第五章 蒸馏课后习题参考答案 (1)

第五章 蒸馏课后习题参考答案

4.在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。已知原料液流量为100 kmol/h ,组成为0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同），若要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为95% 。试求馏出液的流量和组成。 解：由%95%100,,=⨯=

F

F n D

D n D x q x q η 2分

得h kmol x q x q F F n D D n /5.475.010095.095.0,,=⨯⨯==

1分

又5005.05.47,,,,=+=+=W n W W n D D n F F n q x q x q x q 2分

得h kmol q W n /50,= 1分

因此h kmol q q q W n F n D n /5050100,,,=-=-= 2分

得95.050

5

.47==

D x 2分

5.在连续蒸馏塔中分离含甲醇0.45 （摩尔分数，下同）的甲醇—水溶液，其流量为100 kmol/h ,要求馏出液中甲醇的含量为0.96 ，釜液中甲醇的含量为0.03 ，回流比为2.6 。试求：（1）馏出液的流量；（2）饱和液体进料时，精馏段和提馏段的操作线方程。 解：（1）由100,,,=+=W n D n F n q q q 1分

4545.010003.096.0,,,,,=⨯=+=+=W n D n W W n D D n F F n q q x q x q x q 1分

联立上述两式，解得h kmol q D n /16.45,= h kmol q W n /84.54,= 2分

（2）精馏段操作线方程

27.072.01

6.296

.016.26.2111+=+++=+++=

+n n D n n x x R x x R R y 2分

提馏段操作线方程

h kmol q Rq qq q q F n D n F n L n L n /42.21710016.456.2,,,,,,=+⨯=+=+=

1分 ()()()h kmol q R q q q q D n F n V n V n /58.16216.4516.211,,,,,=⨯+=+=-+= 1分

01.034.158

.16203.084.5458.16242.217,,,,,,,,,,,,1

-=⨯-=-=+m m V n w W n m V n L n m x x q x q x q q y

2分

6.在连续精馏操作中，已知加料量为100 kmol/h ,其中气-液各半，精馏段和提馏段的操作线方程分别为 y= 0.75x + 0.24 及 y= 1.25x - 0.0125

试求操作回流比、原料液的组成、馏出液的流量及组成。 解：由

75.01

=+R R

得3=R 1分

24.01

=+R x D

得96.0=D x 1分

q 线方程为 F F

F x x x x q x x q q y 21

5.015.05.011+-=---=---=

2分

联立精馏段和提馏段的操作线方程求得两操作线的交点为（0.505,0.61875），将其代入q 线方程，得 F x 2505.061875.0+-=可得=F x 0.56 2分

又提馏段操作线过（x w , x w ）得0125.025.1-=w w x x 1分

求得05.0=w x

由100,,,=+=W n D n F n q q q

1分

5656.010005.096.0,,,,,=⨯=+=+=W n D n W W n D D n F F n q q x q x q x q

1分

联立上述两式，解得h kmol q D n /56,= h kmol q W

n /44,=

1分

7.在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。已知精馏段操作线方程为y = 0.732x + 0.263 ,提馏段操作线方程为y = 1.25x - 0.0187 。若原料液于露点下进入精馏塔中，试求原料液、馏出液和釜液的组成及回流比。 解：由

732.01

=+R R

得7.2=R 2分

24.01

=+R x D

得98.0=D x 2分

又提馏段操作线过（x w , x w ）得0187.025.1-=w w x x 1分

求得07.0=w x 1分

联立精馏段和提馏段的操作线方程求得两操作线的交点为（0.54,0.66），又露点下66.0==q F y y 4分

10.在连续操作的板式精馏塔中分离苯—甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为 0.255 、0.385 和 0.575 ，试求三层板中较低的两层的单板效率 ML E 。操作条件下苯—甲苯混合液的平均相对挥发度可取作2.5。

解：由题可知，255.01=+n x 385.01==+n n x y n n y x ==-575.01 2分

()35.0575

.015.25.2575

.0)1(*=⨯--=--=

n n n y y x αα

2分 84.035

.0575.0385

.0575.0*

11=--=--=

--n n n n MLn x x x x E 2分 ()2.0385

.015.25.2385

.0)1(11*1=⨯--=--=

+++n n n y y x αα

2分

7.02

.0385.0255

.0385.0*

111=--=--=

+++n x x x x E n n n MLn 2分

11.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知进料量为 100kmol/h ,组成为0.35（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸汽进料，塔顶全凝器，泡点回流，馏出液流量为35 kmol/h ，物系的平均相对挥发度为2.5 。已知精馏段操作线方程为y = 0.8x + 0.188 。 试求：（1）提馏段操作线方程；（2）自塔顶第1层板下降的液相组成为0.90时的气相默弗里板效率。 解：由精馏段操作线方程y = 0.8x + 0.188，可得

8.01

=+R R

得 4=R 1

分

188.01

=+R x D

得 94.0=D x 1

分

又h kmol q q q D n F n W n /6535100,,,=-=-=

1分

1.294.03535.0100,,,=⨯-⨯=-=D D n F F n W W n x q x q x q 1分

h kmol Rq qq q q D n F n L n L n /140354,,,,,=⨯==+= 1分