化工原理-第九章-液体精馏

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化工原理-第九章-液体精馏

化工原理-第九章-液体精馏

化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏(⼀)测试⼀⼀.选择题1.蒸馏是利⽤各组分()不同的特性实现分离的⽬的。

CA 溶解度;B 等规度;C 挥发度;D 调和度。

2.在⼆元混合液中,沸点低的组分称为()组分。

CA 可挥发;B 不挥发;C 易挥发;D 难挥发。

3.()是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之⼀。

AA 液相回流;B 进料;C 侧线抽出;D 产品提纯。

4.在()中溶液部分⽓化⽽产⽣上升蒸⽓,是精馏得以连续稳定操作的⼀个必不可少条件。

CA 冷凝器;B 蒸发器;C 再沸器;D 换热器。

5.再沸器的作⽤是提供⼀定量的()流。

DA 上升物料;B 上升组分;C 上升产品;D 上升蒸⽓。

6.冷凝器的作⽤是提供()产品及保证有适宜的液相回流。

BA 塔顶⽓相;B 塔顶液相;C 塔底⽓相;D 塔底液相。

7.冷凝器的作⽤是提供塔顶液相产品及保证有适宜的()回流。

BA ⽓相;B 液相;C 固相;D 混合相。

8.在精馏塔中,原料液进⼊的那层板称为()。

CA 浮阀板;B 喷射板;C 加料板;D 分离板。

9.在精馏塔中,加料板以下的塔段(包括加料板)称为()。

BA 精馏段;B 提馏段;C 进料段;D 混合段。

10.某⼆元混合物,进料量为100 kmol/h ,x F = 0.6,要求塔顶x D 不⼩于0.9,则塔顶最⼤产量为()。

(则W=0) BA 60 kmol/h ;B 66.7 kmol/h ;C 90 kmol/h ;D 100 kmol/h 。

11.精馏分离某⼆元混合物,规定分离要求为D x 、w x 。

如进料分别为1F x 、2F x 时,其相应的最⼩回流⽐分别为1min R 、2min R 。

当21F F x x >时,则()。

AA .2min 1min R R <;B .2min 1min R R =;C .2min 1min R R >;D .min R 的⼤⼩⽆法确定12.精馏的操作线为直线,主要是因为()。

化工原理-精馏课件

化工原理-精馏课件
吸收
6.3 双组分连续精馏塔的计算
xD
xq
xF
e
d
xW
yq
a
e
d
a
f
c
yq
非理想溶液
理想溶液
xD
xq
xF
xW
c
吸收
6.3 双组分连续精馏塔的计算
NT,min 当操作线远离平衡线 NT减少,与对角线重合时达到 NT,min,一般由图解法求取。若体系为双组分理想溶液,则可通过解析法计算 (Fenske方程):
L
V
L’
V’
F
L
V
L’
V’
F
L
F
F
冷液进料
饱和液体进料
气液混合物进料
饱和蒸气进料
过热蒸气进料
吸收
6.3 双组分连续精馏塔的计算
不同 q值对应的 q线方程
进料状况
进料的焓 IF
q值
q线斜率 q/q-1
冷液体
IF<IL
q>1
+
饱和液体
IF=IL
q=1
无穷大
气液混合物
IL<IF<IV
0 < q <1

吸收
6.1 理想溶液的气液相平衡
6.1.2 相平衡——相平衡方程 纯液体的挥发度:该液体在一定温度下的饱和蒸气压。 溶液中各组分的挥发度:该组分在蒸气中的分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比。 相对挥发度:是指溶液中两组分挥发度之比,常以易挥发组分的挥发度为分子。
吸收
6.1 理想溶液的气液相平衡
吸收
6.3 双组分连续精馏塔的计算
对加料板作物料衡算 V’-V=L’-L-F 令 则有: q 线方程,精馏段操作线和提馏段操作线的交点,但经过 点。

陈敏恒《化工原理》(第3版)(下册)章节题库-液体精馏(圣才出品)

陈敏恒《化工原理》(第3版)(下册)章节题库-液体精馏(圣才出品)

第9章液体精馏一、选择题1.在精馏实验中,达到稳定后,塔顶气相的温度读数明显偏高,若测温仪表本身无问题,那么主要问题是()。

A.塔釜的加热功率过大B.塔顶冷凝器的冷却水流量太小C.釜内料液中轻组分浓度过低,或其他原因造成塔顶物料中轻组分浓度太低。

【答案】C2.当分离沸点较高而且又是热敏性混合液时,精馏操作压力应采用();分离常温常压为气体的混合物时,操作压力应采用()。

A.减压,加压B.加压,减压C.减压,常压【答案】A3.常压下釆用简单蒸馏与平衡蒸馏分离某液体混合物,在原料初始组成与汽化率相同的条件下,简单蒸馏所得馏出物中易挥发组分的平均组成为x D1,平衡蒸馏的组成为x D2,则()。

