第二章 精馏习题讲解

调整T
N
F (T ) 1 Ki xi
6 ，有一分离四个组分混合物的精馏塔，已知条件如 Fi di wi ai 下：wk.baidu.com组分
1 2 3 4 10.0 22.5 45.0 22.5 0.00 1.07 42.86 22.50 10.00 21.43 2.14 0.00 0.25 0.50 1.00 2.00
• 答： （1）组分2和3是分布组分，组分1和4是非分布组分 （2）参考课本图2-18（p53） （3）看课本(p54) （4）3是轻关键组分，2是重关键组分，1是重非关键 组分，4是轻关键组分 （5）p52 x xhk 42 . 86 21 . 43 lk lg( )D ( )B lg( * ) xhk xlk 1.07 2.14 =8.6 N Nm = m lg 2 lg lk ,hk
• 解:(1)用1,2,3,4依次编号甲烷，乙烯，丙烯，丁烯。 由题意可知乙烯为轻关键组分，丙烯为重关键组 分，甲烷为轻组分，丁烯为重组分。 • 则由清晰分割法可得： • d1=100x0.10=10kmol/h b1=0 • d2=100x0.40-b2=40-b2 b2 • d3 b3=100x0.2-d3=20-d3 • d4=0 b4=100x0.3=30kmol/h
E MV E OG
1
1.5—6m
D
2-2：
2-3：
2-5：
• 2-8:某精馏塔分离四元烃类混合物，操作压力为 85atm，进料量为100kmol/h。已知： 进料组成 xF 甲烷 0.10 乙烯 0.40 丙烯 0.20 丁烯 0.30
分离要求：塔顶的丙烯含量˂ 3 %（摩尔分率），塔 底的乙烯含量˂ 5 %（摩尔分率），求： (1)用清晰分割法计算塔顶、塔底的组成及产量 (2)塔在正常操作时可达指定分离要求现测得釜温为 105oC，操作是否正常？（计算说明）
9，决定恒沸精馏塔塔顶产物和塔底产物的基本原则 有哪几条？(p76,77) • 答：对于二元体系：（1）如图2-36(a),系统中不 存在恒沸物时，无论进料组成如何，只要塔的分 离能力足够，总能从塔顶得到较纯的轻组分，塔 底得到较纯的重组分。（2）如图2-36(b),存在最 低恒沸物时，形成了两个浓度区域。当进料浓度 落在0~Xa区内，从塔底可得到较寸组分2，但塔 顶只能得到恒沸物；当进料浓度在Xa~1范围内， 则从塔底得到较纯组分1，塔顶仍为恒沸物。
组分 XDi XBi 甲烷 0.2044 0 乙烯 0.7656 0.05 丙烯 0.03 0.3628 丁烯 0 0.5872
• （2）当釜温为105oC时，求塔顶温度 • 设塔顶温度T=105oC • 查P-T-K图得：K甲=27 K乙=13 K丙=4.55
XDi 0.2044 0.7656 0.03 0.071 Ki 27 13 4.55 i
2，工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条 ？各自的Ki计算式是什么？(p16) 答： ˆ iL yi V 适用于中压下非理想弱的烃类系统 ① Ki ˆ x
i i
②
yi f i 0 i Ki ˆ iV xi P
适用于中压下液相非理想强的系统
3，当气液两相均可作为理想溶液处理时，泡点温度 计算的基本方程是什么？写出泡点温度计算的框图 。（p31） 答：基本方程如下： 相平衡关系
归一方程
y 1 x 1
i i i i
yi K i x i
(i 1, , c )
相平衡常数式 K i f i ( P , T , x , y )
( i 1, , c )
当 Ki=f(T，P)可手算，则泡点温度计算步骤为：
y P , xi 设Tbo K i S y K i xi 1 S y Tb , yi , K i
• 由分离要求有：

b2 0.05 50 b 2 d 3 d3 0.03 50 b 2 d 3
解得：d3=1.467kmol/h b3=18.533kmol/h b2=2.554kmol/h d2=37.446kmol/h 塔顶产品量D=10+37.446+1.467=48.913 kmol/h 塔底产品量B=2.554+18.533+30=51.087 kmol/h 由XDi=di/D 和 XBi=bi/B可算出塔顶，塔底组成如下：
• 对于三元体系：因存在多个精馏区，则塔顶和塔 底产物取决于料液与夹带剂的混合液位于哪个精 馏区，位于不同的精馏区可以产生不同的塔顶和 塔底产物。
11 ，板效率随塔径如何变化？请说明变化原因。 (p82)
EMV 随塔径变化有一极值，其范围在1.5～6m。 • 塔径小，近似全混 ，EMV＝EOG ； • • 塔径↑，板上有部分混合，存在浓度梯度， EMV>EOG； 塔径太大，板上液相的不均匀流动，板间汽相的 不完全混合产生，使EMV ↓；
说明塔顶温度低了，即正常操作时，塔顶温 度应大于 105oC ，此时若釜温为 105oC ，即塔 顶温度大于塔底温度，不合常理，故釜温为 105oC时，不能正常操作。
塔顶全凝器，塔底用再沸器，泡点进料，塔在最小回流比 下操作。试问： （1）哪些组分为分布组分？哪些为非分布组分？ （2）用简图画出塔内恒浓区。 （3）当di≠0时，塔内恒浓区有何变化？也用简图画出。 （4）找出关键组分与非关键组分。 （5）将上述最小回流比改成全回流操作。若组分2在塔底 和组分3在塔顶的组成都不变，需要多少理论级？（p53）