蒸馏习题

例6、常压下，用一块理论板、全凝器 与塔釜组成的连续精馏塔分离某二元混 合液。已知：进料xf=0.20，q=1，进料 从塔上方加入。塔顶产品浓度xD=0.30， 塔顶用全凝器，泡点回流，回流比为 3.0。易挥发组分回收率η=0.85，若平 衡关系可用 表示，试估算A值。
xf=0.20，q=1
y1
答案：而增加；而降低
2、已测得精馏塔自塔顶下数第４层和第５
层塔板的两相组成为 0.62,0.70,0.75,0.82 试 判断对应值： y5 为__________, y 4 为________, x4 为_________, x5 为 ___________。
t
y4 y6 x6
x5
x4
y5 y4
全塔为提馏段，且泡点加料 故有
L/ F
则 LF 1
V D
D V
/
1 1 1.876 ＝ D/F ( x F xW ) /( x D xW ) 0.533
W L V F D F 1 1.876 1 0.876 V D D D
提馏段操作线方程为
y5
x4
y6
x5
0
x(y)
1
图4-6
x6
3、精馏塔结构不变,操作时若保持进料 的 组成 、流率、热状况及塔顶流率一定 , ______, xD 只减少塔釜的热负荷,则塔顶 塔底 xW ______,提馏段操作线斜率_____。
xF xD
xw
M
xW
EmL
xn1 xn xF x1 * xn1 xn xF x1
xF
xF 0.2
q 1
xF y 1
xD
xw ~ yw 平衡线关系 x1 ~ yw 操作线关系
x1 ~ y1 平衡线关系
x1 yw
xw
M
xD 0.
(3)求算x1*
y1 xD 0.3
y1 0.3 x1 0.109 1y1 3.5 2.5 0.3

该板默弗里效率
EmL
xn1 xn xn1 xn
*

x F x1 x F ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ x1

0.2 0.171 31.9% 0.2 0.109
2.92 0.34 1.05 0.0304 x (2.92 1) 0.34 (1 1.05) (2.92 1) 0.34 (1 1.05) 1.477x 0.0220 且xW 0.0304 （F / W） 0.0304（ / 1 D / F） 0.0304（ / 1 0.34） 0.046
L W yn 1 xn xW 1.876 xn 0.0751 V V
xW 3.5 0.0857 yW 0.247 1 1xW 1. 2.5 0.0857
yW 0.0751 据操作线方程有 : x1 0.171 1.876
答案：错误 分析：由于简单蒸馏所得的多数馏出物（开始阶段得到的）与 组成较高的液体成平衡，而平衡蒸馏所得全部馏出物都与较低 的残液浓度组成相平衡，所以连续操作的平衡蒸馏不如间歇操 作的简单蒸馏的分离效果好。
例4、已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线 方程分别如下： 精馏线
提馏线 试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品 中轻组分的摩尔分率。 解：由精馏线得： R 0.7143, R 2.500
R 1
xD 又 0.2714， xD 0.9499 0.95 R 1
由提馏线斜率
L L qF 125 . V R 1D 1 q F
得 F = 1.5D
提馏线截距
W x W 0.01 V
F D x W 0.01 R 1D F
xD 0.8
N 0, R 1.0
N 0, R 2.0
假设在xD 1处达平衡，则据物料恒 算有 FxF DxD WxW 而200* 0.4 100*1 WxW 假设不成立
第三次习题课
1、当二元理想溶液精馏时，在 F , xF , xD , xw 不 变的条件下，最小回流比随原料中液相分率的 减小 ，塔釜热负荷随原料中液相分率的减 小 。
= 0.647
第二次习题课
例1
精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少 需要的理论板数，回流比应 ，蒸馏 釜中所需的加热蒸气消耗量应 ，所 需塔径应 ，操作费和设备费的总投 资将是 的变化过程。
答案：增大；增大；增大；急速下降至一最低后又上升
例4 某精馏塔塔顶蒸气组成为 y，温度为 ， 1 t1 经分凝器部分冷凝到泡点 后回流入塔， t0 x0 组成为 温度为 。未冷凝的蒸气组 y0 成为 ，经全凝器后成为组成为 x D 的产品。试判断下列各量的相互关 系： y0 y1 y1 x0
设泡点回流。 试写出精馏段与提馏段操作线方程。
解： 1 ）计算Rmin和R 平衡线方程；y * x /[1 （ 1 ）x] 2.16x （ / 1 1.16x） q线方程：y qx（ / q 1 ） xF （ / q 1 ） 1.05x / 0.05 0.35 / 0.05 21x 7 二线交点：xq 0.3594 Rmin xD yq yq 0.5476 0.94 0.5476 2.085 yq xq 0.5476 0.3594
80 100 0.913 xw 0.113 0 100 假设不成立
x D 0571 . 0.4 2.0 0571 . 0.913
所以在xw=0处达到平衡，此时
Fx f 200 0.4 xD 0.8 D 100
( xq , yq )
xw 0.058 xF 0.4 xD 0.742 xw 0 xF 0.4
x q
由Rmin
xD yq yq xq
xD yq xq Rmin yq 0.742
由物料衡算得：
xw Fx f DxD W 200 0.4 100 0.742 0.058 0 100
∴假设正确，计算有效。 ②R = 2.0，设此时在xq、yq处达到相平衡
例8、在常压下用一连续精馏塔分离某两组 分混合液，已知进料量为200kmol/h，其中 轻组分的含量为0.40（摩尔分率），泡点 进料。塔顶产品流量为100kmol/h。体系在 常压下的相对挥发度为2.0。若精馏塔的理 论塔板数为无限多，试求：①当回流比为 1.0时，塔顶、塔底产品中轻组分的含量各 为多少？②当回流比为2.0时，塔顶、塔底 产品中轻组分的含量各为多少？③画出两 种情况下的精馏段、提馏段操作线和q线示 意图。
答案：错误
3、在其他条件不变的情况下，降低连续精馏塔的操 作压强，塔顶馏出物中易挥发组分的浓度变低。（ ）
答案：错误 分析：同一物系，总压越低，混合物的泡点及各组分的饱和 蒸气压越低，各组分间的相对挥发度越大，越利于精馏分离。
4、在馏出率相同的条件下，简单蒸馏所得到的馏出 物的浓度组成低于平衡蒸馏。（ ）
xW
(1)求算xw
xF xW 0.8 FxF xD xW xw 0.0857 Dx D xF 0.2 xW x 0.3 x W D 0.2 0.3
(2)列出提馏段操作线
提馏段操作线：（ y xW） （ / x xW） L / V 即（y 0.0691 ） （ / x 0.0691 ） 2.701/ 2.268 y 1.191x 0.0132
3）y2 A xw，x1 y1 / A，y1 xD 带入操作线方程，故有 ： A 0.0691 1.191 （0.30 / A） 0.0132 解得：A 2.18
又FxF DxD WxW 即x F （D / F）xD （W / F）xW WxW 0.0304F 提馏段操作线方程： y （L / V ）x （W / V ）xW [ R（D / F） q ]F 0.0304 x （ [ R 1 ）（D / F） （ 1 q） ] F （R 1 ）（D / F） （ 1 q）
y0
y1