A.x D1<x D2B.x D1=x D2D1D2D.不能判断【答案】C4.精馏中引入回流,下降的液相与上升的气相发生传质,使上升中的易挥发组分浓度提高,最恰当的说法是由于()。

A.液相中易挥发组分进入气相,B.气相中难挥发组分进入液相,C.液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入气相,但其中易挥发组分较多,D.液相中易挥发组分进入气相和气相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。

【答案】D5.精馏过程的操作线为直线,主要基于()。

A.塔顶泡点回流B.理想物系C.恒摩尔流假设D.理论板假定【答案】C6.当精馏塔操作压力降低时,物系的相对挥发度会(),此时若其它操作条件不变,塔顶馏出液组成将()。

A.增大C.不变D.不确定【答案】A;A7.一操作中精馏塔,若保持(塔釜上升蒸气量)不变,而增大回流比R,则()。

A.x D增大,x W增大B.x D增大,x W减小C.x D减小,x W增大D.x D减小,x W减小【答案】A8.二元溶液连续精馏计算中,进料热状态的变化将引起以下线的变化()。

A.平衡线B.操作线和q线C.平衡线和操作线D.平衡线与q线【答案】B9.设计精馏塔时,若将塔釜由原来的直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热,而保持进料量、进料热状况、塔顶馏出液量、馏出液浓度及回流比等不变,则提馏段操作线斜率(),残液浓度()。

化工原理09--蒸馏

化工原理09--蒸馏

层 塔 板上 上层 升塔 蒸板 汽下 的降 组液 成体 间的 的组 关成 系和 下
操 作 线 方 程 的 物 理 意 义 :
提馏段操作线方程
31
一精馏塔用于分离乙苯-苯乙烯混合物,进料量 3100kg/h,其中乙苯的质量分率为0.6,塔顶、底 产品中乙苯的质量分率分别要求为0.95、0.25。 求塔顶、底产品的质量流量、摩尔流量。
1、保持回馏比恒定 根据精馏段的操作线 方程,其斜率不变。
斜率 =R/R+1
xwe
xw1
xde
xd1
2、保持馏出液组成恒定
因回流比不断增大, 精馏段操作线的截 距不断减小。
63
xwe xw1
xd
第六节
特殊精馏
一、水蒸气蒸馏:
用于易分解而与水又 不互溶,或要求分离 压力不易达到的体系。 d 在分离的气相: P=pA+pw f
47
48
3、逐板计算法求理论塔板数:
平衡关系: y=x/(1+( -1)x),x=y/(y+ (1-y))
精馏段操作线方程: y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)
提馏段操作线方程: y=L’x/(L’-W)+L’xW/(L’-W)
反复使用平衡关系和操作线关系即可求得理论塔板数
y1=xD 平衡关系 精馏段操作线方程 y’1 提馏段操作线方程 y2 x1 x2
组成量的关系满足 杠杆定律。
17
简单蒸馏的计算: 蒸馏釜的生产能力,根据热负荷 和传热能力 计算。 馏出液、残液的浓度与馏出量(或残留量) 之间的关系。
物料衡算 相平衡关系
18
三、简单蒸馏的计算: 在釜内某一瞬时,液体量为W,经微分时间dt 后,残液量为(W-dW),液相组成由x降为 (x-dx),气相组成为y。 对dt时间作易挥发组分的物料衡算: Wx=(W-dW)(x-dx)+ydW dW = dx W y-x 积分限为W=W1,x=x1;W=W2,x=x2, 1、溶液为理想溶液,得: lnW1/W2 =[1/(-1)] ln[x1(1-x2)/x2(1-x1)]+ln[1-x2/1-x1] 由:x1=A1/W1, x2=A2/W2 得:A1/A2=(B1/B2) W1=A1+B1,W2=A2+B2

化工原理课件 9.4 精馏

化工原理课件 9.4 精馏

q [rF cP (tb tF )] rF
b. 饱和液体进料(泡点进料) 饱和液体温度等于泡点
iF i
q 1
V V
0 q 1
L LF
c.汽液混合物进料 汽液混合物的温度介于泡点和露点之间
i iF I
V V
LL
q=x(液相分率) 已知进料中汽相与液相的摩尔数之比为2:1,轻组分的摩尔分 数为0.55,则q=_____. A. 1/3 B. 0.55 C.不能确定
传质单元高度
精 馏
实 际 塔 板 数
理论板数
反映分离任务的难易, 与设备型式无关
反映设备效能的高低
全塔效率
④塔板物料、热量衡算及传递速率的最终简化 引入理论板的概念及恒摩尔流假设使塔板过程的物料衡 算、热量衡算及传递速率最终简化为 物料衡算式
Vy n1 Lxn1 Vy n Lxn
相平衡方程
LL q F 以1kmol/h进料为基准,提馏段中的液体流量较精馏段的液 体流量增大的kmol/h数即为q值
L L qF
V V (1 q)F
I iF q I i
iF i I
q 1
L L qF
V V, L L
V V (1 q)F
a. 过冷液体进料 过冷液体温度低于泡点
I iF q I i
L L qF
V V (1 q)F
d.饱和蒸汽进料(露点进料) 饱和蒸汽的温度等于露点
iF I
q0
V V F
LL
e.过热蒸汽进料(过热蒸汽的温度高于露点)
iF I
q0
V V, L L
q cP (tF td ) rF

