化工原理-精馏习题课 (1)
化工原理-14-第九章-蒸馏-习题
解：①未漏气
P
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
p
0 A
x
A
p
0 B
1 xA
则： xA
P pB0
p
0 A
pB0
A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得：
乙苯 苯乙烯
A 9.3993 9.3991
B 3279.47 3328.57
C -59.95 -63.72
3
ln p0 A B T C
式中p0单位：bar；T的单位K
V ' xe2 xW
0.2 0.05
24
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
W2
两阶段总平均组成：
yT
W1x1 W3 x3 W1 W3
x1
W3 W1
x3
1 W3
0.6 0.7 0.5297 1 0.7
0.764
W1
12
结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓 度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与 残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出 物（第一阶段得到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只 有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液 体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续 化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的 简单蒸馏。
化工原理-精馏习题课
第一章蒸馏1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q线方程的表达形式并能进行计算；2、能根据物料进料状况列出q线方程并用于计算，从而根据q线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q，y q），再进一步计算出最小回流比R min；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q线方程式x=x F，即x q=x F；而饱和蒸汽进料时，q线方程式y=x F，即y q=x F。
3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。
习题1：书上P71页课后习题第5题；分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。
在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，①子量②③子量④问题了。
习题2其中x q，y qx q=x F；q线方程，习题3液平衡方程，而全凝器没有这个性质。
所以根据题目首先还是列出已知条件（提醒：大家在读题的时候一定要注意题目给出的是质量分数还是摩尔分数，本题是摩尔分数相对比较简单，如果是质量分数的话一定要先转换成摩尔分数）这里大家要注意，因为我们分析知道分凝器相当于一块塔板，但是题目中已经告诉我们精馏塔塔顶第一层板的液相组成，所以分凝器的塔板编号就不能是第一块，而一般我们对塔板编号是从塔顶往塔底编号，所以这里我们就假设分凝器是第零块塔板，下标用“0”代替，所以根据题目来说我们就知道分凝器向塔内提供的回流液就是分凝器上的液相组成，而分凝器上的气相则进入了全凝器，也就是说进一步分析题目，已知是泡点进料，根据上面几题分析，可知q=1，q线方程式x=x F，所以由此我们还可以知道以上就是我们根据题目所知道的条件②但是根据最小回流比的求算公式min D qq q x x R y x -=-我们可以知道要求最小回流比还缺少y q ，而要求它则必须知道气液平衡方程，然后代入x q 来求解，因此此处最重要的就是求出气液平衡方程，即：这样实际上就是要求相对挥发度α，因此必须找到某一块塔板上符合气液平衡的气液相组成数据代进这个方程就可以，而从上面分析我们就知道，分凝器上的数据恰好符合这一要求，所以把分凝器的数据（x 0，y 0）代入就可以求出α，也就是然后把0.5q x =代入上面气液平衡方程求出y q ，再代入最小回流比方程就可以求出最小回流比了。
化工原理(华理)-精馏- [考研大题]
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12、最小回流比Rmin与NT=∞ 平衡线与操作线出现挟点(恒浓区)，该 处需无穷理论板NT=∞，对于指定的分离程 度而言，回流比达到最小
Rmin x − ye = D y e − xe
α x1 2.47 x1 = 1 + (α − 1) x1 1 + 1.47 x1
E mv =
y1 − y2 0.98 − x1 = = 0.6 2.47 x1 y1* − y2 − x1 1 + 1.47 x1
6
2013/6/5
L' = L + q1 F1 V ' = V − (1 − q1 )F1
ห้องสมุดไป่ตู้
F1, xF1, q1
V′ L′ y
F2, xF2, q2
V′′ L′′
F2, xF2, q2
V′′ L′′
d2 f2
从上到下，操 作线斜率依次 增大。
x
L′′ = L′ + q 2 F2 V ′′ = V ′ − (1 − q 2 ) F2
=
c
q=0 q<0
WxW RD + qF x n −1 − (R + 1) D − (1 − q) F (R + 1) D − (1 − q) F
b xW x x F xD
L = L + qF V = V − (1− q)F
2
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9、计算理论板数的方法 1)方程组联立求解法 2)逐板计算法 3)图解法
xwmin
xf xDmax
C
x wmin
x f xDmax
(a)或(c)为物料衡算限制
(c)
(b)为分离能力限制
化工原理--精馏习题及答案
一．选择题1． 蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。
6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶气相；B 塔顶液相；C 塔底气相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。
BA 气相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（ ）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则 （ ）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的大小无法确定12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。
化工原理精馏大题
1. 用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为0.4（摩尔分率，下同），馏出液组成为0.9，残液组成为0.1，相对挥发度为2.5，饱和液体进料。
塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。
操作回流比为3。
试求：（1）馏出液及残液量；（2）塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol？（3）离开塔釜上一块理论板液相组成为多少？2.在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，q线方程式为y=-0.5x+1.5xF，xW=0.05，试求：(1)回流比R、馏出液组成xD；(2)进料液的q 值；(3)当进料组成xF=0.44、塔釜间接蒸汽加热时，提馏段操作线方程。
3.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xD=95%，产量D=50kmol/h，塔釜间接蒸汽加热。
