第六章 精馏

《化工原理》第六章“精馏”复习题

一、填空题

1. 在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________.( ***答案***液相线(或泡点线) 汽相线(或露点线))

2. 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称为________,液相线以下的区域称为_________,汽.液相线之间的区域为___________.

(***答案*** 汽相区 液相区 汽液共存区)

3. 在y-x图中,以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度______.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度_____. (***答案*** 高 低)

4. 精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,利用_____________、 _____________的方法,将各组分得以分离的过程. （***答案***

沸点(或挥发度) 多次部分汽化 多次部分冷凝)

5. 某泡点进料的连续精馏塔中,进料组成xf=0.35,系统的平均相对挥发度α=2.44, 当xf=0.93时,达到此分离要求的最小回流比Rmin=____. (***答案***

1.66)

6. 当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到＿＿＿＿＿时，该塔板称理论塔板。

***答案*** (相平衡)

7. 分离某些α接近1的物系时,可采用一些特殊的精馏方法,如_______，_________.

(***答案***萃取精馏 恒沸精馏)

8. 分离要求一定。当回流比为一定时，在五种进料状况中，＿＿＿＿进料的ｑ值最大，其温度＿＿＿＿＿＿，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离＿＿＿＿，分离所需的总理论板数＿＿＿＿＿＿＿＿。(***答案***冷液 ｔF ＜ｔ泡 最远 最少)

第十章 蒸馏

第 页 1 第十章 蒸 馏

1.应用例l0-1中的安托万方程式计算纯苯及纯甲苯的饱和蒸气压，并绘出101.3akp下苯-甲苯系统的yxt图(此溶液可视为理想溶液)。

解：由安托万公式：237.220350.120689740.6lg0tpA

377.219943.134395334.6lg0tpB

和泡点方程000BABppppx露点方程)()(0000BABAppppppy，可得：

温 度

(℃) A的饱和蒸汽压

(akp) B的饱和蒸汽压

(akp) 液相组成

(x) 气相组成

(y)

80.1 101.3 39.0 1.00 1.00

83.0 110.7 43.0 0.86 0.94

86.0 121.0 47.6 0.73 0.87

89.0 132.2 52.5 0.61 0.80

92.0 144.1 57.8 0.50 0.72

95.0 156.8 63.6 0.40 0.63

98.0 170.4 69.8 0.31 0.53

101.0 184.9 76.4 0.23 0.42

104.0 200.3 83.6 0.15 0.30

107.0 216.6 91.3 0.08 0.17

110.6 237.6 101.2 0.00 0.00 第十章 蒸馏

第 页 2 P-T-x-y相图75859510511500.20.40.60.81x(y)t

2.由前题的yxt图对含苯50％(摩尔)的苯-甲苯混合液计算以下各项：

(1)溶液的泡点。

(2)将溶液在保持汽、液紧密接触的情况下升温至95℃时各相的组成及汽化分率。

(3)溶液全部汽化时的温度，全部汽化的瞬间汽、液相组成。

解：(1)查图得，含苯50％(摩尔)的苯-甲苯混合液的泡点为92℃。

(2)将溶液在保持汽、液紧密接触的情况下升温至95℃时，查图得，

40.0x，63.0y

1 第六章 蒸馏

第一节 概述

一、蒸馏分离依据---利用液体混合物中各组分具有不同的挥发度而进行分离的操作；

----即利用在相同温度下各组分的蒸汽压不同。

易挥发组分（轻组分）A

难挥发组分（重组分）B

例如：酒精（A）与水（B）溶液，沸腾部分汽化，yAxA

同理，蒸汽部分冷凝，xByB

蒸馏----使液体混合物部分汽化，利用其挥发度差异实现初步分离的一种传质操作

精馏---利用多次部分汽化，多次部分冷凝，使汽相得到较纯的轻组分，液相得到较纯的重组分的操作

二、蒸馏操作分类

简单蒸馏（微分蒸馏）与平衡蒸馏（闪蒸）

常压蒸馏、加压蒸馏与减压蒸馏

连续蒸馏与间歇蒸馏

普通蒸馏与特殊蒸馏

三、蒸馏分离推动力与分离极限

蒸馏是汽液两相间的传质过程

蒸馏分离推动力——两相浓度偏离平衡的程度

蒸馏分离极限——汽液两相达到相平衡（动态平衡）

2

第二节 双组分溶液的汽液相平衡

一、相组成表示法

1．质量分率

iAAGGa该相的总质量一相中某组分质量

可见：a1， aA+aB…+ aN=1

2．摩尔分率 xA，xB， yA，yB

3．两者关系 )/(/)/(/iiAAiiAAiAAMaMaMGMGnnx

对两元溶液：BBAAAAAMaMaMax///

BBAAAAAMxMxMxa

二、溶液的蒸汽压与Raoult定律

1．蒸汽压：汽液相平衡是一种动态平衡

纯溶液----在达到汽液动态平衡时，逸出的A分子数=回到液相的A分子数， 3 此时汽相中A的压强=该温度下A的饱和蒸汽压0AP

混合液（A、B互溶）----在达到平衡时，由于A、B分子间相互作用，使

Bp<0BP， pA<0AP

溶液存在三种分子间的作用力：AAf，BBf，ABf

（1） 理想溶液：ABBBAAfff

实验五 精 馏

一. 实验目的

1. 熟悉精馏的工艺流程，了解板式塔的结构；

2. 掌握精馏过程的操作及调节方法；

3. 在全回流及部分回流条件下，测定板式塔的全塔效率及单板效率；

4. 观察精馏塔内气液两相的接触状态。

二． 实验原理

精馏利用混合物中各组分的挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，再沸器或塔釜产生的蒸汽沿塔逐渐上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质、传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合液达到一定程度的分离。如果离开某一块塔板（或某一段填料）的气相和液相的组成达到平衡，则该板（或该段填料）称为一块理论板或一个理论级。然而，在实际操作的塔板上或一段填料层中，由于汽液两相接触时间有限，气液相达不到平衡状态，即一块实际操作的塔板（或一段填料层）的分离效果常常达不到一块理论板或一个理论级的作用。要想达到一定的分离要求，实际操作的塔板数总要比所需的理论板数多，或所需的填料层高度比理论上的高。

对于二元物系，若已知气液平衡数据，则根据塔顶馏出液的组成xD、原料液的组成xF、塔釜液的组成xW，及操作回流比R和进料热状态参数q，就可用图解法或计算机模拟计算求出理论塔板数。

1.求全塔效率

在板式精馏塔中，完成一定分离任务所需的理论塔板数与实际塔板数之比定义为全塔效率（或总板效率），即：

PTTNNE （1）

式中 TE——全塔效率；

TN——理论塔板数（不含釜）；

PN——实际塔板数。

三. 实验设备的基本情况

1. 实验设备流程示意图

1-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-料液循环阀；5-直接进料阀；6-间接进料阀； 7-流量计；8-高位槽；9-玻璃观察段；10-塔身；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器；14回流比控制器；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐；17-放空阀；18-塔釜出料电磁阀；19-塔釜储料罐；20-塔釜出料液阀；21-第六块板进料阀；22-第七块板进料阀；23-第八块板进料阀；24-塔釜液位计；25-进料预热器；