化学工程基础第5章 课后答案【khdaw_lxywyl】
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L = 3.5q n ,D = 3.5 × 27.78
h
∴
q n ,V = 97.23 + 27.78
∴
ww
w. kh d
=125.01 [ Kmol ] h ∴ q n ,D = 201.4 ∴ [ Kmol ] h qn,F = qn,D + qn,W
3、有一个甲醇精馏塔，采用连续精馏，常压操作；进料的组成为 84％（摩尔百分数，
案
网
= 125.01[ Kmol ]
h
.c o
∵
q n ,V = q n ,L + q n ,D
m
= 97.23 Kmol
4、在常压连续精馏塔中，分离甲醇-水溶液。已知进料的泡点温度为 75.3 C,操作条件 下甲醇和水的气化潜热分别为 1055kj/kg 和 2320Kj/kg, 甲醇和水的比定压热容分别为 2.68kj/(kg ⋅ K)和 4.19KJ/(kg ⋅ K)。若原料液组成为 0.4（甲醇的摩尔分数） ，温度为 30 ° C ， 试求进料热状态参数。 解: I − I f 将1kmol进料变为饱和蒸气所需 要的热量 ∵ δ= v = Iv − I l 原料液的kmol气化潜热
⎧F = D + W ⎨ ⎩Fx f = Dx d + Wx W
课
1172 = 2.644 52.4 + 224.4
=
1279.4 = 2.904 440.6
q n ,F = q n ,D + q n ,D q n ,F x f = q n ,D x d + q n , W x W
∴
q n ,D =
课
∴ δ=
79.556 × (75.3 − 30) +1 38560
后
= 79.556[kj
Kmol
.
C]
（2）作精馏段操作线：精馏段操作线截距 =
ww
上取 Ob=0.225.联 a b 即得精馏段操作线。 （3）作 δ 线:据不同的 δ 值，计算不同 δ 线的斜率，并据此斜率作不同的 δ 线. ① δ =0.8
= C pm ( t s − t f ) + rm rm
o
式中:原料液的平均气化潜热
rm = 0.4 × 1055 × 32 + 0.6 × 2320 × 18
w. kh d
=1.093 三点。
5、在某一连续精馏塔中，已知进料中轻组分含量为 0.500（摩尔分数，下同） ，塔顶采
出为 0.900 的轻组分，塔釜含轻组分不大于 0.100。试分别绘出Ｒ＝3， δ ＝0.8，1.0 和 1.2 时全塔的操作线。 解： （1）在 y-x 图的对角线上定出点 a（ x d ， x d ） 、点 f（ x f ， x f ）和点 C（ x w ， x w ）
∵ y δ = −0.5x δ = 0.66 = −0.5 × 0.36 + 0.66 ∴ y δ = 0.48
aw
xδ 和 y δ
后
答案.c oFra bibliotek网m
9、在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液组成为 0.35（易挥发组分的摩尔分数， 下同） ， 馏出液组成为 0.9， 物系的平均相对挥发度为 2.0 回流比为最小操作回流比的 1.4 倍， 试求以下两种进料情况下的操作回流比。 （1）饱和液体进料； （2）饱和蒸气进料。 解：（1）饱和液体进料： 由平衡线方程：
yf = 1 + (α − 1)x f αx f
=
2.0 × 0.35 = 0.52 1 + (2.0 − 1) × 0.35
∵ ∴ ∵ ∴
δ =1
Rm =
x d − yf 0.90 − 0.52 = 2.24 = y f − X f 0.52 − 0.35
R = 1 .4 R m R = 1.4 × 2.24 = 3.14
1 3
和 yδ 。
= −0 .5
δ=
ww
w. kh d
（3）求精馏段操作线与 δ 线交点坐标 ∴
1.25 x δ = 0.45 x δ = 0.36 0.75 x δ + 0.21 = −0.5x δ + 0.66
课
（2）求原料液组成xf 1 δ ∵ y= x− x f = −0.5x + 0.66 δ −1 δ −1 1 ∴ − x f = 0.66 δ −1 即 − x f = 0.66δ − 0.66 1 ∴ x f = 0.66 − 0.66 × 3 = 0.44
ww
w. kh d
联立二式解得：
由 δ 线方程： δ 1 0 1 yδ = × 035 xδ − xf = xδ − δ −1 δ −1 −1 −1 = 0.35
xδ =0.21