回流比R=2Rmin，设全部塔板均为理论板，以上组成均为摩尔分率。
相对挥发度为3。
求（1）最小回流比Rmin；（2）精馏段和提馏段的上升蒸汽量；（3）列出该情况下提馏段操作线方程。
4.用连续精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，泡点进料，塔顶馏出量为75kmol/h ，在塔釜温度下，釜液的汽化潜热为41900kJ/kmol ，精馏段操作线方程为y=0.72x+0.25。
已知在操作条件下加热水蒸汽的汽化潜热为2140kJ/kg 。
（1）试求加热蒸汽消耗量，kg/h ；（2）若精馏塔在全回流下操作，已知釜液的组成为0.01（摩尔分率），物系的平均相对挥发度为2，试求釜上方第一块板下流的液相组成。
塔釜可视为一块理论板。
5.分离苯一甲苯混合液，原料液中含苯0.5（摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液中要求含苯0.95，塔顶用分凝器一全凝器流程（如图），测得塔顶回流液中含苯0.88，离开塔顶第一层理论板的液体含苯0.79，求：(1) 操作条件下平均相对挥发度 ；（2) 操作回流比R ； (3) 最小回流比Rmin 。
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
化工原理第五章 精馏 答案
五蒸馏习题解答1解:(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p以t=90℃为例,x A=/=y A=1008×760=t℃90100110120130x10y10(1+10(2)用相对挥发度计算x-y值:y=αx/[1+(α-1)x]式中α=αM=1/2(α1+α2)∵α=p A0/p B0α1=760/= ;α2=3020/760=∴αM=1/2(α1+α2)=1/2+=y=(1+由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:1 题附图2解:(1)求泡点:在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃lgp A0= p A0==[mmHg]lgp B0= p B0==[mmHg]×+×=595≈600mmHg∴泡点为87℃,气相平衡组成为y=p A /p=p A 0x A /P=×600= (2)求露点:露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A +x B =1或p A /p A 0+p B /p B 0=1 式中 p A =×760=304[mmHg]; p B =×760=456[mmHg]求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A 0= (103+= ∴p A 0=[mmHg]lgp B 0= ∴p B 0=[mmHg] 于是 :304/+456/=<1再设露点为102℃,同时求得p A 0=; p B 0= 304/+456/=≈1 故露点为102℃,平衡液相组成为 x A =p A /p A 0=304/= 3解:(1)x A =(p 总-p B 0)/(p A 0-p B 0) =(p 总-40)/ ∴p 总= y A =x A ·p A 0/p=×= (2)α=p A 0/p B 0=40= 4解: (1) y D =αD =(y/x)A /(y/x)B =(y D⎰-12x x xy dx: F=D+WFx F =Dx D +Wx W 已知x F =,x D =,x W =,解得:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=回收率 Dx D /Fx F =×=% 残液量求取:W/D=F/D-1=1/=∴W==(V-L)=(850-670)=[kmol/h] 8解:(1) 求D 及W,全凝量V F=D+WFx F =Dx D +Wx Wx F =,x D =,x W =(均为质量分率) F=100[Kg/h],代入上两式解得:D=[Kg/h]; W=[Kg/h]由恒摩尔流得知:F78+92)=V78+92)[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m=1/(a A/M A+a B/M B)]解得V=87[Kg/h] 由于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V即为冷凝量,(2) 求回流比RV=D+L ∴L=V-D==[Kg/h]R=L/D==(因为L与D的组成相同,故亦即为摩尔比)(3) 操作线方程.因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)式中x D应为摩尔分率x D =( x D /M A)/[x D /M A+(1-x D )/M B]=78)/78+92)=∴y n+1=+= +操作线方程为:y n+1 = +9解:y=[R/(R+1)]x+x D /(R+1)(1) R/(R+1)= R=+ R==3(2) x D /(R+1)= x D /(3+1)= x D =(3) q/(q-1)= q=+ q==(4) +=+ '+= '+×'=× x q '=(5)0<q<1 原料为汽液混合物10解:(1) 求精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L,提馏段上升蒸汽量V'和下降的液体量L'.进料平均分子量: Mm=×78+×92=F=1000/=[Kmol/h]Fx F =Dx D +Wx WF=D+W×=D×+∴D=[Kmol/h]W=[Kmol/h]R=L/D, ∴L=×=[Kmol/h]V=(R+1)D=×=[Kmol/h]平均气化潜热r=30807×+33320×=[KJ/Kmol]从手册中查得x F =时泡点为95℃,则:q=[r+cp(95-20)]/r=+×75)/=∴L'=L+qF=+×=[Kmol/h]V'=V-(1-q)F=+×=[Kmol/h](2) 求塔顶全凝器热负荷及每小时耗水量.Qc=Vr∴r=×30804+33320×=[KJ/Kmol]∴Qc=×=[KJ/h]耗水量Gc=(50-20)=[Kg/h](3) 求再沸器热负荷及蒸汽耗量.塔的热量衡算Q B+Q F +Q R=Q v+Q W +Q LQ B=Q v+Q W +Q L-Q F -Q R该式右边第一项是主要的,其它四项之总和通常只占很小比例,故通常有: Q B≈Q V=V·I vIv=(r+Cpt)=+×=[KJ/Kmol]∴Q B=×=[KJ/h][KgF/cm2]下蒸汽潜热r=522Kcal/Kg=522××18=[KJ/Kmol]∴蒸汽需量为G vG v =Q B/r==h=×18=[Kg/h](4) 提馏段方程y=L'x/(L'-W)-Wx W /(L'-W)=解:提馏段: y m+1’=’(1)=L'x M'/V'-Wx W /V',L'=L+qF=RD+FV'=(R+1)DW=F-D,精馏段: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= + --------(2)q线:x F = --------------(3)将(3)代入(1)得出:y m+1=×代入(2)=×+ ,x D =12解:(1) y1=x D =,=+x1=,y W =3×(3+1)+(3+1)=,=×x W +,x W =,(2) D=100 W==(Kmol/h)13解:(1) 求R,x D,x W精馏段操作线斜率为R/(R+1)= ∴R=提馏段方程y=L'x/(L'-W)-Wx W/(L'-W)=精馏段操作线截距为x D/(R+1)= ∴x D =提馏段操作线与对角线交点坐标为y=x=x W x W = x W∴x W =(2)饱和蒸汽进料时,求取进料组成将y=+y= 联立求解,得x=,y=因饱和蒸汽进料,q线为水平线,可得原料组成y=x F=14解:(1) y1=x D =,x1=(4-3×=,(2) y2=1×(1+1)+2=(3) x D =x F =, y D =2+2=15解:(1) Fx F=Vy q+Lx q=(1/3)y q+(2/3)x qy q = /(1+∴x q= y