陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(液体精馏 课后习题详解)

最大误差
9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为： 乙苯 苯乙烯 式中 p°的单位是 kPa，t 为℃。试求：（1）塔顶总压为 8kPa 时，组成为 0.595（乙苯 的摩尔分数）的蒸气温度；（2）与上述气相成平衡的液相组成。 解：已知：乙苯（A）-苯乙烯（B）溶液理想物系，P＝8kPa，ya＝0.595
甲苯的汽-液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较（列表）。
解：已知：
苯（A）-甲苯（B）溶液、
求（1）α1，α2；（2）αm，x-y 表 （1）t1＝108℃时
t2＝81℃时
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（2） 由
求得表 9-1 表 9-1
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（1） 对 1 塔作物料衡算
对2塔 （2）取 1 塔中段第 n 块板至塔顶作物料衡算
9-l0 某塔顶蒸气在冷凝器中作部分冷凝，所得的气、液两相互成平衡。气相作产品， 液相作回流，如图 9-3 所示。设该系统符合恒摩尔流的假定，试推导此时的精馏段操作线 方程。
解：已知： （2）R，L/V
（1）物料衡算
图 9-1
塔釜加料，求：（1）V；
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（2）
9-9 有如图 9-2 所示的精馏流程，以回收二元理想混合物中的易挥发组分 A。塔 l 和 塔Ⅱ的回流比都是 3，加料、回流均为饱和液体。
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由物料衡算得
物料衡算、热量衡算及操作线方程 9-6 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数）。试求：（1）塔顶产品的采出率 D/F； （2）采用回流比 R＝2 时，精馏段的液气比 L/V 及提馏段的气液比 ；（3）采用 R＝4 时， 求 L/V 及 。 设混合物在塔内满足恒摩尔流条件。 解：已知： 求：（1）D/F
解：已知：苯-甲苯系统 求： 查苯-甲苯相平衡，得 x1＝0.3 时，ts＝98.6℃ 查得：
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物料衡算
9-8 某混合物含易挥发组分 0.10（摩尔分数，下同），以饱和蒸气状态连续加入精馏 塔的塔釜。加料量为 l0kmol/h，塔顶产品组成为 0.90，塔釜排出的残液组成为 0.05。试求： （1）塔顶全凝器的蒸气冷凝量；（2）回流比 R 及塔内的液气比 L/V。
（1）物料衡算
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解得 D/F＝0.228
9-7 苯-甲苯混合液中含苯摩尔分数为 0.3，预热至 40℃以 l0kmol/h 的流量连续加入 一精馏塔。塔的操作压强为 l01.3kPa。塔顶馏出液中含苯摩尔分数 95％，残液含苯摩尔分 数为 0.03，回流比 R＝3。试求塔釜的蒸发量是多少？
已知：XF＝0.6，XD＝0.9，XB＝0.3，XT＝0.5（均为摩尔分数），F＝100kmol/h。整 个流程可使易挥发组分 A 的回收率达 90％。试求：（1）塔Ⅱ的塔釜蒸发量；（2）写出塔 I 中间段（F 和 T 之间）的操作线方程。
解：已知：
图 9-2 饱和液体回流 求：（１） ；（2）1 塔中段操作线
求：（1）t；（2）xA （1）
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设温度为 65.33℃
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假设基本正确，∴t＝65.33℃ （2）
9-3 乙苯、苯乙烯精馏塔中部某一块塔板上总压为 l3.6kPa，液体组成为 0.144（乙苯 的摩尔分数），安托因方程见上题，试求：（1）板上液体的温度；（2）与此液体成平衡的气 相组成。
馏。最终所得的液相产物中，易挥发物为 0.30（均为摩尔分数）。试求：（1）所得气相产物
的数量和平均组成；（2）如改为平衡蒸馏，所得气相产物的数量和组成。
已知物系的相对挥发度为 α＝3.0。
解：已知：P＝101.3Kpa 下作简单精馏
求
（1）
；（2）改为平衡蒸馏 W 汽,y
（1）
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9.2 课后习题详解
（一）习题
相平衡
9-1 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-
如该塔的塔顶采用的是全凝器，馏出液组成 XD 与上述采用冷凝器时的气相产品组成相 同，试比较采用分凝器与全凝器两种情况下的操作线方程。
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图 9-3 解：已知：塔顶产品组成：全凝器时为 xD，分凝器时为 y0，求：xD＝y0 时，两种情况 下的操作线方程。 由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）做物料横算。
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已知丁烷（A）和戊烷（B）的混合物是理想物系，40℃下纯组分的饱和蒸气压为； 。
解：已知： 求
冷凝至 40℃后
取总物料为 1 摩尔记 得
9-5 某二元混合液 l00kmol，其中含易挥发组分 0.40。在总压 101.3kPa 下作简单精
解：已知：乙苯（A）-苯乙烯（B），P＝13.6kPa，xA＝0.144 求（1）t；（2）yA （1）设一体温度为 81.36℃
原假设正确，∴板上液体的温度为 81.36℃ （2）
9-4 总压（绝压）为 303.9kPa 下，含丁烷 0.80、戊烷 0.20（均为摩尔分数）的混合 蒸气冷凝至 40℃所得的液、气两相成平衡。求液相和气相数量（摩尔）之比。