夏清《化工原理》(第2版)(下册)配套题库【课后习题(6-11章)】【圣才出品】

解：由精馏段操作线
得
得 同理由提馏段操作线方程 得
其中露点进料 q＝0，故
由上两式可得 又 L＝RD＝2.61D 所以
所以
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得
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最后解得
9．在常压连续精馏塔中，分离苯-甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯 0.5（摩 尔分数，下同）。塔顶馏出液组成为 0.9，塔底釜残液组成为 0.1，回流比为 2.0，试求理论 板层数和加料板位置。苯-甲苯混合液的平衡数据见教材下册例 1-1。
y
1.000 0.921 0.830 0.751 0.700 0.564 0.247 0.000
比较本题结果和上一题的结果，可以看出两种方法求得 x-y 数据基本一致，对于两组分
溶液，利用平均相对挥发度表示气液平衡关系比较方便。
4．在常压下将某原料液组成为 0.6（易挥发组分的摩尔分数）的两组分溶液分别进行 简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为 1/3，试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作 范围内气液平衡关系可表示为
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溶液的平均比热为
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最后由热状态参数 q 定义得
（2）泡点进料 q＝1 （3）饱和蒸汽进料 q＝0
7．对上一题中的溶液，若原料液流量为 100kmol/h，馏出液组成为 0.95，釜液组成 为 0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分数），回流比为 2.5。试求产品的流量、精馏段的下 降液体流量和提馏段的上升蒸气流量。假设塔内气、液相均为恒摩尔流动。
以 95℃为例 则苯的液相和气相组成为
其它温度下的计算结果见表 6-1。
表 6-1
t/℃
80.1
85
90
95
100
x
0.962
0.748
0.552
0.386
0.235
y
0.985
0.883
0.756
0.607
0.426
根据图 6-1，可得外压为 99kPa 时，该溶液的泡点约为 92℃。
105 0.109 0.227
5．在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为 4000kg/h，组成为 0.3（二硫化碳的质量分数，不同）。若要求釜液组成不大于 0.05，馏出 液回收率为 88％。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分数表示。
解：全塔物料衡算（质量分数表示）
由题意得 代入上式得
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第6章 蒸 馏
1．已知含苯 0.5（摩尔分数）的苯-甲苯混合液，若外压为 99kPa，试求该溶液的泡点 温度。苯和甲苯的饱和蒸气压数据见教材下册例 1-1 附表。
解：以 A、B 分别表示苯和甲苯，利用拉乌尔定律可得
对于本题
解：对全塔进行物料衡算
代入题中所给数据得
解得 D＝39.56kmol/h 则
根据恒摩尔假设
8．某连续精馏操作中，已知操作线方程式：精馏段
；提馏段
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液、馏出液和釜残液的
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组成及回流比。
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温度（T）260.6 265 270 275.1 276.9 279 285 289 x 1.000 0.710 0.506 0.387 0.328 0.213 0.064 0.000 y 1.000 0.924 0.833 0.774 0.732 0.527 0.205 0.000
3．利用上一题的数据，计算：（1）平均相对挥发度；（2）在平均相对挥发度下的 x-y 数据，并与上一题的结果相比较。
得
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故 下面用摩尔分数表示
6．在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇 0.4 与水 0.6（均为摩尔分数）的溶液，试 求以下各种进料状况下的 q 值。（1）进料温度为 40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸气进料。
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图 6-1 2．正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸气压数据如表 6-2 所示，试求 p＝13.3kPa 下该溶液的平衡数据。假设该溶液为理想溶液。
表 6-2
解：根据题中所给数据，确定计算温度范围为 260.6℃～289℃。
并由理想溶液的泡点方程
图 6-2
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和道尔顿分压定律
分别计算不同温度下的气液相组成，下面以 T＝260.6 为例计算过程如下： 液相（正戊烷，下同）含量
可以得到不同温度下的气、液相组成如表 6-3 所示。 表 6-3
解：（1）平衡蒸馏 将原料液通过平衡蒸馏得到气、液两组分成气液平衡，即
结合题中所给条件
得 最后得到釜液和馏出液的组成
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（2）简单蒸馏
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通过简单蒸馏微分衡算，并积分得
结合题中所给条件
得 釜液组成 代入
最后得到馏出液组成
将平均相对挥发度代入下式可得相应的气相组成
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表 6-4
温度（T） 260.6. 265
270 275.1 276.9 279
285
289
α
5.60 5.43 4.94 4.87 4.11 3.76
x
1.000 0.710 0.506 0.387 0.328 0.213 0.064 0.000
常压下甲醇-水溶液的平衡数据如表 6-5 所示。 表 6-5
解：（1）查得甲醇的汽化潜热 1150kJ/kg，水的汽化热为 2300kJ/kg，故平均汽化热 为
由题中数据可得 x＝0.4 时，溶液的泡点温度为 75.3℃，则平均温度为 查平均温度下的甲醇的比热为 65kJ/（kg·K）
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解：因为正己烷和正戊烷混合液为理想溶液，故其相对挥发度可用下式计算
以 265K 为例，则
其他温度下的相对挥发度列于表 6-4。
通常，因为两端温度下为纯组分，因此平均相对挥发度可取温度为 265K 和 285K 下的
平均值，即
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