化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)

化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)

第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液,在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝,使其实现高纯度分离的过程。

实现精馏需要3个条件:①设备条件:精馏塔;②回流条件:塔底气相回流,塔顶液相回流;③相平衡条件:组分的挥发度有差异。

本章讨论重点为双组分精馏过程的计算,主要应掌握的内容包括:相平衡关系的表达和应用;精馏塔的物料衡算和操作关系;回流比的确定;理论板数的求法;影响精馏过程主要因素的分析等。

本章主要知识点间的联系图见下:图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础,传质的极限状态。

根据相平衡可以判断过程进行的可能性。

(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义:指由理想气体与理想溶液构成的物系。

它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。

拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ,则y 愈是大于x ,物系愈容易分离。

● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B :端点A 代表纯易挥发组分A(x =1),端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。

两线:t -x 线为泡点线,泡点与组成x 有关;t-y 线为露点线,露点与组成y 有关。

3区:t -x 线以下为过冷液体区;t-y 线以上为过热蒸汽区;在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区,只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。

化工原理精馏PPT课件

化工原理精馏PPT课件

D,xD

(xD,xD)
3
(二) 提馏段操作线方程
总物料衡算:L=V+W
m Lxm V ym+1
m+1
易挥发组分衡算 :Lxm= Vym+1+ WxW
yN
ym 1LL Wxm LW WxW 或 ym 1V Lxm V WxW
N xN
V
LxN
W,xw
提馏段操作 线方程
•(xW,xW)
4
【例1】在连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量 为100kmol/h,组成为0.5(易挥发组分的摩尔分率,下同),提馏 段下降液体量与精馏段相等,馏出液组成为0.98,回流比为2.6。若 要求易挥发组分回收率为96%,试计算: (1) 釜残液的摩尔流量; (2) 提馏段操作线方程。
IV IL
(1)饱和液体进料——泡点进料
LV F
此时,IF=IL
q=1
原料液全部与精馏段下降液体汇合进入 提馏段。
L V
饱和液体
L =L+F
V =V
11
(2)饱和蒸汽进料
IF=IV
q=0
q IV IF IV IL
原料全部与提馏段上升气体汇合进入 精馏段。
L =L V=V +F
(3)冷液进料
内容回顾
一、精馏原理
(1)无中间加热及冷凝器的多次部分气化和多次部分冷凝 (2)顶部回流及底部气化是保证精馏过程稳定操作的必不可 缺少的条件。 (3)精馏操作流程 (4)相邻塔板温度及浓度的关系
tn1tntn1 xn1xnxn1 yn1ynyn1
1
二、理论塔板
三、恒摩尔流假定 四、全塔物料衡算

化工原理第九章液体精馏

化工原理第九章液体精馏

FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定,不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式,得 定义:
L L I iF F I i
q
I iF分子:1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母:原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q=0,饱和气体(露点);q=0,饱和液体(泡点) q<0,过热蒸气;0<q<1,气液两相,q>1,冷液
不管加料板上状态如何,离开加料板的两相温度相
等,组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3)精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时,气液共存区 缩小,分离只能在一定范 围内进行,不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算:F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得:y q x xF q 1 q 1
热量衡算:忽略组成对比热影响,
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(2)

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(2)
第1段:y
yn1
R x x D 第2段:操作线方程 R1 R1 Wxw L xn 得:所需理论板10块,自顶数第5块进料。 V V
2段
W , xw
例:2000年华东理工大学硕士入学考试试题
用连续精馏塔分离某双组分混合液,混合液中含易挥发组分 xF=0.4(摩尔分率,下同),原料以饱和液体状态加入塔中部,塔 顶全凝,泡点回流。操作条件下物系的相对挥发度α=2 . 5 ,要求 塔顶产品浓度xD=0.8 ,塔顶易挥发组分的回收率η=0. 9 。塔釜间接 蒸汽加热。试求:(1)完成上述分离任务的最小回流比;
W , xw
第2段:操作线方程
V ' ' y F1 x f 1 L' ' x Dx D
Dx D Fx f L' ' y x V '' V ''
Wxw L 第3段:操作线方程 yn1 xn V V 得:所需理论板8块,自顶数第3块为F1进料,第6块 为F2进料。
(2)将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓 度的塔板上 两股原料混合后的组成xf F、q=1
y1
V0
L0
D
xD
xD
V
L
F
结论:冷回流时精馏段的操作线方程形式不变。
例: 有两股原料,一股为100kmol/h含苯0.6(摩尔分率,下同)和含甲苯0.4的 混合液。另一股为100kmol/h含苯0.2(摩尔分率,下同)和含甲苯0.8的混合液。 拟用精馏操作进行分离,要求馏出液含苯0.9 ,釜液含苯0.05 。塔顶设全凝器, 塔釜为水蒸气间接加热。操作回流比为2 。问下述两种方案哪种方案所需的理论 板数少?(1)两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上; (2)将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓度的塔板上。 解: (1)两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)

