蒸馏计算题及答案

第10章蒸馏综合练习题

1. 采用常压连续精馏塔对苯和甲苯混合液进行分离，已知混合液的流量为1000kmol/h，其中含苯50%，要求塔顶馏出液中含苯95%，塔釜残液中含苯2%（均为摩尔分率）。塔顶设全凝器，泡点进料，塔釜间接蒸汽加热，取回流比为最小回流比的1.6倍。全塔平均相对挥发度为

2.5。试求：①塔顶与塔底产量；②回流比；③从上至下第二块理论板上升气体组成；④若在精馏塔的操作中，将进料状态改为饱和蒸汽进料，而保持F、R、D、x F不变，此时能否完成分离任务？

2. 采用连续精馏塔分离二元理想溶液，塔内有12块实际板，总板效率为45%，进料量为200kmol/h，x F=0.25（摩尔分率，下同），要求每小时生产35kmol、浓度为0.99的馏出液，试判断有无可能实现？已知相对挥发度为2.47，最少理论板数可用Fenske方程计算。

3.某液体混合物含易挥发组分0.1（摩尔分率，以下同），以饱和蒸

汽方式连续加入精馏塔釜，加料量为100kmol/h，塔顶产品组成为

0.90，塔釜排出液的组成为0.05，求：①塔顶全凝器的蒸汽冷凝量；

②回流比R；③塔内的液汽比L/V。

4.用一精馏塔分离某双组分混合液，在塔中部以饱和蒸汽进料，已

知进料中易挥发物组成x F=0.5，塔顶产品中易挥发组成x D=0.9，塔釜中易挥发组成x W=0.05（以上均为摩尔分率），该物系平均相对挥发度为3，回流比R=2R min，试计算：

（1）提馏段操作线方程；

（2）进入第一块理论板（从顶往下数）的汽相浓度；

（3）若因故塔釜停止加热，欲维持x D不变应如何操作？此时塔釜排液x W=？

5.某二元连续精馏塔有11块实际板，进料流量400kmol/h，浓度0.55（摩尔分率，下同），泡点进料，在某回流比下得到馏出物180kmol/h，其中易挥发组分浓度0.96。经测定全塔效率为55%，全塔平均相对挥发度为3。因工艺调整，需要在进料组成不变及塔顶品质不降低的条件下，增加馏出物产量，由于本塔的冷凝器与再沸器设计时均有裕量，因此，有人提出可以采取操作措施，提高馏出物产量。试分析：①应采取什么措施？该措施有何限制？②不考虑限制的话，馏出量理论上能达到多少？

答案

1.解：D=F(x F−x W)

x D−x W =516.13，W=F-D=483.87 或W=F(x D−x F)

x D−x W

=483.87

泡点进料x e=x F=0.5，y e=αx e

1+(α−1)x e

=0.0.714

R min=x D−y e

y e−x e

=1.1，故R=1.6R min=1.76

精馏段操作线方程：y n+1=1.76

2.76x n+x D

2.76

=0.638x n+0.3.44，相平衡关系：x n=y n

α−(α−1)y n

逐板计算：y1=x D=0.95，x1=0.884，y2=0.908

若改为饱和蒸汽进料，y e=x F=0.5，此时x e=0.286，代入精馏操作线方程，ye’=0.526>ye （或R min=x D−y e

y e−x e

=2.1）

说明此时R

2.解：W=F-D=165kmol/h，Fx F=Dx D+Wx W，解得x W=0.093

要完成此分离任务所需的最小理论板数，N min=lg(x D

1−x D

×1−x W

x W

)

lgα

=7.6

实际理论板数N=12×45%+1=6.4<7.6，故不可能实现。

3.解：饱和蒸汽进料，且无提馏段，塔底不需再沸器，上升蒸汽全由进料提供若满足恒摩尔流假设，则V=F，L=W，故V=100kmol/h，

根据全塔物料衡算，D=F(x F−x W)

x D−x W

=5.88，故R=(V-D)/D=16，L/V=(V-D)/V=0.94

4.解：饱和蒸汽进料，则y e=x F=0.5，此时x e=y e

α−(α−1)y e

=0.25

R min=x D−y e

y e−x e =1.6，故R=2Rmin=3.2，y d=3.2

4.2

x d+x D

4.2

=0.762x d+0.214=0.5

解得x d=0.375，故提馏段操作线方程为：y−x W

x−x W =y d−x W

x d−x W

，即y m+1=1.385x m−0.019

精馏段平衡线方程：y n+1=0.762x n+0.214，相平衡关系：x n=y n

α−(α−1)y n

对精馏段进行逐板计算：y1=0.9，x1=0.75，y2=0.786

塔釜停止加热，则V’=0，因q=0，此时V=F，即精馏段上升蒸汽全部由饱和蒸汽进料提供，若保持R不变，只是V、L、D等比例减小，则精馏段分离能力不受影响，x D不变；

此时塔釜排液浓度即为流出进料板的液相组成x d=0.375。

5.解：加大再沸器与冷凝器负荷，增加塔釜上升蒸汽量。该措施受限于再沸器与冷凝器的

换热面积，以及塔板允许的最大气液流量。

不考虑限制的话，塔内气液流量无限大，塔内操作近似于全回流，此时塔板数不变，x W最

低，相应D最高。

全回流时：N=lg(x D

1−x D

×1−x W

x W

)

lgα

，其中N=11*55%+1=6.05，x D=0.96，α=3

解得x W=0.01，

由全塔衡算：Fx F=Dx D+Wx W，F=D+W，D=F(x F−x W)

x D−x W

=227.3kmol/h