 塔中。要求馏出液含95%易挥发组分，釜液含3%易挥发组分。送至冷凝器的蒸气量 为

850kmol h J

，流入精馏塔的回流液量为 670kmol h J 。试求：

（1）每小时能获得多少kmol 的馏出液？多少kmol 的釜液？ （2）回流比R 二丄为多少?

D

(答: D -180kmol h J ， W -608.6kmol h J ； 解：V 二 L • D ，

D 二V -L = 8506741 80moh 」，

R =丄

670

=3.72，

D 180

F 二 D W =1 80 W ，

F X F 二 D X D Wx W 即 0.24F =0.95 180 F -180 0.03，

解

1

F =788.6kmol h ，

W=F —D =7 886—1 8060 85k mo h 。

6-4 .有10000kg h d 含物质A （摩尔质量为78kg kmol ，） 0.3（质量分数，下同） 和含物质B （摩尔质量为90kg kmol ） 0.7的混合蒸气自一连续精馏塔底送入。若 要求塔顶产品中物质 A 的组成为0.95，釜液中物质A 的组成为0.01。试求：（1 ）进 入冷凝器底蒸气流量为多少？以摩尔流量表示。 （2）回流比R 为多少？

（答：（1） V =116kmol h J ; （2） R =1.96 ） 解：F 二 D W ，

10000 4

V

116kmol h ，

86.11

D =

3085.1

二 39.28kmol h 4，

78.53

丄

V 116

V =(R 1)D= R 1

1 =1.96。

D 39.28

6-5 •某连续精馏塔，泡点加料，已知操作线方程如下:

a x 1 亠 i* 1 x

2.44x

1 1.44x

R=3.72 )

FX F 二 DX D WX W ， =3085.1kg h 」，

0.95/78

0.956，

0.95 0.05 ，

78 90 0.3/78

0.33，

0.3 0.7 '

78 90

= 0.956 78 0.044 90 = 78.53，

= 0.33 78 0.67 90 = 86.11,

X D

X F

M D

M F

精馏段y=0.8x，0.172

提馏段y=1.3x_0.018

试求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。

（答：X f -0.38 ; X d =0.86 ; X w=0.06 ; R = 4 ）

解：精馏段操作线的斜率为—=0.8 ,

R+1

二R = 4 ；

精馏段操作线的截距为虽=0.172 o

R+1

=■ X D = 0.86;

提馏段操作线在对角线的坐标为：

y

,

w = x=X W

=X W = 1.3x w - 0.0 1 8,

=X W = 0.06 ；

泡点进料，q线为垂直线，两操作线交点的横坐标为X F ,

y = 0.8X F -0.1 72

y = 1 .3X F - 0.0 1 8,

=x F= 0.38 o

6-6 .要在常压操作的连续精馏塔中把含0.4苯及0.6甲苯的溶液加以分离，以便

得到含0.95苯的馏出液和0.04苯（以上均为摩尔分数）的釜液。回流比为3，泡点进料，进料量为100kmol h J。求从冷凝器回流入塔顶的回流液的流量及自釜升入塔底的蒸气的流量。

（答：L =118.68kmol h」;V =158.24kmol h」）

解：由 F = D W、F X F D X D W&，

0.4 - 0.0439.56kmol h」，

解得：D 二 F X F-X W才。。

X D —X W 0.95—0.04

L =RD =3 39.56 =118.68k m o h」，V —V =（R 1）D =4 39.56 = 158.24k mo lh ' o 6-7 .在连续精馏塔中将甲醇30% （摩尔分数，下同）的水溶液进行分离，以便得到含甲醇95%的馏出液及3%的釜液。操作压力为常压，回流比为 1.0，进料为泡