第9章 精馏 典型例题例1:逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液,塔顶设有一平衡分凝器,自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后,液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍,所得液相全部在泡点下回流于塔,所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。

已知产品中含苯0.95(摩尔分率),苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。

试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。

解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2:板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的(含塔釜)的精馏塔分离含苯50%(摩尔分率,下同)的苯-氯苯混合物。

处理量F=100 Kmol/h ,要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。

若精馏条件为:回流比R=1 ,泡点进料,加料位置在第二块理论板,α=4.10 ,问能否完成上述分离任务? 解:W=55kmol/h精馏段操作线方程:y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程:Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程:134.061.1-=x y 逐板计算:y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。

化工原理 第9章-54

化工原理 第9章-54

思考题•精馏过程设计时,P增大,泡点,α,对分离。

P增大塔顶温度上升,塔釜温度上升。

若要降低塔釜温度,则可降低塔釜。

•精馏与蒸馏的区别——精馏有,蒸馏无。

平衡蒸馏与简单蒸馏的区别——前者,后者。

•摩尔流假定,主要依据各组分的。

但精馏段与提馏段的摩尔流量由于由于的不同而不一定相等。

•精馏过程设计时,P增大,泡点升高,α减小,对分离不利。

P增大塔顶温度上升,塔釜温度上升。

若要降低塔釜温度,则可降低塔釜压力。

•精馏与蒸馏的区别——精馏有回流,蒸——前者是连续过程,后者是间歇过程馏无回流。

平衡蒸馏与简单蒸馏的区别。

•摩尔流假定,主要依据各组分的摩尔潜热相等。

但精馏段与提馏段的摩尔流量由于由于进料状态q的不同而不一定相等。

9.5.4.2 多股加料浓度不同的料液在同一塔内分离。

回流比减小时,三操作线均向平衡线靠拢。

挟点位置有多种可能。

混合加料不利,能耗增加。

线与平衡线交点处。

例:图示为双组分混合液精馏塔。

塔顶采用全凝器, 泡点回流, 回流比为8。

系统相对挥发度α=2.5。

由塔上部抽出的侧线液相产品量为θ kmol/s, 其组成x θ= 0.9 。

进料F=10kmol/s, x f =0.5, 进料状态系饱和液体。

塔顶馏出液D=2kmol/s, x D =0.98,塔底残液组=0.05。

试求:成x w =0.05。

试求:(1)抽出液量θ;(2)由第三块理论板下降液体组成。

解:(1) F =D +θ+WF x f =Dx D +θx θ+W x w代入数据: 10=2+θ+W……(1)10×0.5=2×0.98+θ×0.9+W ×0.053.04=0.9θ+0.05W ……(2)联解(1)、(2), θ=3.106 kmol/s无回流的回收塔操作线x D 为max例如图所示的回收塔。

F=100kmol/h ,x f =0.4 (摩尔分率,下同),泡点进料,要求塔顶轻组分回收率为0.955,x W =0.05,系统的α=3。

化工原理课程知识模块(6)(精馏)

化工原理课程知识模块(6)(精馏)

Rmin =
x D始 − y f yf − xf
R = (1.2 ~ 2) Rmin
操作初态塔内的操作方程
y=
x R x+ D R+1 R+1
逐板计算法或图解法得到所需要的理论塔板数。
x D始 的验算:与简单蒸馏相似, F , x f , W , x w 这 4 个量之间的关系为
F ln = W
xf
xAq 是精馏段操作线方程式、提馏段操作线方程式的交点坐标值。掌握了芬斯克公式,再
3
应用吉利兰关联式,是求理论板数的简捷计算法。 3、单板效率及总板效率 以汽相组成变化来表示的单板效率
E mv ,i =
y i − y i +1 y i∗ − y i +1 x i −1 − x i x i −1 − x i∗
Dx D 。主要求解: (1)操作回流比 R ; (2)所需要的理论塔板数。 Fx f
1、回流比的确定 首先确定操作线与平衡线的夹紧点坐标( x e , y e ) 。若夹紧点出现在精馏段上或进料板 上,则
Rmin =
x D − ye ye − xe
若夹紧点出现在提馏段上,则根据此时精馏段的斜率求出最小回流比 Rmin
以液相组成变化来表示的单板效率
E mL , i =
E0 =
塔的总板效率
NT Np
4、塔径的确定 根据塔内汽相的实际体积流量及流速计算塔径
D=
π
Vs 4 u
汽相流速根据 Smith 曲线确定的汽相负荷因子进行确定。 精馏操作型问题 精馏操作型问题的命题方式:已知塔内所具有的理论板数和进料位置、进料流量、组 成和热状态、操作回流比、产品分配比,求解:塔顶产品组成 x D 、塔底产品组成 xW 以 及各塔板上汽相组成及液相组成。 求解方法: ,根据物料衡算式 Fx f = Dx D + WxW 计算 x D (或者 xW ) ; 1)先设 xW (或者 x D ) 2)从塔顶开始逐板计算,计算所得到的 xW 值与假设值进行比较,若相吻合,则结束计 算;若相差较大,则以所得到的 xW 值作为假设值,重复以上的计算,直至计算所得到的

