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第9章液体精馏 内容小结复习题1 蒸馏概述蒸馏操作是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离目的。
轻组分：混合物中的易挥发组分；重组分：混合物中的难挥发组分例：蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。
答：均相液体混合物，挥发性差异，造成气液两相系统精馏操作压力的选择减压蒸馏：降低了液体的沸点。
应用场合：分离沸点较高的热敏性混合液，混合物沸点过高的物系（避免采用高温载热体）。
加压蒸馏：提高冷凝温度避免使用冷冻剂。
应用场合：分离常压下呈气态的物系，馏出物的冷凝温度过低的物系。
举例：脱丙烷塔操作压力提高到1 765kPa时，冷凝温度约为50℃,便可使用江河水或循环水进行冷却，石油气常压呈气态，必须采用加压蒸馏。
2 双组分溶液的气液相平衡例：当混合物在t-x-y图中的气液共存区内时，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。
答: 相等，大于，杠杆规则例：当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。
答：大于例：双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。
物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。
答：易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离，远离理想溶液的含义例：理想溶液满足拉乌尔定律，也满足亨利定律；非理想稀溶液满足亨利定律，但不满足拉乌尔定律;服从亨利定律并不说明溶液的理想性，服从拉乌尔定律才表明溶液的理想性例：精馏塔分离某二元物系，当操作压强降低时，系统的相对挥发度α_____，溶液的泡点_____，塔顶蒸汽冷凝温度______。
答：增大，减小，减小例. 已知75℃时甲醇(A)、水(B)的饱和蒸汽压为p A0=149.6kPa，p B0=38.5kPa,平衡的气液两相浓度分别为y=0.729，x=0.4,则其相对挥发度之值为_____.(4.035)3 平衡蒸馏与简单蒸馏简单蒸馏过程中,釜内易挥发组分浓度____,其沸点则_____.答：不断降低不断升高4 精馏例：精馏塔的作用是。
第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。
实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。
本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。
本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。
根据相平衡可以判断过程进行的可能性。
(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。
它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。
拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。
● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。
两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。
3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。
化工原理-第九章-液体精馏（一）测试一一．选择题1． 蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。
6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶气相；B 塔顶液相；C 塔底气相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。
BA 气相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（ ）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则 （ ）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的大小无法确定12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。
第9章 液体精馏（选讲）例9-1 理想物系泡点与平衡组成的计算某蒸馏釜的操作压强为106.7kPa ，溶液含苯的摩尔分数为0.2，甲苯的摩尔分数为0.8，求此溶液的泡点和平衡的气相组成。
苯-甲苯组成理想溶液，其安托因方程为苯 8.2201211031.6log 0+-=t p A 甲苯 5.2191345080.6log 0+-=t p B 解：已知x A =0.2，p=106.7kPa ，代入方程000B A B A p p p p x --= 或 0007.10620.0BA B p p p --= 设泡点温度t = 103.9℃，用安托因方程计算饱和蒸汽压苯 8.2209.1031211031.6log 0+-=A p p A o = 200.2 kPa 甲苯 5.2199.1031345080.6log 0+-=B p p B o = 83.3 kPa 2.03.832.2003.837.1067.106000=--=--BA B p p p 假设成立，则375.07.1062.20020.00=⨯==p p x y A A例9-2 简单蒸馏与平衡蒸馏的比较将苯-甲苯混合液中x(苯) = 0.70的溶液加热气化，气化率为1/3。
已知物系的相对挥发度为2.47。
试求简单蒸馏与平衡蒸馏的馏出液的量和组成。
解：（1）简单蒸馏为了计算方便，设总量W 1为100kmol ，W 2为100×2/3=66.7 kmol ，则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+-=12212111ln ln 11ln x x x x W W αα⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+-=7.011ln 47.27.0ln 147.217.66100ln22x x 解出 x 2 = 0.633834.07.66100633.07.667.010*******=-⨯-⨯=--=W W x W x W y (2)平衡蒸馏q = 2/310.2213/27.013/23/211+-=---=---=x x q x q qx y F xx x x y 47.1147.2)1(1+=-+=αα 解出 x = 0.642 y = 0.816比较平衡蒸馏和简单蒸馏，在气化率相同的条件下，简单蒸馏得到的气相平均浓度比平衡蒸馏的浓度要大。
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
第九章液体精馏
1.
蒸馏分离的依据是什么？2.
沸点和泡点都是液相达到沸腾时的温度，二者没有本质的不同，对吗？3.
相对挥发度的大小与物系分离的难易有何关系？4.
二元连续精馏过程中，进料状态的变化是否会引起操作线的变化？5.
在板式精馏过程中，进料温度与q值之间有什么关系？对进料板数又有什么影响？6.
精馏塔的塔顶分凝器及塔釜均可当作一块理论塔板，对吗？7.
观察精馏塔的温度分布，发现塔顶温度总是低于塔底温度，这是由于塔底装有再沸器的缘故，对吗？8.
R增大，精馏段操作线斜率、提留段操作线斜率、所需理论板数等如何变化？9.Q值与加料板位置有什么关系？
10.最小回流比只与平衡线的形状有关，对吗？
11.理论板是一理想化的塔板，其特点是什么？
12.精馏过程的核心是什么？精馏过程的代价是什么?
13.精馏过程中若总热耗固定，何种进料状态有利于提高产品分离纯度？
14.精馏塔产品纯度的高低，一般可用什么方法检测出来？如果塔顶产品纯度不符合要求，一般应调节什
么？
15.加料板的位置与达到指定分离任务所需要的理论板数目有无关系？
16.最优加料板位置如何确定？
17.加料热状态参数q的物理意义是什么？
18.全回流的特点是什么？什么情况下采用全回流？
19.在轻组分回收率相同的条件下，比较直接蒸汽加热与间接蒸汽加热，二者所需要的理论板数是否相
同？
20.精馏过程的主要操作费用是什么？
21.恒摩尔流假定的内容是什么？
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