宁波工程学院化工原理计算题样本

第五单元 精 馏

5-1．若苯－甲苯混和液在45℃时沸腾，总压为20.3kpa 。已知在45℃时，纯苯饱和蒸气压

kpa p 7.220=苯，纯甲苯饱和蒸气压kpa p 6.70

=甲苯。求其气液相平衡构成及相对挥发度。

解：（1）平衡时苯液相构成x 苯、气相构成y 苯

84.01

.157.126.77.226.73.200

00==--=--=甲苯苯甲苯苯p p p p x 而94.084.03

.207.220=⨯=⋅=苯苯苯

x p p y

因苯-甲苯可当作抱负溶液，故相对挥发度为： 0

.36

.77

.2200≈==甲苯

苯p p α 本题规定掌握泡、露点方程及其应用。

5-3．在一两组分持续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n 气相构成y n ＋1为0.75，从该板流出液相构成x n 为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系相对挥发度α为2.5，求：1）回流比R ；2）流入该板液相构成x n －1；3）从该板上升蒸气构成y n 解：1）求R 由2

11=+=R R V L （1分）可解出：2R ＝R ＋1，R ＝1

（2）求x n －1

①由精馏段操作线方程111+++=+R x x R R y D n n ，得2

65.021

75.0D x ＋＝⨯ 解出x D ＝0.85（2分） ②因1

11+++=

-R x x R R

y D n n ，代入已知量得 2

85.021823.01+=

-n x ，解出796.01=-n x

3）求y n

可用气液平衡方程由α、x n 求出y n

()823.065

.05.1165

.05.211=⨯+⨯=-+⋅=

n n n x x y αα

本题规定纯熟运用操作线方程和平衡方程解决精馏过程关于计算问题。 5-4．在泡点进料下，某两组分持续精馏塔操作线方程为： 精馏段：263.0723.0+=x y 提馏段： 1.250.0187y x =-

求：1）回流比；2）馏出液；3）釜残液构成；4）原料液构成。 解：1）求回流比R

由精馏段操作线方程263.0723.0+=x y 可知：

723.01

=+R R

∴R ＝2.61 2）馏出液构成x D

∵

263.01

=+R x D

∴ 95.0=D x 1） 求W x

由于W x 提馏段操作线与对角线交点横坐标，故联立两线方程： W x x y == 0187.025.1-=x y 得：W x ＝0.075 4）求原料液构成x F

当泡点进料q ＝1，此时两操作线交点横坐标即x F 263.0723.0+=F x y 0187.025.1+=F x y

得：535.0723

.025.10187

.0263.0=-+=F x

5-5．在持续精馏塔中分离两组分抱负溶液。已知原料液构成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液构成为0.9，釜残液构成为0.02。泡点进料。求： 1）求每获得1kmol/h 馏出液时原料液用量F ； 2）若回流比为1.5，它相称于最小回流比多少倍？

3）假设原料液加到加料板上后，该板液相构成仍为0.6，则上升到加料板上气相构成。（已知物系平均相对挥发度为3） 解：

1） 求当D ＝1kmol/h 时F 为多少

由全塔物料衡算：

W W D F +=+=1

W D F x W x D x F ⋅+⋅=⋅

代入已知量可解得：W ＝0.52kmol/h ，F ＝1.52kmol/h 。 2）求R/R min ，已知3=m α ①泡点进料q ＝1，则x q ＝x F ＝0.6 ②由气液平衡方程：

()818.06

.0216.0311=⨯+⨯=-+⋅=q m q m q x x y αα

③求R min ，376.06

.0818.0818

.09.0min =--=

--=

q

q q D x y y x R

④求R/R min ，99.3376

.05

.1/min ==

R R （倍） 3）求上升到加料板上气相构成

因加料板是提馏段第一层板，故所求量为y 2’ ①5.115.1=⨯=⨯=D R L kmol/h

泡点进料q ＝1，已知F ＝1.52kmol/h ，W ＝0.52kmol/h ，x W ＝0.02，x F ＝0.6

① 提馏段操作线方程为：W m m x W

qF L W

x W qF L qF L y ⋅-+-⋅-++=+''1，

代入已知量：52

.052.15.102

.052.0'52.052.15.152.15.1'1-+⨯-

⋅-++=

+m m x y ， 00416.0'208.1'1-=+m m x y

③721.000416.06.0208.100416.0'208.1'12=-⨯=-=x y

5-6．在常压持续提馏塔中，分离两组分抱负溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100kmol/h ，进料热状态参数q 为0.8，馏出液流量为60kmol/h ，釜残液构成为0.01（易挥发组分摩尔分率），试求；

1）操作线方程；

2）由塔内最下一层理论板下流液相构成x N 。

解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，普通无回流，因而该塔仅有提馏段。再沸器相称一层理论板。

1）操作线方程

此为提馏段操作线方程，即 w m

m x V W x V L y '

-'''='+1 其中 L ′=L +qF =0+0.8×100=80kmol/h

V =D =60kmol/h

V ′=V +（q －1）F =60+（0.8－1）×100=40kmol/h W =F －D =100－60=40kmol/h 故 01.0201.040

4040801-=⨯-'='+x x y m m 2）塔内最下一层理论板下降液相构成x N ′ 因再沸器相称一层理论板，故 ()0198.001

.0101

.0211=+⨯=-+=

'w w w x a ax y

因x N ′和y W ′呈提馏段操作线关系，即