华东理工大学化工原理考研资料课后习题第09章精馏

华东理工大学化工原理考研资料课后习题第09章精馏

第九章 习题相平衡1. 总压为101.3kPa 下,用苯、甲苯的安托因方程(见例9-1),求(1)温度为108℃及81℃时,苯对甲苯的相对挥发度;(2)用上述计算的相对挥发度的平均值αm ,计算苯-甲苯的汽液平衡数据,并与书末附表所列的实验值作比较(列表)。

2. 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系,纯组分的蒸汽压为:t P A +−=206.213225.142408240.6log 0 乙苯tP B +−=43.20958.144508232.6log 0苯乙烯式中P 0的单位是kPa ,t 为℃。

试求:(1)塔顶总压为8kPa 时,组成为0.595(乙苯的摩尔分率)的蒸汽的温度。

(2)与上述汽相成平衡的液相组成。

3.乙苯、苯乙烯精馏塔中部某一块塔板上总压为13.6kPa ,液体组成为0.144(乙苯的摩尔分率)试求:(1) 板上液体的温度;(2) 与此液体成平衡的汽相组成。

4.总压为303.9kPa (绝对)下,含丁烷0.80、戊烷0.20(摩尔分率)的混合蒸汽冷凝至40℃,所得的液、汽两相成平衡。

求液相和汽相数量(摩尔)之比。

已知丁烷(A )和戊烷(B )的混合物是理想物系,40℃下纯组分的饱和蒸汽压为:P A 0=373.3kPa ;P B 0=117.1kPa 。

5.某二元混合液100kmol ,其中含易挥发组分0.40。

在总压101.3kPa 下作简单精馏。

最终所得的液相产物中,易挥发物为0.30(均为摩尔分率)。

试求:(1) 所得汽相产物的数量和平均组成;(2) 如改为平衡蒸馏,所得汽相产物的数量和组成。

已知物系的相对挥发度为α=3.0。

物料衡算、热量衡算及操作线方程6.某混合液含易挥发组分0.24,在泡点状态下连续送入精馏塔。

塔顶馏出液组成为0.95,釜液组成为0.03(均为易挥发组分的摩尔分率)。

试求:(1) 塔顶产品的采出率D/F ;(2) 采用回流比R=2时,精馏段的液汽比L/V 及提馏段的汽液比L /V;(3) 采用R=4时,求L/V 及V L /。

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)

第9章 精馏 典型例题例1:逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液,塔顶设有一平衡分凝器,自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后,液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍,所得液相全部在泡点下回流于塔,所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。

已知产品中含苯0.95(摩尔分率),苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。

试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。

解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2:板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的(含塔釜)的精馏塔分离含苯50%(摩尔分率,下同)的苯-氯苯混合物。

处理量F=100 Kmol/h ,要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。

若精馏条件为:回流比R=1 ,泡点进料,加料位置在第二块理论板,α=4.10 ,问能否完成上述分离任务? 解:W=55kmol/h精馏段操作线方程:y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程:Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程:134.061.1-=x y 逐板计算:y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。

《化工原理》气液平衡 _液体精馏

《化工原理》气液平衡 _液体精馏

图7-2 苯-甲苯混合液的y-x图
7第7章 液体ຫໍສະໝຸດ 馏2.双组分非理想溶液的气液平衡关系 非理想溶液可分为与理想溶液发生正偏差的溶液和负偏差 的溶液。例如,乙醇-水物系是具有正偏差的非理想溶液;硝 酸-水物系是具有负偏差的非理想溶液。它们的y-x图分别如图 7-3和7-4所示。
图7-3 乙醇-水溶液的y-x图
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第7章 液体精馏
2.进料热状态参数 ⑴ 进料板的物料衡算与热量衡算 对图7-11所示的进料板分别作物料衡算及热量衡算,即 F+ V′+L=V+ L′ (7-20) FIF+ V′IV′+LIL=VIV+ L′IL′ (7-20a) 式中 IF——原料液的焓(kJ/kmol); IV , IV′—— 分 别 为 进 料 板 上 、 下 处 饱 和 蒸 气 的 焓 (kJ/kmol); IL , IL′—— 分 别 为 进 料 板 上 、 下 处 饱 和 液 体 的 焓 (kJ/kmol)。 由于与进料板相邻的上下板的温度及气液相组成各自都 很相近,故有: IV≈IV′ IL≈IL′
7.2.1双组分溶液的气液相平衡
1.双组分理想溶液的气液相平衡关系 气液相平衡关系,是指溶液与其上方的蒸气达到平衡时, 系统的总压、温度及各组分在气液两相中组成间的关系。 ⑴ 理想溶液及拉乌尔定律 实验表明,理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律。 拉乌尔定律表示:当气液呈平衡时,溶液上方组分的蒸气 分压与溶液中该组分的摩尔分率成正比。 在一定压强下,液体混合物开始沸腾产生第一个气泡的温 度,称为泡点温度(简称泡点)。 严格而言,实际上理想溶液是不存在的,仅对于那些由性 质极相近、分子结构相似的组分所组成的溶液,例如苯-甲苯、 甲醇-乙醇、烃类同系物等可视为理想溶液。

《化工原理》第九章 萃取.

