第六章蒸馏例题
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第六章蒸馏例题
2020年6月2日
第六章 蒸馏
1
例题1
如图一分离某二元物系的精馏塔，塔顶冷凝方式有以下三种，（a)为全 凝器，(b) （c）为分凝器。在三种冷凝方式下，塔顶第一块板上升的气 体量及组成相同。试比较回流液温度t1、t2、t3，回流液浓度xL1 、 xL2 、 xL3，塔顶产品浓度xD1 、 xD2 、 xD3的大小。
F D
210.94 kmol
60.94
/
h
⑶ L' RD qF 3.162 60.94 1.2 210.94 445.88kmol/ h
V ' R 1D q 1F 4.162 60.94 0.2 210.94 295.8kmol / h
y' L' x' WxW 445.8 x' 150 0.04 1.507x'0.0203 V ' V ' 295.8 295.8
2020年6月2日
第六章 蒸馏
10
（2）进料热状况参数q 由题给的条件R=1.777Rmin，可得 Rmin=R/1.777=1.44
Rmin xD yq Rmin 1 xD xq
y x 1 ( 1)x
1.447 0.982 yq 1.447 1 0.982 xq
yq
2.303xq 1 (2.3031)xq
第六章 蒸馏
4
例题2：
在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn+1为 0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2， 物系的相对挥发度α为2.5。试求：
（1）从该板上升的蒸汽组成yn；
（2）流入该板的液相组成xn-1 ；
（3）回流比R.
2020年6月2日
2020年6月2日
第六章 蒸馏
3
解：图（a）所示过程：为全凝器，故有y1=XD1=XL1,其冷凝过程在t-x-y相 图中可用VL表示。
图（b）所示过程：为分凝器，故有yD2=XD2，且yD2与XL2呈 平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝量的气相量之比
为1：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相图中可用线段22’
⑵若塔底产品量W=150kmol/h，求进料量F和塔顶产品量D； ⑶提馏段操作线方程。
2020年6月2日
第六章 蒸馏
12
解：⑴解方程组：
y 6x 1.5
y
2x 1 x
x 0.333
y
0.5
Rmin xD yq 0.94 0.5 0.725 Rmin 1 xD xq 0.94 0.333
表示，且线段22被线段VL等分,即 M 2 2' 2M 2
图（c）所示过程：与图（b）所示过程相似，故有yD3=XD3， 且yD3与XL3呈平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝 量的气相量之比为2：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相
图中可用线段33’表示，且线段
M33' 2 M33
2020年6月2日
2020年6月2日
第六章 蒸馏
14
例题6：
操作中的精馏塔，将加料口由原来的最佳位置进料向下移动
几块塔板，其余操作条件不变（包括F、xF、q、D、R)，此时塔顶 产品浓度 xD 、塔底产品浓度xw 将如何变化？
2020年6月2日
第六章 蒸馏
9
解：（1）塔顶易挥发组分的馏出率
D 100%
F
先求馏出液组成xD： 由精馏段方程可知：
R 0.72
xRD
1
0.275
R 1
R=2.571 xD=0.982
再求馏出率的D/F： 由物料衡算可知：
F DW FxF DxD WxW
D xF xW 0.5 0.05 0.4828 F xD xW 0.982 0.05
xq=0.5=xF
因xq==xF，故可知进料为饱和液体进料，即q=1
2020年6月2日
第六章 蒸馏
11
例题5
（2001石大）在一连续常压精馏塔中分离某混合液，要求 xD=0.94，xW=0.04。已知此塔进料q线方程为 y=6x-1.5，采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题 条件下的相对挥发度为2。求： ⑴精馏段操作线方程；