q=(2) Rmin=(x D-y q)/(y q-x q)= R==D=×= W==x W=(Fx F-Dx D)/W= L=RD=×=; V=(R+1)D=L'=L+qF=+(2/3)×1=; V'=V-(1-q)F=3=y'=(L'/V')x'-Wx W/V'='×='16解:精馏段操作线方程y n+1 =3/4x n +平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+提馏段操作线方程y=其计算结果如下:N0x y12345678910由计算结果得知:理论板为10块(包括釜), 加料板位置在第五块；17解:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )= )/ )=解得:x W =精馏段操作线方程:y n+1 =(R/(R+1))x n +x D /(R+1)= + --------(1)平衡线方程:y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x)或:x=y/(α-(α-1)y)=y/(3-2y) --------(2)交替运用式(1),(2)逐板计算:x D =y1= .x1=;y2=,x2=;y3=,x3=<x W =∴共需N T=3块(包括釜).18解:q=0,x D =,x F =,x W =,R=5,精馏段操作线方程:y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=5x n/(5+1)+(5+1)=+图解:得理论板数为11块(不包括釜),包括釜为12块18题附图19解:(1) F=D+WFx F =Dx D +Wx WD=F(x F -x W )/(x D -x W )=100 = Kmol/h= Kmol/hW=F-D= Kmol/h(2) N T及N F =x D =、x W =、q=1、R=；x D /(R+1)=作图得:N T =9-1=8(不含釜)进料位置: N F =6(3)L’,V’,y W及x W-1 19题附图∵q=1,V'=V=(R+1)DV'=+1)=hL'=L+qF=RD+F=×+100=h由图读得:y W =, x W-1=20解:(1) 原料为汽液混合物,成平衡的汽液相组成为x ,y平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ --------- (1)q线方程(q=2/(1+2)=2/3)则y=[q/(q-1)]x-x F /(q-1)=-2x+ ---------- (2)联解(1),(2)两式,经整理得:-2x+=(1++ 解知,x=y=(2) Rmin=(x D -y e)/(y e-x e)=解:因为饱和液体进料,q=1y e=αx e/[1+(α-1)x e]=×(1+×=R min=(x D -y e)/(ye-x e)= R=×R min=N min=lg[(x D /(1-x D ))((1-x W )/x W)]/lgα=lg[(0. 95/0. 05)]/=x=(R-R min)/(R+1)= Y=(N-N min)/(N+1) Y=∴/(N+1)= 解得N= 取15块理论板(包括釜)实际板数: N=(15-1)/+1=21(包括釜)求加料板位置,先求最小精馏板数(N min)精=lg[x D /(1-x D )×(1-x F )/x F]/lgα=lg[·]/=N精/N=(N min)精/N min∴N精=N(N min)精/N min=×=则精馏段实际板数为=取11块故实际加料板位置为第12块板上.22解:(1) 由y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ 作y-x图由于精馏段有侧线产品抽出,故精馏段被分为上,下两段, 抽出侧线以上的操作线方程式: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=2/3x n + ----------- (1)侧线下操作线方程推导如下:以虚线范围作物料衡算V=L+D1+D2Vy s+1=Lx s+D1x D1+D2x D2 ;y s+1=Lx s/V +(D1x D1+D2x D2)/V=Lxs/(L+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L+D1+D2);L=L0-D2, 则:y s+1=(L0-D2)x s/(L0-D2+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L0-D2+D1+D2)=(R-D2/D1)x s/(R+1)+(x D1+D2x D2/D1)/(R+1)(R=L0/D1)将已知条件代入上式,得到:y S+1=+(2) 用图解法,求得理论塔板数为（5-1）块,见附图.22题附图23解:根据所给平衡数据作x-y图.精馏段操作线y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= /+1)++1)= +q线方程与q线:料液平均分子量:M m=×+×18=甲醇分子汽化潜热:r=252×32×=[KJ/Kmol]水的分子汽化潜热:r=552×18×=[KL/Kmol] 23题附图料液的平均分子汽化潜热:r=×+×=[KL/Kmol]料液的平均分子比热Cp=××=[KL/Kmol·℃]q=[r+Cp(ts-t F )]/r=[+(78-20)]/=q线斜率q/(q-1)=1/13/0.13=提馏段操作线方程与操作线：由于塔釜用直接蒸汽加热,故提馏段操作线过横轴上(x W ,0)一点,于是在x-y图上,作出三条线,用图解法所得理论板数为块,可取8块(包括釜).24解:对全塔进行物料衡算:F1+F2=D+W ----------(1)F1x F1+F2x F2=Dx D +Wx W100×+200×=D×+W×100=+ -----------(2)由式(1) W=F1+F2-D=100+200-D=300-D代入式(2)得:D=hL=RD=2×=241kmol/hV=L+D=241+=h在两进料间和塔顶进行物料衡算,并设其间液汽流率为L",V",塔板序号为s.V''+F1=D+L''V''y s+1"+F1x F1=L''xs''+Dx Dy s+1=(L''/V'')xs''+(Dx D -F1x F1)/V''L''=L+q1F1=241+1×100=341Kmol/hV''=V=y s+1"=(341/x s''+××/y s+1"=''+25解:对于给定的最大V',V=(R+1)D,回流比R愈小,塔顶产品量D愈大,但R 需满足产品的质量要求x D》, 故此题的关键是求得回流比R.由题已知加料板为第14层,故精馏段实际板数为13层,精馏段板数为:13×=取苯-甲苯溶液相对挥发度为α=用捷算法求精馏段最小理论板数(N min)精=ln[ y=[N精馏段-(N min)精]/(N精馏段+1)= =由y=x=(1-Y/(1/==(R-R min)/(R+1)∴R=+R min)/R min=(x D -y e)/(y e-x e)对泡点进料x e=x F =y e=αx/[1+(α-1)x]=×(1+×==∴R min= ∴R=+/==∴D=V/(R+L)=+1)=[Kmol/h]故最大馏出量为[Kmol/h]26解:求n板效率: Emv =(y n -y n+1 )/(y n*-y n+1 ),因全回流操作,故有y n+1 =x n ,y n =x n-1与x n成平衡的y n*=αx n/[1+(α-1)x n ]=×(1+×=于是: Emv=(x n-1 -x n )/(y n*-x n )=求n+1板板效率:Emv=(y n+1 -y n+2)/(y n+1* -y n+2)=(x n-x n+)/(y n+1*-x n+1 )y’n+1 =×(1+×=∴Emv=解:由图可知:该板的板效率为Emv=(y1-y )/(y1*-y W)从图中看出,y1=x D =,关键要求y1*与y W .