《化工原理》第九章  萃取.

第一节 液-液萃取的基本原理
图9-2 溶解度曲线与联接线
第一节 液-液萃取的基本原理
图9-3 三元物系的辅助曲线
图9-4 杠杆规则的应用
第一节 液-液萃取的基本原理
4.杠杆规则
如图9-4所示,分层区内任一点所代表的混合液可以 分为两个液层,即互成平衡的相E和相R。若将相E与相R混 合,则总组成M即为点,M点称为和点,而E点与R点称为差 点。混合液M与两液层E与R之间的数量关系可用杠杆规则 说明。
第一节 液-液萃取的基本原理
1.三组分系统组成的表示法
液-液萃取过程也是以相际的平衡为极限。三组分系 统的相平衡关系常用三角形坐标图来表示。混合液的组成 以在等腰直角三角形坐标图上表示最方便,因此萃取计算 中常采用等腰直角三角形坐标图。
在图9-1中,三角形的三个顶点分别表示纯组分。习 惯上以顶点A表示溶质,顶点B表示原溶剂,顶点S表示萃 取剂。三角形任何一个边上的任一点代表一个二元混合物, 如AB边上的H点代表由A和B两组分组成的混合液,其中A的 质量分数为0.7,B为0.3。三角形内任一点代表一个三元 混合物,如图M中的点,过M点分别作三个边的平行线ED、 HG与KF,其中A的质量分数以线段MF表示, B的以线段MK表 示,S的以线段ME表示。由图可读得:WA =0.4,WE=0.3, WS=0.3。可见三个组分的质量分数之和等于1。
可见,萃取操作包括下列步骤:(1)原料液(A+B) 与萃取剂的混合接触;(2)萃取相E与萃余相R的分离; (3)从两相中分别回收萃取剂而得到产品E’、R’。
第一节 液-液萃取的基本原理
二、萃取在工业生产中的应用
1.溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸 物,采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很 大的回流比,操作费用高,设备过于庞大或根本不能分离。

福州大学化工原理教案 液体精馏

福州大学化工原理教案 液体精馏

福州大学化工原理教案- 液体精馏9 液体精馏9.1 蒸馏概述本章讨论分离均相液体混合物最常用最重要的方法—液体蒸馏及精馏。

同学们以后要注意蒸馏及精馏的区别。

(1)蒸馏及精馏的分离依据液体均具有挥发成蒸汽的能力,但各种液体的挥发性各不相同。

习惯上,将液体混合物中的易挥发组分A 称为轻组分,难挥发组分B 则称为重组分。

将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有A A x y >;反之将混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有B B y x >。

上述两种情况所得到的气液组成均满足B A B A x x y y > 部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离,它们均是籍混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的,这就是蒸馏及精馏分离的依据。

(2)工业蒸馏过程① 平衡蒸馏(闪蒸)平衡蒸馏又称闪蒸,系连续定态过程,其流程如图9-1。

原料经泵加压后连续地进入加热炉,在加热炉内被加热升温至高于分离器压力下的沸点,然后经节流阀减压至预定压强。

由于压强的突然降低,液体成为过热液体,其高于沸点的显热随即转变为潜热发生自蒸发,液体部分汽化。

气、液两相在分离器中分开,气相为顶部产物,其中难挥发组分获得了增浓。

②简单蒸馏简单蒸馏为间歇操作过程,如图9-2。

将一批料液加入蒸馏釜中,在恒压下加热至沸腾,使液体不断汽化。

陆续产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产品,其中易挥发组分相对地富集。

在蒸馏过程中,釜内液体的易挥发组分含量不断下降,蒸汽中易挥发组分的含量也相应地随之降低。

因此,通常是分罐收集顶部产物,最终将釜液一次排出。

(3)讨论几个问题①平衡蒸馏及简单蒸馏产生的汽液相其组成服从什么关系?对了,是气液相平衡关系,故后面要讨论蒸馏的气液相平衡关系,这是蒸馏计算的基础。

此外,蒸馏时各股物料和各组分还应满足另一种关系,是什么关系?对了,是物料衡算关系,故蒸馏计算最基本的两个关系就是汽液相平衡关系和物料衡算,请同学们要认真学习掌握。

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化工原理-第九章-液体精馏(一)测试一一.选择题1. 蒸馏是利用各组分( )不同的特性实现分离的目的。

