化工原理 2013-11-27 蒸馏复习

y 2 3x 解得 ： xq = 0.4699及yq = 0.5903
（1）-（3）见11-20日课件作业说明
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为：
y
q n,D
q n,L q n,V
x
q n,W q n,V
xW
A q n,F x F
xD
qn,W qn,F qn,D 50 24.68
y
2.46 x 1 1.46 x
0.95 1.0 7
在x–y图上作出平衡线，如本题附图所示。 由已知的xD，xF，xW在附图上定出点a、e
1.0 0.9 0.8
a 5
、c。
精馏段操作线的截距为
0.7
xD 0.95 0.271 R 1 2.5 1
0.6 0.5
d e
y
0.4
，在y轴上定出点b，连接点a及点b，即为精
y
x 2.46 0.4 0.6212 1 ( 1) x 1 1.46 0.4
（2）总压为p总＝10 kPa；设泡点为31.5℃
* pA =17.02 kPa，
10 5.313 p ＝5.313 kPa x 17.92 5.313 0.37 0.4
液化率q；汽化率1-q；两者的表达式。 简单计算例9-3 公式：9-17；9-10；9-22；9-23；9-23a。
教材p96 例9-3 (1)。
教材课后习题3
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件 q 1 0.44 0.56 xF q 0.56 0.55 y x x 1.25 1.273x 则: q 1 q 1 0.56 1 0.56 1 由平衡方程: y 0.46 x 0.549
q n,W 60 27.39kmol/h 32.61kmol/h
（1）40 ℃冷液进料 q值可由定义式计算，即
cP t b t F 1.8292 40 q 1 1 1.255 r 371
公式9-24
例9-6 (1)
V R 1q n,D 1 q F 2.8 1 27.39 1 1.255 60kmol/h 119.4kmol/ h
提馏段 公式9-33, 9-33a; 9-40(热状况参数q引入的提馏段操作线
方程)
R的定义; q的定义; q值大小和进料热状况的五种情况。 注: 液化率q和进料热状况参数q是不同的。
教材课后习题4
解：（1）馏出液的流量和苯的收率
q n,D q n,F
公式9-26
xF xW 0.5 0.05 100 kmol h 50 kmol h xD xW 0.95 0.05
25.32
0.94 50 0.5 kmol/h 24.68kmol/h 0.952
xW
1 A qn,F xF 1 0.94 50 0.5 0.0592
q n,W
qn,L Rqn,D qqn,F 3 24.68 0.75 50
教材课后习题1 p156
解：本题可用露点及泡点方程求解。
露点方程公 式：9-5a
* * * pA p总 p B 107.6 p总－41.85 pA yA xA 0.95 * * p总 p总 p A p B p总 107.6 41.85
解得 p总＝99.76 kPa
0.3
b
0.2
馏段操作线。
11
0.1
c
0.0 0.0
xW0.1
0.2
0.3
0.4
习题8 附 图
xF 0.5 X
0.6
0.7
0.8
0.9
xD 1.0
教材课后习题8
参考q线斜率：公式9-41
1.0
过点e作q线（垂直线）交精馏
0.9 0.8
a 5
段操作线于点d。连接cd即得提馏
段操作线。 从点a开始，在平衡线与操作
y
0.7 0.6 0.5
d e
0.4 0.3
线之间绘阶梯，达到指定分离程
度需11层理论板，第5层理论板 进料。
b
0.2
11
0.1
c
0.0 0.0
xW0.1
0.2
0.3
0.4
xF 0.5 X
0.6
0.7
0.8
0.9
xD 1.0
习题8 附 图
* A
* pA 155.37
* pB 63.15
100 63.15 xA 0.3996 0.4 155.37 63.15
泡点方程公式 公式：9-4
与苯的组成一致，则94.6℃为泡点温度。
* pA 155.37 2.46 相对挥发度： * pB 63.15
气相组成：
公式9-39
' 注：V’为教材中 q n,V，V为教材中 qn,V ，F为教材中 qn, F
教材课后习题6
（2）饱和液体进料 此时 q = 1
公式9-39
V V R 1q n,D 3.8 27.39kmol/h 104.1kmol/h
（3）饱和蒸气进料
V V q n,F 104.1 60kmol/h 44.1kmol/h
第九章 蒸馏
重点内容回顾总结
9.1 概述 定义
加热，利用挥发度差异
分类及适用范围
何时采用连续蒸馏、何时采用间歇蒸馏？ 何时用加压蒸馏，何时用真空（低压）蒸馏？ 减压蒸馏的直接作用？
9.2 两组分溶液的气液平衡
气液平衡的相律 两组分气液平衡体系的自由度f=2，其意
义是什么？ 露点方程和泡点方程的推导及其描述的关系。 挥发度、相对挥发度a，气液平衡方程及描述的关系。 相对挥发度a值与分离难易程度关系的描述。 计算要求: 根据温度（t）和压力（p）求，气液相的组成 （x，y）、以及气液平衡方程（x与y之间关系）；根据压 力（p）和组分（x，y）求温度（t，泡点温度和露点温度 等）。
* B
因此所设泡点温度过高，降低温度重新试差，得到泡点 温度为31.2℃，则相应的P*A和P*B可求出：
? y?
