化工原理 精馏习题

3.某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：
精馏段 16.080.0+=x y 提馏段 02.040.1-=x y
若进料时，原料为气液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。

分析：若求产品产率，必须确定塔顶产品,塔底产品和进料的组成。

将精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别与对角方程联立，即可确定塔顶，塔底组成。

而进料组成可由两个操作线方程与进料方程联解求得
4. 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为０．９５，釜液组成为０．０５．料液的处理量为１００h kmol /．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求：
（1）提馏段上升蒸气量；
（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

^
分析：欲解提馏段的蒸气量v '，须先知与之有关的精馏段的蒸气量V 。

而V 又须通过D R V )1(+=才可确定。

可见，先确定最小回流比min R ，进而确定R 是解题的思路。

5.在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。

原料液为饱和液体，其组成为，要求塔顶馏出液组成不小于,釜残液组成不大于(以上均为轻组分A 的摩尔分数)。

塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。

全塔平均相对挥发度为,操作回流比min 5.1R R =。

当馏出液流量为100h kmol /时，试求：
（1） 塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成；
（2） 提馏段上升的气体量。

分析：因为出分凝器的冷凝液L 与未液化的蒸气0V 成相平衡关系，故分凝器相当一层理论塔板。

应注意，自分凝器回流塔内的液相组成0x 与自全凝器出来的产品组成D x 不同。

6.在一常压连续精馏塔中分离二元理想混合物。

塔顶上升的蒸气通过分凝器后，3/5的蒸气冷凝成液体作为回流液，其浓度为。

其余未凝的蒸气经全凝器后全部冷凝为塔顶产品，其浓度为（以上均为轻组分A 的摩尔分数）。

若已知回流比为最小回流比的倍，当泡点进料时，试求：
（1） 第1块板下降的液体组成；
（2） 料液的组成。

}
分析：抓住分凝器中气液相组成为平衡关系，而回流液组成与第1块板上升蒸气为物料平衡（即精馏段操作线）关系，此题可顺利求解。

3.某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：
精馏段 16.080.0+=x y 提馏段 02.040.1-=x y
若进料时，原料为气液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。

,
分析：若求产品产率，必须确定塔顶产品,塔底产品和进料的组成。

将精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别与对角方程联立，即可确定塔顶，塔底组成。

而进料组成可由两个操作线方程与进料方程联解求得
解：联解 16.080.0+=x y 及 x y =
得塔顶产品组成 80.0==x x D
再联解 02.040.1-=x y 及 x y =
得塔底产品组成部分 05.0==x x W
再联解 16.080.0+=x y 及 02.040.1-=x y
得 3.0=x ,4.0=y
将此代入q 线方程，且由题巳知2
1=q 11---=q x x q q y F 15.03.015.05.04.0---=
F x 解得 35.0=F x [
由全塔物料衡算式 W D F +=
及全塔轻组分物料衡算式 W D F Wx Dx Fx +=
知塔顶产品产率 %404.005
.080.005.035.0==--=--=W D W F x x x x F D 塔底产品产率
%606.04.01==-=-=F
D F F W 由精馏段操作线方程斜率80.01=+R R 解得 4=R 4. 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为０．９５，釜液组成为０．０５．料液的处理量为１００h kmol /．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求：
（1）提馏段上升蒸气量；
（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

分析：欲解提馏段的蒸气量v '，须先知与之有关的精馏段的蒸气量V 。

而V 又须通过
D R V )1(+=才可确定。

可见，先确定最小回流比min R ，进而确定R 是解题的思路。

…
理想体系以最小回流比操作时，两操作线与进料方程的交点恰好落在平衡线上，所以只须用任一操作线方程或进料方程与相平衡方程联立求解即可。

解：（１）由相平衡方程 x
x x x y 213)1(1+=-+=αα 及进料方程 11
5.05.015.05.011+-=---=---=x x q x x q q y F 联立解得 22x ＋x 2＋１＝０ 4842+±-=
x 取 367.0=q x 则 633.0213=+=q q
q x x y
23.137
.063.063.095.0min =--=--=q q q
D x y y x R R=722.14.1min =R 再由物料衡算方程 W D F += 及 W W F Wx Dx Fx +=
解得 h kmol D /50= h kmol D F W /50=-=
h
kmol F V F q V V h
kmol D R V /1.86501.1365.0)1(/1.13650)1722.1()1('=-=-=--==+=+=
（2）已知95.01==D x y 由相平衡关系 86.0)1(111=--=
y y x αα ~
再由精馏段操作线方程解得
88.01
722.195.086.01722.1722.11112=++⨯+=+++=R x x R R y D 5.在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。

原料液为饱和液体，其组成为，要求塔顶馏出液组成不小于,釜残液组成不大于(以上均为轻组分A 的摩尔分数)。

塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。

全塔平均相对挥发度为,操作回流比min 5.1R R =。

当馏出液流量为100h kmol /时，试求：
（3） 塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成；
（4） 提馏段上升的气体量。

分析：因为出分凝器的冷凝液L 与未液化的蒸气0V 成相平衡关系，故分凝器相当一层
理论塔板。

应注意，自分凝器回流塔内的液相组成0x 与自全凝器出来的产品组成D x 不同。

解：（1）由平衡方程及泡点进料时 5.0=q x
714.05.05.115.05.2)1(1=⨯+⨯=-+=q
q
q x a ax y 1.15.0714.0714.095.0min =--=--=
q q q
D x y y x R 65.15.1min ==R R
| 精馏段操作线方程 1
1+++=
R x x R R y D 358.0623.065
.295.065.265.1+=+=x x 再由平衡方程及 95.00==D x y 得 884.095
.05.15.295.0)1(000=⨯-=--=y y x αα 代入精馏段操作线方程 909.0358.0623.001=+=x y (2)由F q V V )1('--=
当泡点进料时，1=q
则 D R V V )1('+==h kmol /26510065.2=⨯=。