V
V
t。
t。
y1
t1 xL1 xD1
y1
V/2 yD2
V
t。
t2
y1
xL2
xD2
V/3 yD3
t3
xL3
xD3
a
b
c
2020年6月2日
第六章 蒸馏
2
解： B
t
2 t2 t3 3 t1
V
M2 2’
M3
3’
L
由图可见：
xL2 xL3 xL1
xD1 xD2 xD3
A
t1 t3 t2
xL2 xL3y1=xD1=xL1xD2 xD3
2
2
2020年6月2日
第六章 蒸馏
6
解得 xD=0.85
因
yn
R R 1
xn1
xD R 1
0.823
1 2
xn1
0.85 2
解得 xn-1=0.796
2020年6月2日
第六章 蒸馏
7
例题3
在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物，原料中含苯 0.44（摩尔分数），进料量为100kmol/h，操作条件下的平 均相对挥发度为2.5，精馏段操作线方程为y=0.71x+0.278， 提馏段操作线方程为y=1.44x-0.0044。试求：
Rmin 2.635
R 1.2Rmin 3.162
精馏段操作线方程为：y R x xD 0.76x 0.226 R 1 R 1
2020年6月2日
源自文库
第六章 蒸馏
13
⑵q
q
1
6
q 1.2
又 xF 1.5 q 1
xF 0.3
物平：
F D 150 0.3F 0.94D
0.04
150
（1）塔顶馏出液组成xD和塔釜残液组成xw。 （2）q线方程，并说明进料热状况； （3）提馏段气、液相负荷（流量）（kmol/h）
2020年6月2日
第六章 蒸馏
8
例题4：
在一连续精馏塔内分离某两组分理想溶液。已知进料组成为0.5（摩 尔分数，下同），釜残液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为 最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303；精 馏段操作线方程为y=0.72x+0.275。试求： （1）塔顶产品的馏出率； （2）进料热状况参数q。
第六章 蒸馏
5
解：（1）yn与xn符合相平衡关系，即
yn
1
xn ( 1)xn
1
2.5 0.65 (2.5 1) 0.65
（2）求回流比R:
0.823
V L D (R 1)D
L RD
V R 1 2 LR
∴R=1
（3）由精馏段操作线方程
yn1
R R 1
xn
xD R 1
得：
0.75 1 0.65 xD
2020年6月2日
第六章 蒸馏
1
例题1
如图一分离某二元物系的精馏塔，塔顶冷凝方式有以下三种，（a)为全 凝器，(b) （c）为分凝器。在三种冷凝方式下，塔顶第一块板上升的气 体量及组成相同。试比较回流液温度t1、t2、t3，回流液浓度xL1 、 xL2 、 xL3，塔顶产品浓度xD1 、 xD2 、 xD3的大小。
F D
210.94 kmol
60.94
/
h
⑶ L' RD qF 3.162 60.94 1.2 210.94 445.88kmol/ h
V ' R 1D q 1F 4.162 60.94 0.2 210.94 295.8kmol / h
y' L' x' WxW 445.8 x' 150 0.04 1.507x'0.0203 V ' V ' 295.8 295.8
2020年6月2日
第六章 蒸馏
10
（2）进料热状况参数q 由题给的条件R=1.777Rmin，可得 Rmin=R/1.777=1.44
Rmin xD yq Rmin 1 xD xq
y x 1 ( 1)x
1.447 0.982 yq 1.447 1 0.982 xq
yq
2.303xq 1 (2.3031)xq
第六章 蒸馏
4
例题2：
在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn+1为 0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2， 物系的相对挥发度α为2.5。试求：
（1）从该板上升的蒸汽组成yn；
（2）流入该板的液相组成xn-1 ；
（3）回流比R.