由已知条件Dx D /Fx F =∴D/F=×=作系统的物料衡算: Fx F =Dx D +Wx WF=D+W联立求解: x F =Dx D /F+(1-D/F)x W=×+x W解得x W = 习题27附图因塔釜溶液处于平衡状态,故y W=αx W/[1+(α-1)x W ]=×(1+×=y W与x1是操作线关系.y n+1 =L'x n /V'-Wx W /V'=Fx n /D-Wx W/D =Fx n /D-(F-D)x W /D=Fx n /D-(F/D-1)x W∴y n+1 =x n /(1/=当y n+1 =y W时,x n =x1∴x1=(y W +/=+/=与x1成平衡气相组成为y1*y1*=αx1/[1+(α-1)x1]=×(1+×=∴Emv=解:(1)精馏段有两层理论板,x D=,x F=,用试差法得精馏段操作线ac,与x=x F =线交于d.提馏段有两层理论板,从点d开始再用试差法作图,得提馏段操作线bd，得：x W =x D/(R+1)===F=D+W Fx F =Dx D +Wx W100=D+W100×=D×+W×得D=hV'=V=(R+1)D=×=400Kmol/h 28题附图(2)此时加入的料液全被气化而从塔顶排出,其组成与原料组成相同,相当于一个提馏塔. 29解:(1)D=η,Fx F /x D =×100×=h,W=hx W = /W=×100×=∵q=1 ∴x q = 查图得y q =R min=(x D -y q )/(y q -x q )= R=×= x D /(R+1)==在y-x图中绘图得N T =15-1=14块(未包括釜),N加料=第6块理论板N p=14/=20块(不包括釜) N p精=5/=,取8块,∴第九块为实际加料板(2) 可用措施:(1)加大回流比,x D↑,x W↓,η=↑(2)改为冷液进料,N T <N T' q=1, N T =const ∴x D↑q约为const,下移加料点,x D↑.29题附图30解:(1)Dx D /Fx F =; Dx D =×150×=Dx D =Fx F -Wx W =Fx F -(F-D)x W =150×(150-D)×=D=h W=F-D=hx D ==(2) N T及N F (进料位置)x D =,x W =,q=1,x D /(R+1)=+1)=a,, b,q线: x F=、q=1, q线为垂线。
化工原理第五章-精馏-题
五 蒸馏汽液相平衡1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下:t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p 0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 0 B 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 760假设苯—氯苯溶液遵循Raoult 定律,且在1atm 下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t —x(y)图及y —x 图；(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x —y 值。
1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。
又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。
苯—甲苯混合液服从拉乌尔定律。
苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p 0 A 、p 0B [mmHg],按下述Antoine 方程计算：式中t 为温度[℃]。
lg p 0 A =6.89740-1206.350/(t+220.237)lg p 0 B =6.95334-1343.943/(t+219.237)1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p 0 A =106.7kPa ，p 0B =40kPa ，液相摩尔组成为 x A =0.4，试求:(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A ； (2) 相对挥发度α。
1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，进入分凝器的汽相组成y 1=0.96(•摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D =0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求:(1) 出分凝器的汽相组成y D =?(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D =? 习题4附图1.5 在1atm 下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。
设x=0.6附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=0.46x+0.5491.6 某二元混合物原料中易挥发组分x F =0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。
化工原理习题第三部分蒸馏答案（1）
化⼯原理习题第三部分蒸馏答案（1）第三部分蒸馏⼀、填空题1、蒸馏是⽤来分离均相液体混合物的单元操作。
2、含⼄醇12%（质量百分数）的⽔溶液，其⼄醇的摩尔分率为5.07%。
3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异⽽达到分离的⽬的。
4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。
5、理想溶液的⽓液相平衡关系遵循拉乌尔定律。
6、当⼀定组成的液体混合物在恒这⼀总压下，加热到某⼀温度，液体出现第⼀个⽓泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。
7、在⼀定总压下准却⽓体混合物，当冷却到某⼀温度，产⽣第⼀个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。
8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸⽓压。
9、相对挥发度的⼤⼩反映了溶液⽤蒸馏分离的难易程度。
10、在精馏操作中，回流⽐的操作上限是全回流。
11、在精馏操作中，回流⽐的操作下限是最⼩回流⽐。
12、表⽰进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。
13、q值越⼤，达到分离要求所需的理论板数越少。
14、精馏塔中温度由下⽽上沿塔⾼的变化趋势为逐渐降低。
15、当分离要求⼀定，回流⽐⼀定时，在五种进料状况中，冷液进料的q值最⼤，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。
16、精馏过程是利⽤部分冷凝和部分汽化的原理⽽进⾏的。
精馏设计中，回流⽐越⼤，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流⽐的逐渐增⼤，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。
17、精馏设计中，当回流⽐增⼤时所需理论板数减⼩（增⼤、减⼩），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增⼤（增⼤、减⼩），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减⼩（增⼤、减⼩），所需塔径增⼤（增⼤、减⼩）。
18、分离任务要求⼀定，当回流⽐⼀定时，在5种进料状况中,冷液体进料的q 值最⼤，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远,分离所需的总理论板数最少。
19、相对挥发度α=1，表⽰不能⽤普通精馏分离分离，但能⽤萃取精馏或恒沸精馏分离。
化工原理精馏(1)
xm
51.02 127.35 51.02
0.0392
1.668 xm
0.0262
【例】某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程： 精馏段：y=0.80x+0.16; 提馏段：y=1.40x-0.02 已知xF=0.35,求塔顶易挥发组分及塔底难挥发组分的收率及回流比.