CA 溶解度;B 等规度;C 挥发度;D 调和度。

2.在二元混合液中,沸点低的组分称为( )组分。

CA 可挥发;B 不挥发;C 易挥发;D 难挥发。

3.( )是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。

AA 液相回流;B 进料;C 侧线抽出;D 产品提纯。

4.在( )中溶液部分气化而产生上升蒸气,是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。

CA 冷凝器;B 蒸发器;C 再沸器;D 换热器。

5.再沸器的作用是提供一定量的( )流。

DA 上升物料;B 上升组分;C 上升产品;D 上升蒸气。

6.冷凝器的作用是提供( )产品及保证有适宜的液相回流。

BA 塔顶气相;B 塔顶液相;C 塔底气相;D 塔底液相。

7.冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的( )回流。

BA 气相;B 液相;C 固相;D 混合相。

8.在精馏塔中,原料液进入的那层板称为( )。

CA 浮阀板;B 喷射板;C 加料板;D 分离板。

9.在精馏塔中,加料板以下的塔段(包括加料板)称为( )。

BA 精馏段;B 提馏段;C 进料段;D 混合段。

10.某二元混合物,进料量为100 kmol/h ,x F = 0.6,要求塔顶x D 不小于0.9,则塔顶最大产量为( )。

(则W=0) BA 60 kmol/h ;B 66.7 kmol/h ;C 90 kmol/h ;D 100 kmol/h 。

11.精馏分离某二元混合物,规定分离要求为D x 、w x 。

如进料分别为1F x 、2F x 时,其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。

当21F F x x >时,则 ( )。

AA .2min 1min R R <;B .2min 1min R R =;C .2min 1min R R >;D .min R 的大小无法确定12. 精馏的操作线为直线,主要是因为( )。

DA . 理论板假定; C. 理想物系;B . 塔顶泡点回流; D. 恒摩尔流假定13. 某二元混合物,其中A 为易挥发组分。

液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ,气相组成3.0=A y 时相应的露点为2t , 则( ) DA .21t t =;B .21t t <;C .21t t >;D .无法判断14. 某二元混合物,其中A 为易挥发组分。

液相组成5.0=A x 时泡点为1t ,与之相平衡的气相组成75.0=A y 时,相应的露点为2t ,则 ( )。

AA .21t t =;B . 21t t < ;C .21t t > ;D . 不能判断15. 操作中连续精馏塔,如采用的回流比小于原回流比,则( )。

BA .D x 、W x 均增加; B.D x 减小,W x 增加;C.D x 、W x 均不变; D.不能正常操作 16. 某真空操作精馏塔,在真空度降低后,若保持F 、D 、F x 、q 、R 及加料位置不变,则塔顶产品组成D x 变化为( )。

AA.变小; B .变大;C.不变; D .不确定;17. 精馏操作时,若在F 、F x 、q 、R 不变的条件下,将塔顶产品量D 增加,其结果是( )。

CA .D x 下降,W x 上升; B .D x 下降,W x 不变;C .D x 下降,W x 亦下降; D .无法判断; 分析:当D 增加时,D x 必然减小,但因回流比R 不变,只有V 和L 同时增加,即'V 和'L 同时增加,以1=q 为例,从提馏段操作线斜率看1''++=R D F R V L ,当D 增大后, ''V L 变小,而T N 不变,故有W x 减小。

18.二元溶液连续精馏计算中,进料热状况的变化将引起以下线的变化( )。

AA . 提馏段操作线与q 线;平衡线;C .平衡线与精馏段操作线; D.平衡线与q 线;19.某精馏塔精馏段和提馏段的理论板数分别为1N 和2N ,若只增加提馏段理论板数,而精馏段理论板数不变,当F 、F x 、q 、R 、V 等条件不变时,则有( )。

BA .W x 减小,D x 增加; B .W x 减小,D x 不变;C .W x 减小,D x 减小; D .W x 减小,D x 无法判断 20.下列哪些判断正确( )。

B ,C ,DA .上升气速过大引起漏液; B.上升气速过大造成过量雾沫夹带;C. 上升气速过大引起液泛;D. 上升气速过大造成大量气泡夹带;E. 上升气速过大使板效率降低21.当气体量一定时,下列判断哪些正确( )。

C ,D ,EA . 液体量过大引起漏液; C. 液体量过大引起气泡夹带;B . 液体量过大引起雾沫夹带; D. 液体量过大引起液泛;E.液体量过大使板效率降低22.精馏操作中适宜回流比应取 ②① 最大回流比和最小回流比的平均值 ②通过经济衡算来决定 ③按最小回流比决定23、某二元连续精流塔,第三块塔板下降液体浓度为0.4(摩尔分率,下同),第二块塔板下降液体浓度为0.45,若相对挥发度为2.5,全回流操作,则第三块塔板的气相单板效率为 。

AA.22.5%; B .32.7%; C.44.1%; D .107.6% ;二、 填空题1.溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 温度。

