精馏习题及答案
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精馏习题课
例题1.一分离苯、甲苯的常压精馏塔，按以下三种方式冷凝(图1，图2，图3)，塔顶第一板上升蒸汽浓度为含苯(摩尔分率)，回流比均为2。
(1)采用全凝器冷凝，在塔顶及回流处插二支温度计，测得温度分别为0t 、1t ，问0t 、
1t 是否相等为什么并求0t 、1t 的值。
(2)在图1，图2，图3三种冷凝情况下，第一板浓度为1y 含苯(摩尔分率)。 ①比较温度1t 、2t 、3t 的大小；
②比较回流液浓度1L x 、2L x 、3L x 的大小；
③比较塔顶产品浓度1D x 、2D x 、3D x 的大小。将以上参数分别按顺序排列，并说明理由。
(3)三种情况下精馏段操作线是否相同在同一x y -图上表示出来，并将三种情况下
D x 、L x 、V x 的值在x y -图上表示出来。
已知阿托因常数如下
(阿托因方程为)/(lg 0
T C B A p +-=，其中P 单位为mmHg ，T 单位为℃)：
A B C 苯 甲苯
例题2.用一连续精馏塔分离苯—甲苯混合液。进料为含苯(质量分率，下同)的饱和液体，质量流率为1000kg/h 。要求苯在塔顶产品中的回收率为98%，塔底产品中含苯不超过。若塔顶采用全凝器，饱和液体回流，回流比取为最小回流比的倍，塔底采用再沸器。全塔操作条件下，苯对甲苯的平均相对挥发度为，塔板的液相莫弗里(Murphree)板效率为70%,
并假设塔内恒摩尔溢流和恒摩尔汽化成立。试求：
①塔顶、塔底产品的流率D 、W 及塔顶产品的组成x D ； ②从塔顶数起第二块板上汽、液相的摩尔流率各为多少； ③精馏段及提馏段的操作线方程；
④从塔顶数起第二块实际板上升气相的组成为多少
例题3.如图所示，对某双组分混合液，分别采用简单蒸馏和平衡蒸馏方法进行分离，操作压力、原料液的量F 、组成x F 均相同。
①若气相馏出物浓度（或平均浓度）相同，即平D 简D ＝x x ,,，试比较残液（或液相产品）浓度x W ，简、x W ，平，气相馏出物量V 简、V 平；
②若气相馏出物量相同，即V 简=V 平，试比较残液（或液相产品）浓度x W ，简、x W ，平，气相馏出物浓度（或平均浓度）平
D 简D 、x x ,,及残液（或液相产品）量。
例题4.现成塔的操作因素分析：
①操作中的精馏塔，将进料位置由原来的最佳位置进料向下移动几块塔板，其余操作条件均不变（包括F 、x F 、q 、D 、R ），此时x D 、x W 将如何变化
②操作中的精馏塔，保持F 、x F 、q 、D 不变，而使V'减小，此时x D 、x W 将如何变化 ③操作中的精馏塔，若保持F 、R 、q 、D 不变，而使x F 减小，此时x D 、x W 将如何变化 ④操作中的精馏塔，若进料量增大，而x F 、q 、R 、V'不变，此时x D 、x W 将如何变化
例题 5.如图所示，组成为的料液（摩尔分率，下同），以饱和蒸汽状态自精馏塔底部加入，塔底不设再沸器。要求塔顶馏出物浓度x D =，x W =，相对挥发度α=。若恒摩尔流假定成立，试求操作线方程。
若理论板数可增至无穷，且F 、x F 、q 、D/F 不变，则此时塔顶、塔底产品浓度的比为多大
精馏习题课答案
例题1.解：(1)
t>
1
t,因为
t是露点温度，
1
t是泡点温度。有两种求法：
①图解法：在y
x
t-
-图上从x=处作垂线与x
t-线和y
t-线分别交于a、b点(如图所示)
a点对应温度为84.3℃，b点对应温度为89℃，即塔顶
t＝89℃，回流液
1
t＝84.3℃。
②解析法：求塔顶温度，用露点方程试差：
设
t＝89℃，组分A为苯，组分B为甲苯。代入阿托因方程得：
237
.
220
89
35
.
1206
89740
.6
lg0
+
-
=
A
p mmHg
p
A
6.
991
0=
58
.
219
89
94
.
1343
953
.6
lg0
+
-
=
B
p mmHg
p
B
06
.
396
0=
=
-
-
⨯
=
-
-
=
)
06
.
396
6.
991
(
760
)
06
.
396
760
(
6.
991
)
(
)
(
B
A
B
A
p
p
P
p
p
p
y
∴塔顶露点温度
t＝89℃
求回流液温度，用泡点方程试差：设
1
t＝84.3℃
同理由阿托因方程得：mmHg
p
A
26
.
863
0=mmHg
p
B
16
.
339
0=
mmHg
x
p
x
p
p
B
B
A
A
760
44
.
758
2.0
16
.
339
8.0
26
.
863
0≈
=
⨯
+
⨯
=
+
=
∴回流液温度
1
t＝84.3℃
(2)比较三种冷凝情况下的t、
L
t、
D
x
①
1
3
2
t
t
t>
>②
2
3
1L
L
L
x
x
x>
>③
1
3
2D
D
D
x
x
x>
>
分析：从y
x
t-
-图可得：
1
3
2
t
t
t>
>；
2
3
1L
L
L
x
x
x>
>