解：求 DxD 及 W (1 xW )
一、逐板计算法
1）精馏段
x y1 xD （已知） 平衡关系 1
操作关系
y2
R R
1
x1
xD R 1
y2
y x 平衡关系
操作关系
2
3
…… xn xF
泡点进料
其他进料状态时， 计算至xnxq
注：xq为两条操作线交点
精馏段 n-1层
2）提馏段
x1 xn（已知）
提馏段操作线
y2
L
L qF qF W
解： (1) 物料恒算：
总物料：F=D+W
易挥发组分：FxF=DxD+WxW 由已知条件： xF=0.35 xD=0.96
xw=0.025
D/F=0.3476
(2)精馏段操作线方程：
y R x xD 3.2 x 0.96 0.762 x 0.229 R 1 R 1 3.2 1 3.2 1
二.图解法求理论板层数
1.q线方程
y R x xD R 1 R 1
y
L qF L qF W
x
W L qF
W
xW
y
y q x xF q1 q1
q线方程
•(xW,xW)
y
L V
Hale Waihona Puke xD VxD
化工原理精馏习题答案
精馏练习题一、填空题【1】精馏操作的依据是（混合液中各组分的挥发度的差异）。
实现精馏操作的必要条件是（塔顶液相回流）和（塔底上升气流）。
【2】气液两相呈平衡状态时，气液两相温度（相同），液相组成（低于）气相组成。
【3】用相对挥发度表达的气液平衡方程可写为（）。
根据的大小，可用来（判断用蒸馏方法分离的难易程度），若=1,则表示（不能用普通的蒸馏方法分离该混合液）。
【4】某两组分物系，相对挥发度3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n、n+1两层理论踏板（从塔顶往下计），若已知y n 0.4,则y n i （0.182 ）。
全回流适用于（精馏开工阶段）或（实验研究场合）。
【5】某精馏塔的精馏操作线方程为y 0.72X 0.275，则该塔的操作回流比为（2.371），馏出液组成为（0.982）。
【6】在精馏塔设计中，若FX f进料温度P保持不变，若增加回流比R,则X p （增大）xw （减小），丄（增大）。
V【7】操作中的精馏塔，若X f FV进料温度不变，若釜液量W增加，则x p （增加），X w （增大）-（增加）。
V二、选择题（1）在用相对挥发度判别分离的难易程度时，下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离（C ）。
A. AB> 1B. AB< 1 C . AB =1 D. AB> 10（2 ）在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（ C ）。
A. q > 1B.q v 0C.q=1D.0 v q v 1（3）精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1层塔板，其气相组成的关系为（ C ）。
A.y n+1 > y n> y n-1B. y n+1=y n=y n-1C.y n+1< y n V y n-1D.不确定（4）精馏塔中自上而下（C）.A. 分为精馏段、加料板和提馏段三部分B.温度依次降低C.易挥发组分浓度依次降低D. 蒸气量依次减少（5 ）某精馏塔的馏出液量是50kmo1/h，回流比是2,则精馏段的回流液量是（A ）。
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
化工原理6.9 习题课答案(精馏)
（以上均为质量分率），原料为气液混合物，其中 蒸汽占1／3（摩尔比），苯－甲苯平均相对挥发为 2.5，设泡点回流，塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶 采用全凝器，试求: (1)原料中气液相组成及塔顶易挥发组分的回收率；
3.998106 kJ / h 1110.6kW
（3） q 0
y xF 0.3
y 2.47x 1 1.47x
ye 0.3
xe 0.148
Rmin
xD ye ye xe
0.9 0.3 3.95 0.3 0.148
R Rmin 3.95
V' V 1 qF V F R 1D F 3.95 1 30 100 48.5koml / h
F, xF D, xD
W, xW
0.8
Dx D Fx F
xF xW xD xW
xD xF
0.2 0.3
xW xW
0.3 0.2
xW 0.0857
全塔为提馏段，且泡点加料 L F
L V
F D
1 D/F
xF
1
xW /xD
xF
1.876
W F D F 1 1.876 1 0.876 V DD
（2） q 1
Rmin
1
1
xD xF
1 xD
1 xF
1 2.47
1
0.9 0.3
2.471 0.9
1 0.3
1.80
R Rmin 1.80
V' V R 1D 1.80 1 30 84koml / h
Q' V 'r FC P ts t 84 32600 100161.5 98 20
化工原理--精馏习题--选择判断汇总
精馏习题概念题一、填空题1.精馏操作的依据是( 混合物中各组分的挥发度的差异 )。
利用( 多次部分汽化 )、( 多次部分冷凝 )的方法,将各组分得以分离的过程。
实现精馏操作的必要条件( 塔顶液相回流 )和( 塔底上升气流 )。
2. 汽液两相呈平衡状态时，气液两相温度( 相同 )，液相组成( 低于 )汽相组成。
3.用相对挥发度 表达的气液平衡方程可写为( )。
根据 的大小，可用来( 判断蒸馏方法分离的难易程度 )，若 =1，则表示( 不能用普通的蒸馏方法分离该混合物 )。
4. 某两组分物系，相对挥发度 =3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n,n+1两层理论板（从塔顶往下计），若已知yn=0.4, yn+1=( yn+1=0.182 )。
全回流操作通常适用于( 精馏开工阶段 )或( 实验研究场合 )。
5.精馏和蒸馏的区别在于 _精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏主要区别在于( 前者是连续操作定态过程，后者为间歇操作非稳态过程 )。
6. 精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是( 塔底压强高于塔顶压强 )和( 塔顶组成易挥发组分含量高 )。
7. 在总压为101.33kPa、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为PA°=116.9kPa、PB°=46kPa,则相对挥发度 =( 2.54 )，平衡时液相组成xA=( 0.78 ),汽相组成yA=( 0.90 )。
8. 某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该塔的操作回流比为( 2.371 )，馏出液组成为( 0.982 )。
9. 最小回流比的定义是( 为特定分离任务下理论板无限多时的回流比 )，适宜回流比通常取为( 1.1~2 )Rmin。
10. 精馏塔进料可能有( 5 )种不同的热状况，当进料为汽液混合物且气液摩尔比为2：3时，则进料热状态参数q值为( 0.6 )。
11. 在精馏塔设计中，若F、x F 、q D保持不变，若回流比R增大，则x D( 增加 )，x W( 减小 )，V( 增加 )，L/V( 增加 )。
化工原理-精馏习题课
第一章 蒸馏1、 熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方程的表达形式并能进行计算；2、 能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。
3、 掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。
习题1：书上P71页课后习题第5题；分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。
