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新版化工原理习题答案(09)第九章 蒸馏

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1 / 11 第九章 蒸馏

1．在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*Ap=107.6 kPa及*Bp＝41.85 kPa，取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。 解：本题可用露点及泡点方程求解。 

95.085.416.10785.416.107总总*B*A总*B总*AA总*AAppppppppxppy－

解得 76.99＝总pkPa 8808.085.416.10785.4176.99*B*A*Bppppx总 本题也可通过相对挥发度求解 571.285.416.107*B*Ap

p

由气液平衡方程得 8808.095.01571.295.095.01yyyx

kPa76.99kPa8808.0185.418808.06.1071A*BA*Axpxpp＝

总

2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa和10 kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A）和甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系为

24.22035.1206032.6lg*Atp

58.21994.1343078.6lg*Btp 式中p﹡的单位为kPa，t的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa和10 kPa对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃） 解：本题需试差计算 （1）总压p总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则

191.224.2206.9435.1206032.6lg*Ap 得 37.155*ApkPa

同理 80.158.2196.9494.1343078.6lg*Bp 15.63*BpkPa 4.03996.015.6337.15515.63100Ax 或 kPa04.100kPa15.636.037.1554.0＝总p

则 46.215.6337.155*B*App

2 / 11 6212.04.046.114.046.2)1(1xxy

（2）总压为p总＝10 kPa 通过试差，泡点为31.5℃，*Ap=17.02kPa，*Bp＝5.313kPa

203.3313.502.17 681.04.0203.214.0203.3y 随压力降低，α增大，气相组成提高。 3．在100 kPa压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0xy。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。 解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件 56.044.01q

则 xxqxxqqy273.125.1156.055.0156.056.011F 由平衡方程 0.460.549yx 联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045

DF0.440.44100nnkmol = 44kmol

%8.58%10055.0100735.044%100FFDxn

yn

（2）简单蒸馏 44Dnkmol 56Wnkmol

W0.55F

W

100dlnln56xnx

nyx

即 0.5490.5410.5798ln0.540.5490.540.55Wx 解得 xW = 0.3785 7683.03785.055.0445655.0WFDWFxxnnxy

%46.61%10055.01007683.044A 简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785） 4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h。已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。 解：（1）馏出液的流量和苯的收率

hkmol50hkmol05.095.005.05.0100WDWFFn,Dn,xxxxqq %95%1005.010095.050%100FFn,DDn,A

xq

xq

（2）馏出液的最大可能流量 当ηA=100%时，获得最大可能流量，即

3 / 11 kmol/h 52.63 kmol/h 95.05.0100DFFn,Dmaxn,xxqq 5．在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。 解：（1）馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算，可得

kmol/h 43.2kmol/h45.010096.096.0FFn,DDn,xqxq

kmol/h 1.8kmol/h45.010096.01WWn,xq

n,W1.80.033qkmol/h=54.55 kmol/h

n,Dn,Fn,W10054.55qqqkmol/h=45.45 kmol/h

9505.045.452.43Dx （2）精馏段操作线方程 2604.0726.065.39505.065.365.211DxxRxxRRy （3）提馏段的液相负荷 kmol/h 4.202kmol/h10045.4565.2Fn,Dn,Fn,Ln,Ln,qRqqqqq

6．在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92 ℃。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q值和提馏段的气相负荷。 （1）40 ℃冷液进料； （2）饱和液体进料； （3）饱和蒸气进料。 已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg，比热容为1.82 kJ/(kg ·℃)。 解：由题给数据，可得

kmol/h .3972kmol/h04.096.004.046.060WDWFFn,Dn,xxxxqq

kmol/h 32.61kmol/h39.2760Wn,q

（1）40 ℃冷液进料 q值可由定义式计算，即 

255.1371409282.111FbPrttcq

h119.4kmol/ kmol/h 60255.1139.2718.211Dn,FqqRV

（2）饱和液体进料 此时 q = 1 .1kmol/h041kmol/h39.278.31Dn,qRVV

（3）饱和蒸气进料 q = 0 .1kmol/h44kmol/h 601.104Fn,qVV

4 / 11 三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V′最小。 7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q线方程为y = 2-3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；（4）提馏段操作线方程。 解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得

75.01R

R及238.01DRx

解得 R = 3，xD = 0.952 2）进料热状况参数及原料液组成 由于

31qq及21Fqx

解得 q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5 （3）两操作线交点的坐标值xq及yq 联立操作线及q线两方程，即 238.075.0xy 23yx 解得 xq = 0.4699及yq = 0.5903 （4）提馏段操作线方程 其一般表达式为

WVn,Wn,Vn,

Ln,xqqxqqy

式中有关参数计算如下： kmol/h68.24kmol/h952.05.05094.0DFFn,ADn,xxqq 

n,Wn,Fn,D5024.68qqqkmol/h = 25.32

kmol/h 

0592.032.255.05094.011Wn,FFn,AWqxqx

n,Ln,Dn,F324.680.7550qRqqqkmol/h =111.54 kmol/h

n,Vn,Ln,W111.5425.32qqqkmol/h = 86.22 kmol/h

则 111.5425.320.05921.2940.0173986.2286.22yxx 8．在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。 解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。 习题8 附 表

x 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

xxy46.1146.2 0 0.115 0.214 0.381 0.513 0.621 0.711 0.787 0.852 0.908 0.957 1.0

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化工原理-14-第九章-蒸馏-习题

化工原理-14-第九章-蒸馏-习题

2
解：①未漏气
P
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
p
0 A
x
A
p
0 B
1 xA
则： xA
P pB0
p
0 A
pB0
A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得：
乙苯 苯乙烯
A 9.3993 9.3991
B 3279.47 3328.57
C -59.95 -63.72
3
ln p0 A B T C
式中p0单位：bar；T的单位K
V ' xe2 xW
0.2 0.05
24
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
W2
两阶段总平均组成：
yT
W1x1 W3 x3 W1 W3
x1
W3 W1
x3
1 W3
0.6 0.7 0.5297 1 0.7
0.764
W1
12
结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓 度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与 残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出 物（第一阶段得到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只 有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液 体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续 化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的 简单蒸馏。
化工原理-14-第九章-蒸馏-习题课