yδ = 0.35
∴
Rm =
x d − y δ 0.90 − 0.35 = 3.93 = y δ − x δ 0.35 − 0.21
∴
α12 x 2.904x = 1 + (α 12 − 1)x 1 + 1.904x
2、在常压连续精馏塔中分离某两组分理想溶液。原料液流量为 100kmol/h 组成为 0.3 （易挥发组分的摩尔分率，下同） ，泡点进料。馏出液组成为 0.95，釜残液组成为 0.05，操 作回流比为 3.5，试求： （1）塔顶和塔底产品流量，kmol/h； （2）精馏段与提馏段的上升蒸气流量和下降液体流量，kmol/h。 解： （1）求塔顶和塔底的产品流量qn,D和qn,W ∵
下同）的甲醇，16％水，处理量为 235 kmol h 。要求塔顶馏份含甲醇 98％，塔釜采出的水
中含甲醇小于 0.2％，试计算：① 该塔塔顶，塔釜采出量每小时各为多少？② 若操作取回 流比Ｒ＝１，沸点加料，该塔精馏段、提馏段的回流液量和上升蒸气量各是多少？ 解：∵ qn,Fx5 = qn,DxA + (qn,F − qn,D)xw 235 ×0.84 = q n ,D × 0.98 + (235 − q n ,D ) × 0.002
aw
后
答
案
.c o
网
m
ww
w. kh d
∴ （4）用吉利兰图求理论塔板数 N T ∵ R = 1.8R m = 1.8 × 149 = 268 ∴
⎛ ⎞ 1+ ⎜ ⎜ α AB − 1⎟ ⎟x f ⎝ ⎠ = 0.304 x − y f 0.900 − 0.304 Rm = d = = 149 y f − x f 0.304 − 0.300
第六章
精
馏
正已烷
。 试计算该二组分溶液的气液相平衡关系（用 y-x 函数关系，或 y-x 相图表示） 解：二组分沸点的平均值
t=
在 52.4°C 时 lg p1 °=6.852-
p1 °=1279.4mm-Hg
lg p 2 °=6.878∴
. P1
ww
w. kh d
α 12 =
y=
. P2
P2°=440.6 mm-Hg
ww
w. kh d
解：求 δ 线与平衡线交点坐标( xδ , yδ ): 平衡线方程: yδ = 联立上二式解待: xδ = 0.420 yδ = 0.520 最小回流比 ∴
6、有一个轻组分含量为 0.400（摩尔分数，下同） ，平均相对挥发度为 1.50 的理想二组
分溶液，经过精馏，要求塔顶组成为 0.950；若是冷液进料， δ ＝1.20，试求该精馏过程的 最小回流比。
m
8、在连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程和 δ 线方程分别为： （a） y = 0.75 x + 0.21
y = −0.5 x + 0.66
试求： （1）进料热状态参数 δ ； （2）原料液组成 x F ;
（b）
（3）精馏段操作线方程和提馏段操作线的交点坐标 xδ 解： （1）求进料状态参数 δ 1 δ ∵ y= x− x f = −0.5x + 0.66 δ −1 δ −1 ∴ δ δ −1
课
δ 线方程： δ 1 1.20 1 yδ = xδ − xf = xδ − × 0. 4 δ −1 δ −1 1.20 − 1 1.20 − 1
αxδ 1.50 xδ = 1 + (α − 1)xδ 1 + (1.50 − 1)xδ
Rm =
x d − y δ 0.950 − 0.520 = = 4.30 y δ − x δ 0.520 − 0.420
q n ,F ( x f − x W ) Xd − XW
h
=
100(0.30 − 0.05) 0.95 − 0.05
= 27.78 Kmol
aw
后
答
1065 =3.107 52.4 + 232.0
案
网
36.1 + 68.7 = 52.4 °C 2
.c o
lg p ° 2 = 6.878 −
1172 t + 224.4
m
1、正戊烷（ Ta = 36.1o C ）和正已烷（ Tb = 68.7[ o C] ）的溶液可以认为是理想溶液，已 知两个纯组分的饱和蒸气压（毫米汞柱）和温度（°C）的关系如下： 1065 ° 正戊烷 lg p1 = 6.852 − t + 232.0
w = 100 − 27.78 = 72.22kmolh−1 （2）求精馏段与提馏段的上升蒸气流量和下降液体流量qn,V、qn,L和qn,V′、qn,L′ ① 精馏段 q = 3.5 ∵ R = n ,L q n ,D ∴
答
案
网
mol 原料液在操作条件下的平均比热：
= 38560 J
.c o
m
③ δ =1.2
