精馏计算题
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求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量L’
答案与评分标准
解：（1）精馏段操作线方程
将已知量R＝3，xD＝0.95代入精馏段操作线方程可得：
即
（3分）
（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量
①已知R＝3，L＝540kmol/h，可得 kmol/h（1分）
②由全塔物料衡算：F=D+W，可得W=F－D=788－180＝608kmol/h（1分）
补充1
在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn＋1为0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度 为2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成yn；（2）流入该板的液相组成xn－1；（3）回流比R。
答案与评分标准
解：（1）求yn可用气液平衡方程由 、xn求出yn
答案与评分标准
解：（1）用逐板计算法求NT精。已知xF＝0.6，xD＝0.9，R＝1.5， 。
①求精馏段操作线方程：
。代入已知量得： （A）（2分）
2气液平衡方程：
由 可得 （B）（2分）
3因假设塔顶为全凝器，故有 （1分）代入（B）式可求出x1，
（1分）将 代入（A）式可求出y2， （1分）再将 代入（B）式求出x2， ＜ （xF＝0.6）（1分），故可知第二块理论板为加料板，精馏段所需理论板数NT精＝2－1＝1块（层）（1分）
（2分）
（3）求R
由 （1分）可解出：2R＝R＋1，R＝1（1分）
（2）求xn－1
①由精馏段操作线方程 ，得
解出xD＝0.85（2分）
②因 ，代入已知量得
，解出 （2分）
补充2
在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R为2.6，若要求易挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D；（2）提馏段操作线方程。
答案与评分标准
解：（1）求釜残液流量W，馏出液流量D
①M苯＝78，M甲苯＝92。泡点进料q＝1，此时V＝V’，V即等于全凝器冷凝蒸汽量，故 （2分）
式中 ＝78×0.95＋92×（1－0.95）＝78.7kg/kmol（1分）
kmol/h（1分）
②由提馏段物料衡算可求出W
kmol/h（1分）
③由全塔物料衡算求D
③泡点进料q＝1，提馏段回流液量 （1分）
④提馏段操作线方程为：
（2分）代入已知量得：
即
（2分）
补充5：
有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液，在泡点温度下进入连续精馏塔。进料组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9；回流比为1.5，全塔效率为0.5。求（1）用逐板计算法求精馏段所需要的理论板数NT精；（2）计算精馏段所需的实际板数NP精。（假设塔顶为全凝器）
F＝D+W
（2分）式中，xF＝0.45，xD=0.95
=1－0.95=0.05，W＝114.ห้องสมุดไป่ตู้kmol/h
联立求解：F=D+114.2
0.45F=0.95D+114.2×0.05可解出D＝91.4kmol/h及F＝205.6kmol/h（2分）
（2）求R
（2分）
补充4：
在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为788kmol/h，泡点进料；馏出液组成为0.95（易挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03；回流比R为3，塔顶回流液量为540kmol/h。
（2）求精馏段所需的实际板数NP精，已知ET＝50％，
（1分）
答案与评分标准
解：（1）求D
据易挥发组分回收率可求出D
，可得 ，解出D＝48.98kmol/h（2分）
（2）提馏段操作线方程
先求L，W， ；已知饱和蒸气进料q＝0
① kmol/h（1分）
② kmol/h（1分）
③由 （1.5分）可得
（1.5分）
④提馏段操作线方程为：q＝0
即 （4分）
补充3：
某连续操作精馏塔，分离苯－甲苯混和液，原料中含苯45％，馏出液中含苯95％，残液中含甲苯95％（以上均为摩尔分数）。塔顶全凝器每小时全凝28000kg蒸汽，液体在泡点下回流。提馏段回流液量为470kmol/h，原料液于泡点进料。求：（1）釜残液和馏出液的流量（W和D）；（2）回流比R
答案与评分标准
解：（1）精馏段操作线方程
将已知量R＝3，xD＝0.95代入精馏段操作线方程可得：
即
（3分）
（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量
①已知R＝3，L＝540kmol/h，可得 kmol/h（1分）
②由全塔物料衡算：F=D+W，可得W=F－D=788－180＝608kmol/h（1分）
补充1
在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn＋1为0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度 为2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成yn；（2）流入该板的液相组成xn－1；（3）回流比R。
答案与评分标准
解：（1）求yn可用气液平衡方程由 、xn求出yn
答案与评分标准
解：（1）用逐板计算法求NT精。已知xF＝0.6，xD＝0.9，R＝1.5， 。
①求精馏段操作线方程：
。代入已知量得： （A）（2分）
2气液平衡方程：
由 可得 （B）（2分）
3因假设塔顶为全凝器，故有 （1分）代入（B）式可求出x1，
（1分）将 代入（A）式可求出y2， （1分）再将 代入（B）式求出x2， ＜ （xF＝0.6）（1分），故可知第二块理论板为加料板，精馏段所需理论板数NT精＝2－1＝1块（层）（1分）
（2分）
（3）求R
由 （1分）可解出：2R＝R＋1，R＝1（1分）
（2）求xn－1
①由精馏段操作线方程 ，得
解出xD＝0.85（2分）
②因 ，代入已知量得
，解出 （2分）
补充2
在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R为2.6，若要求易挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D；（2）提馏段操作线方程。
答案与评分标准
解：（1）求釜残液流量W，馏出液流量D
①M苯＝78，M甲苯＝92。泡点进料q＝1，此时V＝V’，V即等于全凝器冷凝蒸汽量，故 （2分）
式中 ＝78×0.95＋92×（1－0.95）＝78.7kg/kmol（1分）
kmol/h（1分）
②由提馏段物料衡算可求出W
kmol/h（1分）
③由全塔物料衡算求D
③泡点进料q＝1，提馏段回流液量 （1分）
④提馏段操作线方程为：
（2分）代入已知量得：
即
（2分）
补充5：
有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液，在泡点温度下进入连续精馏塔。进料组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9；回流比为1.5，全塔效率为0.5。求（1）用逐板计算法求精馏段所需要的理论板数NT精；（2）计算精馏段所需的实际板数NP精。（假设塔顶为全凝器）
F＝D+W
（2分）式中，xF＝0.45，xD=0.95
=1－0.95=0.05，W＝114.ห้องสมุดไป่ตู้kmol/h
联立求解：F=D+114.2
0.45F=0.95D+114.2×0.05可解出D＝91.4kmol/h及F＝205.6kmol/h（2分）
（2）求R
（2分）
补充4：
在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为788kmol/h，泡点进料；馏出液组成为0.95（易挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03；回流比R为3，塔顶回流液量为540kmol/h。
（2）求精馏段所需的实际板数NP精，已知ET＝50％，
（1分）
答案与评分标准
解：（1）求D
据易挥发组分回收率可求出D
，可得 ，解出D＝48.98kmol/h（2分）
（2）提馏段操作线方程
先求L，W， ；已知饱和蒸气进料q＝0
① kmol/h（1分）
② kmol/h（1分）
③由 （1.5分）可得
（1.5分）
④提馏段操作线方程为：q＝0
即 （4分）
补充3：
某连续操作精馏塔，分离苯－甲苯混和液，原料中含苯45％，馏出液中含苯95％，残液中含甲苯95％（以上均为摩尔分数）。塔顶全凝器每小时全凝28000kg蒸汽，液体在泡点下回流。提馏段回流液量为470kmol/h，原料液于泡点进料。求：（1）釜残液和馏出液的流量（W和D）；（2）回流比R