xD xD
x0


xD
t0
t1
t1
t0
x0
y1
y0
xD
例5 以连续精馏分离正庚烷（A）与正辛烷（B）。 已知相对挥发度α=2.16，原料液浓度xF=0.35 （正庚烷的摩尔分率，下同），塔顶产品浓 度xD=0.94，加料热状态q=1.05，馏出产品的 采出率D/F=0.34。在确定回流比时，取
R 1.40Rmin 1.40 2.085 2.92
2）精馏段操作线方程： L L qF R（D / F）F qF （ [ R（D / F） q ]F V V （ 1 q）F （R 1 ）（D / F）F （ 1 q）F （ [ R 1 ）（D / F） （ 1 q） ]F
例7、如图用由一个蒸馏釜和一层实际板组成的 精馏塔分离二元理想溶液。 组成为0.2的料液在泡点 xF 0.2 温度下由塔顶加入，系统 q 1 的相对挥发度为3.5。若 xF y 使塔顶轻组分的回收率达 1 到80％，并要求塔顶产品 xD 0.3 组成为0.30，试求该层塔 x1 yw 板的液相默弗里板效率。
例2、精馏操作的依据是 ____ 。精馏操作得以 实现的必要条件包括____和 ___。
答案：混合液中各组分的挥发度的差异； 自塔顶向下的液流和自塔底向上的气流
例3、判断题 1、在精馏塔内任意1块理论板，其气相露 点温度大于液相的泡点温度。
答案：错误
2、根据恒摩尔流假设，精馏塔内气、液两相 的摩尔流量一定相等。
R3
xD=0.30
y2
x1 x1
y2
xw ?
D xD D 0.30 解： 1) 0.85 F x f F 0.20 D / F 0.567, W / F 0.433 W xD x f F xD xW 即 0.433 （0.30 0.20） （ / 0.30 xW） xW 0.0691 2）提馏段：L L qF 3.0 0.567F F 2.701F V V （1 q）F V （1 R）D （1 3.0） 0.567F 2.268F
得 xW = 0.04
，
由 FxF = DxD＋WxW 得
Dx D ( F D) x W D D xf x D 1 x W F F F
D D 0.95 1 x D 1 x 1 W 0.01 15 15 15 . D . D 15 . .
精馏习题课
例1、若原料组成、料液量、操作压力和最终 温度都相同，二元理想溶液的简单蒸 馏和平衡蒸馏相比较的结果有：①所得馏出 物平均浓度______；②所得残液浓度_ __; ③馏出物总量______。
答案：①简单蒸馏的馏出物平均浓度大于 平衡蒸馏的馏出物平均浓度； ②两种情况的残液浓度相同； ③平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的 馏出物总量。
分析：
1、操作线与平衡线在q点相交
N R Rmin
2、操作线与平衡线在xW＝0处相交
3、操作线与平衡线在xD＝1处相交
解：①由于NT = ，设xq、yq达到相平衡，则R = Rmin= 1.0 ∵q = 1，∴xq = xf = 0.4
2.0 0.4 yq 0.571 1 ( 1) x q 1 (2 1) 0.4