化工原理-14-第九章-蒸馏-习题课


③惰性气体对相平衡没有直接的影响，但在总压不变的条件下， 惰性气体的存在使气相中各组分的蒸汽分压降低，其作用相当 于提高真空度，导致平衡温度下降。因此真空操作的精馏塔， 塔顶漏气越严重，气相中空气分压越高，液体温度越低。
例2 平衡精馏与简单精馏的比较 在常压下将含苯60%、甲苯40%的混合液进行平衡精馏，汽化率为30%， 已知物系的相对挥发度为2.47，试求： ①汽、液两相的组成； ②若对此混合液进行简单精馏，使残液浓度与平衡精馏相同，所得馏出 物中苯的平均浓度为多少？馏出物占原料液的百分率为多少？ ③若将剩下的残液继续进行简单精馏，使总汽化率与平衡精馏相同，所 得馏出物单独收集，此馏出物中苯的平均浓度为多少？两阶段简单精馏 所得馏出物的总平均组成如何？
例4复杂塔最小回流比的计算
有两股苯和甲苯混合物，摩尔流量之比为1:3，含苯浓度依次为0.5 与0.2（皆为摩尔分率），欲在同一精馏塔内进行分离，要求塔顶 产品浓度为0.9，而釜液浓度不高于0.05。两股物料皆预热至泡点， 分别在适当位置加入塔内，在操作条件下，两组分的相对挥发度为 2.47，试求该精馏过程的最小回流比。
y W1 x1 W2 x2 Fx1 W2 x2 WD F W2
x1
W2 x2 0.6 0.732 0.5389 F 0.767 W 1 0.732 1 2 F
A1 B1 ln ln ③根据： A 2.47 ln 则有：ln W3 x3 W3 1 x3 因为：W2 0.732 ，即：W2 0.732 F W1
由于： ' L
L' 'q2 F2 L' ' F2
L' ' L q1 F1 L F1
化工原理：精馏习题答案

化工原理：精馏习题答案

精馏练习题一、填空题【1】精馏操作的依据是（混合液中各组分的挥发度的差异）。

实现精馏操作的必要条件是（塔顶液相回流）和（塔底上升气流）。

【2】气液两相呈平衡状态时，气液两相温度（相同），液相组成（低于）气相组成。

【3】用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为（ ）。

根据α的大小，可用来（判断用蒸馏方法分离的难易程度），若α=1，则表示（不能用普通的蒸馏方法分离该混合液）。

【4】某两组分物系，相对挥发度3=α，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论踏板（从塔顶往下计），若已知==+1,4.0n n y y 则（）。

全回流适用于（精馏开工阶段）或（实验研究场合）。

【5】某精馏塔的精馏操作线方程为275.072.0+=x y ，则该塔的操作回流比为（），馏出液组成为（）。

【6】在精馏塔设计中，若P Fx f 进料温度保持不变，若增加回流比R ，则p x （增大）w x （减小），V L （增大）。

【7】操作中的精馏塔，若进料温度FV x f 不变，若釜液量W 增加，则p x （增加），w x （增大）VL （增加）。

二、选择题（1）在用相对挥发度判别分离的难易程度时，下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离（C ）。

A.AB ＞1B. AB ＜1C. AB =1D. AB ＞10（2）在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（C ）。

＞1 ＜0 =1 ＜q ＜1（3）精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n 、n+1层塔板，其气相组成的关系为（C ）。

+1＞y n ＞y n-1 B. y n+1=y n =-1 C +1＜y n ＜y n-1 D.不确定（4）精馏塔中自上而下（C ）.A.分为精馏段、加料板和提馏段三部分B.温度依次降低C.易挥发组分浓度依次降低D.蒸气量依次减少（5）某精馏塔的馏出液量是50kmo1/h，回流比是2，则精馏段的回流液量是（A ）。

h h h h（6）连续精馏中，精馏段操作线随（ A ）而变。

化工原理蒸馏部分模拟试题及答案..

化工原理蒸馏部分模拟试题及答案..

化工原理蒸馏部分模拟试题及答案一、填空1精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的.精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大,操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。

2精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小 (增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小）,塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小 (增大、减小),所需塔径增大（增大、减小）。

3分离任务要求一定,当回流比一定时，在5种进料状况中, 冷液体进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。

4相对挥发度α=1,表示不能用普通精馏分离分离,但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。

5某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶x D不小于0.9,则塔顶最大产量为 66。

7 kmol/h 。

6精馏操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底上升蒸气。

7负荷性能图有五条线,分别是液相上限线、液相上限线、雾沫夹带线、漏液线和液泛线。

二、选择1 已知q=1。

1,则加料中液体量与总加料量之比为 C 。

A 1。

1：1B 1：1。

1C 1:1D 0。

1：12 精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是 D 。

A 液相中易挥发组分进入汽相；B 汽相中难挥发组分进入液相;C 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；D 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。

3 某二元混合物，其中A为易挥发组分,液相组成x A=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成y A=0。

7，相应的露点为t2，则⎽⎽⎽A⎽⎽⎽A t1=t2B t1〈t2C t1〉t2D 不确定4某二元混合物,进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求得到塔顶x D不小于0。