精馏习题课

精馏习题课

1．某连续精馏塔的操作线方程为：263.0723.0+=x y （精馏段）；0188.025.1-=x y （提馏段）。若为过冷液体进料，且进料热状况参数为1.2，进料量为h kmol F /75=。试求：①回流比；②馏出液组成；③釜液的组成；④料液组成；⑤塔顶产品流率。 解：①回流比

61.2;723.01

==+R R R

②馏出液组成

95.0;263.01

==+D D

x R x ③釜液的组成

0752.0;0188.025.1=-=W W W x x x ；

④料液组成

联立365.0723.0+=x y ；0188.025.1-=x y 解得

650.0;

535.0==q q y x ；

512.0;1

1=---=

F F q q x q x x q q

y ⑤塔顶产品流率；

h kmol x x x x F

D W

D W

F /45.37=--=

2. 实验测得常压精馏塔在部分回流情况下，在精馏段相邻两塔板的上升气相组成为

885.0=n y ，842.01=+n y ，已知操作条件下平均相对挥发度3=α，回流比 5.3=R ,

塔顶产品组成 95.0=D x （以上均为易挥发组分的摩尔分率） 。求以汽相组成表示的第n 板的单板效率。 解：精馏段操作线: 2111.07778.01

1+=+++=

n D x R x x R R

y 811.02111.07778.01=⇒+=+n n n x x y

928.0)1(1*

=-+=

n n

n x x y αα

5.01

*

1=--=

++n n n n mV y y y y E

3.在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔底间接蒸汽加热。原料处理量为4000 kg/h ，组成为0.4(苯的质量分数，下同)，要求塔顶馏出液组成为0.96，苯的回收率不低于98%，泡点进料。已知体系的相对挥发度α=2.5，实际回流比为最小回流比的1.5倍。已知苯、甲苯的摩尔质量分别为78.11 kg/kmol 和92.13 kg/kmol 。试求：

(1) 塔顶产品量D (kmol/h)、塔底残液量W (kmol/h)及组成x W ；

(2) 自塔顶算起的第二板的下降液体中苯的组成；

(3)离开最后一块塔板的液体中苯的组成；

(4)因长期操作，再沸器内结垢，试问对塔顶、塔底产品质量有何影响？写出分析过程

(假设此时F 、D 、q 、x F 不变)。为维持塔顶、塔底产品质量不变，应采取何种措施？并说明理由。

思路分析：精馏流程与已知条件如本题附图所示。

F=

w F q=1

98%

附图

1

F D

D Fx

x η=

4 000F F x =

D x F D

=-F D

Fx Dx W

-=

F M (1) 塔顶产品量D (kmol/h)、塔底残液量W (kmol/h)及组成

(2) 自塔顶算起的第二板的下降液体中苯的组成

min D e

e e

x y R y x -=-min

11

D n n

x R

y x R R +=+++e =1

(1)e

e

x x αα=+-y 1=x D

x 0=x D

11

1

y 1=2

y 2相平衡方程相平衡方程

相平衡方程(1)n

n n

y x y αα=

--精馏段操作方程泡点进料

(3) 离开最后一块塔板的液体中苯的组成

w x N-1相平衡方程提馏段操作方程(V V R ==+F

+

解：(1) 塔顶产品量D (kmol/h)、塔底残液量W (kmol/h)及组成x W

0.40/78.11

0.4400.40/78.110.60/92.13

F x =

=+

0.96/78.11

0.9660.96/78.110.04/92.13

D x ==+

0.44078.110.56092.1385.96F M =⨯+⨯=

4 00046.5385.96F ==kmol/h

因D D F Dx Fx η=，所以 46.530.4400.9

19.070.966F D D Fx D x η⨯⨯=

== kmol/h 据总物料衡算 46.5319.0727.46W F D =-=-= kmol/h

46.530.44019.070.9660.07527.46

F D W Fx Dx x W -⨯-⨯=== (2) 自塔顶算起的第二板的下降液体中苯的组成

泡点进料，q =1，0.440e F x x == 2.50.440

0.6631(1)1 1.50.440

e e e x y x αα⨯=

==+-+⨯

min 0.9660.625

1.530.6630.440

D e e e x y R y x --===--

min 1.5 1.5 1.53 2.30R R ==⨯=

1 2.230.9660.6900.29911 2.231 2.231

D n n n n x R y x x x R R +=+=+=+++++ 10.966D y x ==

1110.966

0.919(1) 2.5 1.50.966

y x y αα=

==---⨯