随压力降低，α增大，气相组成提高。
教材p90-91 例9-1；9-2。
两组分溶液的气液平衡（相图和应用）
气液平衡相图（t-x-y图）：两线：饱和蒸汽线 （露点线）；饱和液体线（泡点线）；三区。
此需要确定三条线，5个来自百度文库，如教材图9-18中，a，b，c，d 和e，其中，a，b点可以确定精馏段操作线；e、d点确定q 线，c，d点确定提馏段操作线。
选择适宜进料口的重要性和意义
教材课后习题8
解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。
x 0 0 0.05 0.11 5 0.1 0.21 4 0.2 0.38 1 0.3 0.51 3 0.4 0.62 1 0.5 0.71 1 0.6 0.78 7 0.7 0.85 2 0.8 0.90 8 0.9 1.0
* * 1 xA 107.6 0.8808 41.851 0.8808kPa p总＝pA xA pB
气液平衡方程 公式9-10
99.76kPa
公式：9-3a
教材课后习题2
解：本题需试差计算 （1）总压p总＝100 kPa；初设泡点为94.6℃，则
1206.35 lg p 6.032 2.191 94.6 220.24 1343.94 * lg pB 6.078 1.80 94.6 219.58
图9-1中，B点降温后的变化分析；
图9-1中，A点升温后的变化分析；
气液平衡相图（x-y图）：a值的大小（偏移1的程 度大小）与平衡线和对角线距离的关系。 最低恒沸点和最高恒沸点 前者组成作为易挥发组 分，后者组成作为难挥发组分
如何分离恒沸液 改变总压p总
气液平衡的应用
9.3 简单蒸馏过程
99.76 41.85 x * 0.8808 * p A p B 107.6 41.85
泡点方程公式 公式：9-4
* p总 p B
本题也可通过相对挥发度求解
公式：9-9
* pA 107.6 * 2.571 p B 41.85
由气液平衡方程得 y 0.95 x 0.8808 y 1 y 0.95 2.5711 0.95
qn,V qn,L qn,W 111.54 25.32
111.54 25.32 y x 0.0592 1.294 x 0.01739 86.22 86.22
提馏段操作线方程 求解同9-6例题和习题6
9.5.3 理论层板的计算
逐板计算法 两个主要方程 图解法：五条线的确定；对角线和平衡线均为已知，因
图9-7；公式9-27
9.4 精馏-多级蒸馏过程 结合相图说明精馏原理 精馏和普通蒸馏的区别
连续精馏操作流程图9-10
9.5 两组分连续精馏的计算
计算的两个假设及内容 馏出液的采出率；易/难挥发组分的回收率。 全塔物料衡算的约束条件 操作线方程：
精馏段 公式9-30的推导
公式9-25
qn,W
1.8 kmol/h=54.55 kmol/h 0.033
qn,D qn,F qn,W 100 54.55 kmol/h=45.45 kmol/h 43.2 xD 0.9505 45.45
教材课后习题5
（2）精馏段操作线方程
y
公式9-30
x R 2.65 0.9505 x D x 0.726x 0.2604 R 1 R 1 3.65 3.65
教材课后习题5
公式9-27
解：（1）馏出液的流量和组成；由全塔物料衡算，可得：
q n,D x D 0.96q n,F x F 0.96 100 0.45kmol/h 43.2 kmol/h
q n,W x W 1 0.96100 0.45kmol/h 1.8 kmol/h
q=0
公式9-39
三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷 （即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V′最小。 教材课后习题6和例9-6共同点： • 利用物料衡算求qn,D、qn,W ，qn,L和qnV，参考图9-12及相关 公式。 • 确定q值，利用公式9-38，9-39,9-39a求q’n,L和q’nV，带入 9-40，即得提馏段操作线方程。可参考图9-15
教材课后习题7
解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给 xD 条件，得 R 0.75 及R 1 0.238 R 1 解得 R = 3，xD = 0.952 2）进料热状况参数及原料液组成 由于 q xF 3 及 2 q 1 1 q 解得 q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5 （3）两操作线交点的坐标值xq及yq 联立操作线及q线两 方程，即 y 0.75x 0.238
（3）提馏段的液相负荷
q n,L q n,L qqn,F Rq n,D q n,F 2.65 45.45 100kmol/h 220.4 kmol/h
公式9-38
教材课后习题6
解：由题给数据，可得
q n,D q n,F
公式9-26
xF xW 0.46 0.04 60 kmol/h 27.39 kmol/h xD xW 0.96 0.04
联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045
气液平衡方程9-10
平衡蒸馏中气 液组成的关系： 公式9-17
nD 0.44nF 0.44 100 kmol = 44kmol
1-q定义式
nD y 44 0.735 100% 100% 58.8% nF x F 100 0.55
公式9-27
50 0.95 A 100% 100% 95% q n,F x F 100 0.5 q n,D x D
（2）馏出液的最大可能流量；当ηA=100%时，获得 最大可能流量，即：
q n,Dmax
公式9-27
q n,F x F xD
100 0.5 kmol/h 52.63 kmol/h 0.95