在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示：① 根据题目已知：w F =0.3，F=4000kg/h ，w w =0.05，另外还可以知道二硫化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量0376=0.4650376+1-03154F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成00576=0.096400576+1-005154W x =..（.） ④ 对于原料液的质量流量转换为摩尔流量有两种方法，第一种是分别用二硫化碳和四氯化碳各自的质量流量除以各自的分子量然后求和，即()40001-0.340000.3+=33.971kmol/h 76154F ⨯⨯=第二种是用总质量流量除以混合物平均分子量，而这种方法也是同学们最容易出错的地方，因为这里平均分子量应该是用二硫化碳和四氯化碳各自的摩尔分数乘以各自的分子量后求和，而不是用质量分数乘以各自的分子量求和，这样是很多同学计算有误的原因，因此正确的求法是 ()0.46576+1-0.465154=117.73=4000117.73=33.976kmol/h M F =⨯⨯⑤ 上面弄正确后，下面的步骤就比较简单，利用物料衡算以及回收率就可以求出来，方程组如下：+=0.88F D WD F F D WFx Dx Wx Dx Fx ==+=回收率上述方程组里面所有的组成都已经转变为摩尔组成，所有的流量也都变为摩尔流量了，这样计算就不会再有问题了。
化工原理精馏习题1
精 馏 习 题四、计算题1某塔顶蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的气、液两相互成平衡。
气相作产品，液相作回流，参见附图。
塔顶产品组成为：全凝时为D x ，分凝时为0y 。
设该系统符合恒摩尔流的假定，试推导此时的精馏段操作线方程。
解： 由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物料衡算。
0Dy Lx Vy +=， 若回流比为R则0111y R x R R y V D x V L y +++=+=对于全凝时 精馏段操作线D x R x R R y 111+++= 可知：当选用的回流比一致，且0y x D =时两种情况的操作线完全一致。
在x y ~图上重合，分凝器相当于一块理论板。
2用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h ，易挥发组分x F =0.5，泡点进料，得塔顶产品x D =0.9，塔底釜液x W =0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求： (1) 塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；(2) 第一块塔板下降的液体组成x 1为多少； (3) 写出提馏段操作线数值方程； (4) 最小回流比。
解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；F=D+W=100 （1） 505.010005.09.0=⨯==⨯+⨯F Fx W D （2） 上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h （2）第一块塔板下降的液体组成x 1为多少； 因塔顶为全凝器， 111)1(1x x y x D -+==αα80.09.025.125.29.0)1(111=⨯-=--=y y x αα（3）写出提馏段操作线数值方程；17.13894.5261.2)1(=⨯=+=='D R V V 23.18510094.5261.1=+⨯=+=+='F RD qF L L则 017.034.117.13805.006.4717.13823.1851-'=⨯-'='-'''='+mmW m mx x V Wx x V L y（4）最小回流比。
《化工原理实验》(精馏吸收 萃取)
《化工原理实验》（精馏、吸收、萃取）（总分100分）一选择题（每空2分，共30分）1 某填料塔用水吸收空气中的氨气，当液体流量和进塔气体的浓度不变时，增大混合气体的流量，此时仍能进行正常操作，则尾气中氨气的浓度____A___A增大 B 减少 C 不变 D 不确定2 精馏实验开工时采用哪种回流比？ CA 最小回流比 B某个确定的回流比 C 全回流 D 以上各条均可3在精馏实验中，图解法求理论板时，与下列哪个参数量无关？ BA RB FC qD x D4精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是 DA 液相中易挥发组分进入汽相B 汽相中难挥发组分进入液相C 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多D 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生5当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受 A 控制，此时，总吸收系数K Y近似等于 DA 气膜B k XC 气液膜同时D k YE 液膜F K X6当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近，为达到给定的分离要求，所需的理论板数 AA 逐渐增多B 逐渐减少 C不变7全回流时，y-x图上精馏塔的操作线位置 BA 在对角线与平衡线之间B 与对角线重合C 在对角线之下8进行萃取操作时应使： CA分配系数大于1 B分配系数小于1 C选择性系数大于1 D选择性系数小于19 一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k值： BA大于1 B小于1 C等于1 D难以判断，都有可能10萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于： CA溶解度曲线之上方区 B溶解度曲线上 C溶解度曲线之下方区 D座标线上11萃取是利用各组分间的 C 差异来分离液体混合液的。
A挥发度 B离散度 C溶解度 D密度。
12通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率 D 。
A 回收率趋向最高B 吸收推动力趋向最大C 操作最为经济D 填料层高度趋向无穷大13为使脱吸操作易于进行，通常可采用 A 或 C 。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(液体精馏 课后习题详解)
原假设正确，∴板上液体的温度为 81.36℃ （2）
9-4 总压（绝压）为 303.9kPa 下，含丁烷 0.80、戊烷 0.20（均为摩尔分数）的混合 蒸气冷凝至 40℃所得的液、气两相成平衡。求液相和气相数量（摩尔）之比。
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已知丁烷（A）和戊烷（B）的混合物是理想物系，40℃下纯组分的饱和蒸气压为； 。
解：已知： 求
冷凝至 40℃后
取总物料为 1 摩尔记 得
9-5 某二元混合液 l00kmol，其中含易挥发组分 0.40。在总压 101.3kPa 下作简单精
馏。最终所得的液相产物中，易挥发物为 0.30（均为摩尔分数）。试求：（1）所得气相产物
的数量和平均组成；（2）如改为平衡蒸馏，所得气相产物的数量和组成。
已知物系的相对挥发度为 α＝3.0。
解：已知：P＝101.3Kpa 下作简单精馏
求
（1）
；（2）改为平衡蒸馏 W 汽,y
（1）
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（1）物料衡算
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解得 D/F＝0.228
9-7 苯-甲苯混合液中含苯摩尔分数为 0.3，预热至 40℃以 l0kmol/h 的流量连续加入 一精馏塔。塔的操作压强为 l01.3kPa。塔顶馏出液中含苯摩尔分数 95％，残液含苯摩尔分 数为 0.03，回流比 R＝3。试求塔釜的蒸发量是多少？
已知：XF＝0.6，XD＝0.9，XB＝0.3，XT＝0.5（均为摩尔分数），F＝100kmol/h。整 个流程可使易挥发组分 A 的回收率达 90％。试求：（1）塔Ⅱ的塔釜蒸发量；（2）写出塔 I 中间段（F 和 T 之间）的操作线方程。
化工原理 第一章-精馏讨论课1.