2020年6月2日
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第六章 蒸馏
3
解：图（a）所示过程：为全凝器，故有y1=XD1=XL1,其冷凝过程在t-x-y相 图中可用VL表示。
图（b）所示过程：为分凝器，故有yD2=XD2，且yD2与XL2呈 平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝量的气相量之比
为1：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相图中可用线段22’
⑵若塔底产品量W=150kmol/h，求进料量F和塔顶产品量D； ⑶提馏段操作线方程。
2020年6月2日
第六章 蒸馏
12
解：⑴解方程组：
y 6x 1.5
y
2x 1 x
x 0.333
y
0.5
Rmin xD yq 0.94 0.5 0.725 Rmin 1 xD xq 0.94 0.333
表示，且线段22被线段VL等分,即 M 2 2' 2M 2
图（c）所示过程：与图（b）所示过程相似，故有yD3=XD3， 且yD3与XL3呈平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝 量的气相量之比为2：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相
图中可用线段33’表示，且线段
M33' 2 M33
2020年6月2日
2020年6月2日
第六章 蒸馏
14
例题6：
操作中的精馏塔，将加料口由原来的最佳位置进料向下移动
几块塔板，其余操作条件不变（包括F、xF、q、D、R)，此时塔顶 产品浓度 xD 、塔底产品浓度xw 将如何变化？
2020年6月2日
第六章 蒸馏
9
解：（1）塔顶易挥发组分的馏出率
D 100%
F
先求馏出液组成xD： 由精馏段方程可知：
R 0.72
xRD
1
0.275
R 1
R=2.571 xD=0.982
再求馏出率的D/F： 由物料衡算可知：
F DW FxF DxD WxW
D xF xW 0.5 0.05 0.4828 F xD xW 0.982 0.05
xq=0.5=xF
因xq==xF，故可知进料为饱和液体进料，即q=1
2020年6月2日
第六章 蒸馏
11
例题5
（2001石大）在一连续常压精馏塔中分离某混合液，要求 xD=0.94，xW=0.04。已知此塔进料q线方程为 y=6x-1.5，采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题 条件下的相对挥发度为2。求： ⑴精馏段操作线方程；
V
V
t。
t。
y1
t1 xL1 xD1
y1
V/2 yD2
V
t。
t2
y1
xL2
xD2
V/3 yD3
t3
xL3
xD3
a
b
c
2020年6月2日
第六章 蒸馏
2
解： B
t
2 t2 t3 3 t1
V
M2 2’
M3
3’
L
由图可见：
xL2 xL3 xL1
xD1 xD2 xD3
A
t1 t3 t2
xL2 xL3y1=xD1=xL1xD2 xD3
2
2
2020年6月2日
第六章 蒸馏
6
解得 xD=0.85
因
yn
R R 1
xn1
xD R 1
0.823
1 2
xn1
0.85 2
解得 xn-1=0.796
2020年6月2日
第六章 蒸馏
7
例题3
在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物，原料中含苯 0.44（摩尔分数），进料量为100kmol/h，操作条件下的平 均相对挥发度为2.5，精馏段操作线方程为y=0.71x+0.278， 提馏段操作线方程为y=1.44x-0.0044。试求：
Rmin 2.635
R 1.2Rmin 3.162
精馏段操作线方程为：y R x xD 0.76x 0.226 R 1 R 1
2020年6月2日
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第六章 蒸馏
13
⑵q
q
1
6
q 1.2
又 xF 1.5 q 1
xF 0.3
物平：
F D 150 0.3F 0.94D
0.04
150
（1）塔顶馏出液组成xD和塔釜残液组成xw。 （2）q线方程，并说明进料热状况； （3）提馏段气、液相负荷（流量）（kmol/h）
2020年6月2日
第六章 蒸馏
8
例题4：
在一连续精馏塔内分离某两组分理想溶液。已知进料组成为0.5（摩 尔分数，下同），釜残液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为 最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303；精 馏段操作线方程为y=0.72x+0.275。试求： （1）塔顶产品的馏出率； （2）进料热状况参数q。
第六章 蒸馏
5
解：（1）yn与xn符合相平衡关系，即
yn
1
xn ( 1)xn
1
2.5 0.65 (2.5 1) 0.65
（2）求回流比R:
0.823
V L D (R 1)D
L RD
V R 1 2 LR
∴R=1
（3）由精馏段操作线方程
yn1
R R 1
xn
xD R 1
得：
0.75 1 0.65 xD