泡点2.气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为 温度。

露点3.精馏过程是利用 和 的原理进行完成的。

多次部分气化;多次部分冷凝4.最小回流比是指 。

塔板数为无穷多时的回流比的极限值5.当分离要求和回流比一定时, 进料的q 值最小,此时分离所需的理论板数 。

过热蒸气;最多6.对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度 。

越低7.对于二元理想溶液, 相对挥发度α大, 说明该物系 。

容易分离8.对于二元理想溶液, x-y 图上的平衡曲线离对角线越近, 说明该物系 。

不容易分离9.完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶 和塔底 。

液相回流,上升蒸气10.精馏操作中,再沸器相当于一块 板。

理论板11.用逐板计算法求理论板层数时,用一次 方程就计算出一层理论板。

相平衡12.精馏操作中,当 q = 0.6 时, 表示进料中的 含量为60%。

液相13.若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同,二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有:①所得馏出物平均浓度______;②所得残液浓度______;③馏出物总量______。

①简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度;②两种情况的残液浓度相同;③平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量。

14.某精馏塔操作时,若保持进料流率及组成、进料热状况和塔顶蒸气量不变,增加回流比,则此时塔顶产品组成D x ,塔底产品组成W x ,塔顶产品流率 ,精馏段液气比 。

增加;减少;减少;增加 分析:由D R V )1(+=,当V 不变时,R 增加,D 必须减少。

在理论板数不变时,回流比的增加平均传质推动力加大,必会使产品分离程度提高。

当R 增加时,液气比1+=R R VL 必然也增大。

15.某精馏塔的设计任务是:原料为F 、F x ,分离要求为D x 、W x 。

设计时若选定回流比R 不变,加料状况由原来的气液混合改为过冷液体加料,则所需的理论板数T N ,精馏段和提馏段的气液相流量的变化趋势V ,L ,'V ,'L 。

若加料热状况不变,将回流比增大,理论塔板数T N 。

减少;不变;不变;增加;增加;减少分析:在进料组成、流率、回流比和产品的分离要求一定时,进料的q 越大,平均传质推动力越大,所需理论板数越少。

由全塔物料平衡知,当F 、F x 、D x 、W x 一定时,塔顶产品流率D 和塔底产品流率W 也一定。

则由D R V )1(+=知V 不变,同理RD L =也不变。

由F q V V )1('--=知当V 、F 不变时,q 值越大,'V 越大。

而由W V L -=''可知,'V 越大,'L 也越大。

16.用图解法求理论塔板时,在α、F x 、D x 、W x 、q 、R 、F 和操作压力p 诸参数中,与解无关。

进料流率F17. 当增大操作压强时,精馏过程中物系的相对挥发度 ,塔顶温度 ,塔釜温度 。

减小;增加;增加分析:同一物系,总压越高,物系中各组分的沸点及混合物的泡点越高。

物系中各组分的饱和蒸气压亦随总压升高而升高,由于轻组分的饱和蒸气压上升的速率低于重组分的饱和蒸气压上升的速率,故各组分的挥发度差异变小。

18.精馏塔结构不变,操作时若保持进料的组成 、流率、热状况及塔顶流率一定,只减少塔釜的热负荷,则塔顶D x ______,塔底W x ______,提馏段操作线斜率_____。

减少;增大;增大 分析:塔釜热负荷减少意味着蒸发量减少,当D 不变时,V 的减少导致L 减少,即回流比R 减小,故精馏段操作线斜率1+R R减小,提馏段操作线斜率增加。

塔板数不变时,两段操作线斜率的改变只能使D x 减小和W x 增大。

19.精馏塔的塔底温度总是________塔顶温度,其原因一是_______, 二是________。

高于;由于塔顶轻组分浓度高于塔底的,相应的泡点较低;由于塔内压降使塔底压力高于塔顶,因而塔底的泡点较高20.将板式塔中泡罩塔、浮阀塔、筛板塔相比较, 操作弹性最大的是______,造价最昂贵的是____, 单板压降最小的是_______.。

浮阀塔; 泡罩塔;筛板塔21. 板式塔塔板上气液两相接触状态有______种, 它们是_____。

板式塔不正常操作现象常见的有_______,它们是_______。

3种;鼓泡接触状态,泡沫接触状态,喷射接触状态;3种;严重漏液、液泛、严重雾沫夹带22. 评价塔板性能的标准主要是______条,它们是______。

塔板负荷性能图中有______条线,分别是______。

5;(1)通过能力大,(2)塔板效率高,(3)塔板压降低,(4)操作弹性大,(5)结构简单,造价低;5;(1)液泛线,(2)雾沫夹带线,(3)漏液线,(4)液相上限线,(5)液相下限线23. 板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是______,填料塔中填料的作用是______。

保证塔板上有一定高度的液层,以便气液两相充分接触传质;让液体在表面上形成液膜并沿填料间空隙下流,同时让气体在填料空隙间上升并在润湿的填料表面上进行气液两相间的传质。

24. 常见的连续接触式的气液传质设备是______塔,塔内______为分散相,______为连续相,为保证操作过程中两相的接触良好,塔内顶部应设 装置,中部应设 装置。

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