I II
xD
y
xF2
III
xW
xD
xF2
xF1
xD
R 1 y x xD R 1 R 1
RD q1F1 DxD F1 xF1 y x ( R 1) D (q1 1) F1 ( R 1) D (q1 1) F1
规律:
1 遇到进料后下面塔段的操作线斜率变大.
精馏讨论课1
1. 分凝器与全凝器
分离苯和甲苯的精馏塔,从塔顶第一块板上 升的蒸汽中含苯0.8(摩尔分数), 塔顶分别用 全凝器和分凝器, 回流液均为泡点温度, 回 流比均为2. (1) 产品质量哪个更好? 并在等压图(T-x)上 表示. (2) 两种情况下精馏段的操作线有何区别?
Hale Waihona Puke 1. 分凝器与全凝器• 如何侧采? 操作线如何画?
I II
xD1
xD2
y
xF
III
xW
xD
xF
xD2
xD1
问题
1 规律: 把侧采当成 是负的进料? 2 如何确定最小回流 比?
y
• 依旧是操作线和平 衡线出现交点. • 此时推动力为0.
x
xD1 xD2
W,xW
2. 水蒸汽精馏
y
Xw L’ S
W W y x xw S S
xW xF x xD
W, xW
问题: 操作线与对角线出现了交叉?
3 仅有提馏段时……蒸出塔
• 流程 • 操作线如何画?
3. 蒸出塔
• 只有提馏 段,没有精 馏段,塔顶 全凝器,泡 点进料 • 写 (画 )出 操作线方 程并求xD
y1 xD1 y1 xD2
xL1
xL2
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第一章 蒸馏1、 熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方程的表达形式并能进行计算；2、 能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。
3、 掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。
习题1：书上P71页课后习题第5题；分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。
在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示：① 根据题目已知：w F =，F=4000kg/h ，w w =，另外还可以知道二硫化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量0376=0.4650376+1-03154F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成00576=0.096400576+1-005154W x =..（.） ④ 对于原料液的质量流量转换为摩尔流量有两种方法，第一种是分别用二硫化碳和四氯化碳各自的质量流量除以各自的分子量然后求和，即()40001-0.340000.3+=33.971kmol/h 76154F ⨯⨯=第二种是用总质量流量除以混合物平均分子量，而这种方法也是同学们最容易出错的地方，因为这里平均分子量应该是用二硫化碳和四氯化碳各自的摩尔分数乘以各自的分子量后求和，而不是用质量分数乘以各自的分子量求和，这样是很多同学计算有误的原因，因此正确的求法是 ()0.46576+1-0.465154=117.73=4000117.73=33.976kmol/h M F =⨯⨯⑤ 上面弄正确后，下面的步骤就比较简单，利用物料衡算以及回收率就可以求出来，方程组如下：+=0.88F D WD F F D WFx Dx Wx Dx Fx ==+=回收率上述方程组里面所有的组成都已经转变为摩尔组成，所有的流量也都变为摩尔流量了，这样计算就不会再有问题了。
习题2：书上P72页课后习题第11题；分析：本题的重点实际是要大家掌握最小回流比R min 以及（x q ，y q ）的求法，根据公式min D qq q x x R y x -=-其中x q ，y q 之间符合气液平衡方程式关系，所以只要知道这两个其中一个就可以知道另一个，而对于x q ，y q 可以根据进料状况来判定，如我们上面提到过，饱和液相进料（泡点进料）时，q=1，q 线方程式x=x F ，即x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q=0，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。
算出x q ，y q 后代入上面公式就可以求出最小回流比。
如果进料状况不是上面说的饱和液相进料或是饱和蒸汽进料的话，那么应该先根据书上的公式求出q 线方程，然后利用q 线方程与精馏段或提馏段（或者不求q 线方程而直接用精馏段和提馏段方程）求出二者间的交点坐标，也就是（x q ，y q ）再求出最小回流比即可。
习题3：书上P72页课后习题第12题；分析：本题是精馏中相对复杂一些的综合题，包含了分凝器与全凝器的区别、最小回流比的求解、进料热状况的判断和相关参数的求解、气液平衡方程的求解等等综合运用。
①首先要明确分凝器和全凝器之间的区别，其中分凝器相当于一块理论塔板，所以上面的气液相组成仍旧符合气液平衡方程，而全凝器没有这个性质。
所以根据题目首先还是列出已知条件（提醒：大家在读题的时候一定要注意题目给出的是质量分数还是摩尔分数，本题是摩尔分数相对比较简单，如果是质量分数的话一定要先转换成摩尔分数）10.5,0.95,0.96,0.79F D D F x x Dx Fx x ====这里大家要注意，因为我们分析知道分凝器相当于一块塔板，但是题目中已经告诉我们精馏塔塔顶第一层板的液相组成，所以分凝器的塔板编号就不能是第一块，而一般我们对塔板编号是从塔顶往塔底编号，所以这里我们就假设分凝器是第零块塔板，下标用“0”代替，所以根据题目来说我们就知道分凝器向塔内提供的回流液就是分凝器上的液相组成，而分凝器上的气相则进入了全凝器，也就是说000.88,0.96D x y x ===进一步分析题目，已知是泡点进料，根据上面几题分析，可知q=1，q 线方程式x=x F ，所以由此我们还可以知道0.5q F x x ==以上就是我们根据题目所知道的条件②但是根据最小回流比的求算公式min D qq q x x R y x -=-我们可以知道要求最小回流比还缺少y q ，而要求它则必须知道气液平衡方程，然后代入x q来求解，因此此处最重要的就是求出气液平衡方程，即：()11x y xαα=+- 这样实际上就是要求相对挥发度α，因此必须找到某一块塔板上符合气液平衡的气液相组成数据代进这个方程就可以，而从上面分析我们就知道，分凝器上的数据恰好符合这一要求，所以把分凝器的数据（x 0，y 0）代入就可以求出α，也就是()()00.880.9610.881112.59,2.591 1.59x y xxy xααααα===+-+-==+所以气液平衡方程就是然后把0.5q x =代入上面气液平衡方程求出y q ，再代入最小回流比方程就可以求出最小回流比了。
③而对于实际操作的回流比R ，如果题目告诉了我们它是最小回流比的多少倍，那么根据倍数关系可以直接求出实际回流比，但是这道题目没有告诉我们具体倍数，所以实际回流比必须根据精馏段操作线方程来求，精馏段操作线方程式是：111D R y x x R R =+++ 而与气液平衡方程不同的是，这里面组成坐标（x ，y ）的不是同一层塔板的数据，而是本块塔板的液相组成x 与下一层塔板（从上往下数）的气相组成y 或者是上一层塔板的液相组成x 与本层塔板的气相组成y 之间来组成，这一点区别大家要牢记，避免计算时出错。
而从题目上我们可以分析指导，我们知道第0块塔板的组成（x 0，y 0），另外知道第一块塔板的液相组成x 1，而实际上要求精馏段操作线方程，必须代入的坐标点应该是（x 0，y 1），所以这里重点是要求y 1，而我们知道x 1，y 1是符合气液平衡关系的，所以把x 1代入气液平衡方程就可以求出y 1，再把y 1和x 0代入精馏段操作线方程，就可以求出实际回流比R 了。
④至于进料流量F 只要根据回收率0.96D F Dx Fx =代入相关公式就可以求得，不再赘述。
这道题目相对来说比较具有综合性，当然还没有涉及到提馏段方程的求解，另外大家应该熟悉塔内精馏段和提馏段气相和液相流量的关系，例如精馏段液相流量L=RD ，气相流量V=（R+1）D ，而对于本题所涉及的泡点进料我们可以知道，就是饱和液体进料，所以进料全部进入提馏段液相，因此提馏段液相组成L ’=L+F=RD+F ，V ’=V=（R+1）D1、蒸馏是分离（ ）混合物的单元操作。
A 气体B 液体C 固体D 刚体。
2、蒸馏是利用各组分的（ ）不同的特性实现分离的目的。
A 溶解度B 等规度C 挥发度D 调和度3、（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
A 液相回流B 进料C 侧线抽出D 产品提纯4、在精馏塔中，加料板以上的塔段称为（ ）。
A 精馏段B 提馏段C 进料段D 混合段5、某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = ，要求塔顶x D 不小于，则塔顶最大产量为（ ）。
A 60 kmol/hB kmol/hC 90 kmol/hD 100 kmol/h。
6、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为（）温度。
7、对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度（）。
8、对于二元理想溶液, x-y图上的平衡曲线离对角线越近, 说明该物系（）。
9、精馏操作中, 回流比的上限称为（）；回流比的下限称为（）。
10、设计一精馏塔时, 回流比选的大，则塔板数（）。
11、对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会（）。
提高12、完成精馏操作需要哪两个必要条件? 精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置什么设备？（1）需要塔顶液相回流与塔底上升的蒸气。
（2）需要冷凝器和再沸器。
13、精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义? 一般在什么情况下采用?在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧急停工时采用。
14、什么是理论板?理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
15、设计一精馏塔时, 进料量对塔板层数有无影响? 为什么?进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热状况以及回流比。
16、将含24%（摩尔百分数，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850 kmol/h，流入精馏塔的回流液为670 kmol/h。
求：（1）每小时能获得多少kmol的馏出液? （2）回流比为多少? （3）塔底产品量?17、每小时将15000 kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为%。
求馏出液和釜残液的流量和组成，以摩尔流量和摩尔流率表示。
（苯的分子量为78，甲苯的分子量为92）解：进料组成釜残液组成原料液的平均分子量M F = ×78 + ×92 = 85.8 kg/kmol进料量 F = 15000/ = 175 kmol/h由题意Dx D/Fx F =所以Dx D = ×175×（a）全塔总物料衡算为 D + W = 175 （b）全塔苯的衡算为Dx D + = 175×（c）联立式a、b、c，解得W = 95 kmol/h D = 80 kmol/h x D =18、氯仿（CHCl3）和四氯化碳（CCl4）的混合物在一连续精馏塔中分离。
馏出液中氯仿的浓度为（摩尔分率），馏出液流量为50 kmol/h，平均相对挥发度= ，回流比R = 2。