第6章 蒸馏6-1.苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压数据为根据上表数据作kPa 33.101下苯和甲苯溶液的x y t --图及x y -图。

此溶液服从拉乌尔定律。

解：000B A BA P P P P x --=；A A A x P P y 0=x (y )t/0C0.00.20.40.60.8 1.00.00.20.40.60.81.0yx6-2．利用习题6-1的数据（1）计算相对挥发度α。

（2）写出平衡方程式。

（3）算出x y -的一系列平衡数据与习题1作比较。

（答：（1） 44.2=α， （2）xx y 44.1144.2+=） 解：⑴00B AP P =α，44.22.2==α ⑵()xx x x y 44.1144.211+=-+=αα⑶由α计算所得的一系列y 、x 值与习题6-1之值很接近。

6-3．将含%24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。

要求馏出液含%95易挥发组分，釜液含%3易挥发组分。

送至冷凝器的蒸气量为1h kmol 850-⋅，流入精馏塔的回流液量为1h kmol 670-⋅。

试求：（1）每小时能获得多少kmol 的馏出液？多少kmol 的釜液？（2）回流比DL R = 为多少？ (答：1h kmol 180-⋅=D ， 1h kmol 6.608-⋅=W ；72.3=R )解：D L V +=，1h kmol 180670850-⋅=-=-=L V D ， 72.3180670===D L R ， W W D F +=+=180，W D F Wx Dx Fx +=即()03.018018095.024.0⨯-+⨯=F F ，解得：1h kmol 6.788-⋅=F ，1h kmol 6.6081806.788-⋅=-=-=D F W 。

6-4．有1h kg 10000-⋅含物质A （摩尔质量为1kmol 8kg 7-⋅ ）3.0（质量分数，下同）和含物质B （摩尔质量为1kmol 0kg 9-⋅ ）7.0的混合蒸气自一连续精馏塔底送入。

若要求塔顶产品中物质A 的组成为95.0，釜液中物质A 的组成为01.0。

试求：（1）进入冷凝器底蒸气流量为多少？以摩尔流量表示。

（2）回流比R 为多少？(答：（1）1h kmol 116-⋅=V ; (2) 96.1=R )解：W D F +=，W D F Wx Dx Fx +=，⇒1h kg 1.3085-⋅=D ， 956.09005.07895.078/95.0=+=D x ， 33.0907.0783.078/3.0=+=F x ， 53.7890044.078956.0=⨯+⨯=D M ，11.869067.07833.0=⨯+⨯=F M ，1h kmol 11611.8610000-⋅==V ， 1h kmol 28.3953.781.3085-⋅==D ， 96.1128.391161)1(=-=-=⇒+=D V R D R V 。

6-5．某连续精馏塔，泡点加料，已知操作线方程如下：精馏段 172.08.0+=x y提馏段 018.03.1-=x y试求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。

（答： 38.0=f x ；86.0=d x ；06.0=W x ；4=R ） 解：精馏段操作线的斜率为8.01=+R R ， 4=⇒R ；精馏段操作线的截距为172.01=+R x D 。

86.0=⇒D x ；提馏段操作线在对角线的坐标为：W W x x y ==，018.03.1-=⇒W W x x ，06.0=⇒W x ；泡点进料，q 线为垂直线，两操作线交点的横坐标为F x ，172.08.0-=F x y ，018.03.1-=F x y ，38.0=⇒F x 。

6-6．要在常压操作的连续精馏塔中把含4.0苯及6.0甲苯的溶液加以分离，以便得到含0.95苯的馏出液和04.0苯（以上均为摩尔分数）的釜液。

回流比为3，泡点进料，进料量为1h kmol 100-⋅。

求从冷凝器回流入塔顶的回流液的流量及自釜升入塔底的蒸气的流量。

（ 答： 1h kmol 68.118-⋅=L ；1h kmol 24.158-⋅=V ）解：由W D F +=、W D F Wx Dx Fx +=，解得：1h kmol 56.3904.095.004.04.0100-⋅=--=--=W D W F x x x x F D ， 1h kmol 68.11856.393-⋅=⨯==RD L ，1h km ol 24.15856.394)1(-⋅=⨯=+=='D R V V 。

6-7．在连续精馏塔中将甲醇%30（摩尔分数，下同）的水溶液进行分离，以便得到含甲醇%95的馏出液及%3的釜液。

操作压力为常压，回流比为0.1，进料为泡点液体，试求理论板数及加料位置。

常压下甲醇和水的平衡数据如下：（答：6;8=T N 块板进料 ）解：D x x =，D x y =在x y -图上得a 点，精馏段截距475.01195.01=+=+R x D ， 在x y -图上得c 点，连接ac 得精馏段操作线，过F x x =做垂直线与精馏段操作线的交点d ，当W x x =时，提馏段操作线W x y = 对角线上b 点，在平衡线与操作线间作梯级，塔内理论板数为八块，加料板为第六块。

（图略） 6-8．用一连续精馏塔分离苯－甲苯混合液，原料中含苯4.0，要求塔顶馏出液中含苯97.0，釜液中含苯02.0（以上均为摩尔分数），若原料液温度为C 250，求进料热状态参数q 为多少？若原料为气液混合物，气液比为4/3，q 值为多少？（ 答：35.1=q ；57.0=q ）解：44.092/6.078/4.078/4.0///=+=+=B B A A A A F M M M x ααα， 泡点为C 95︒，r t t cp r r h h r h H h H q b F F )(-+=-+=--=查得：1kmol kJ 2.30724-⋅=苯r ，1kmol kJ 32200-⋅=甲苯r ， 1kmol kJ 7.316096.04.0-⋅=+=⇒甲苯苯r r r ，平均温度：C 6029525︒=+， 查得C 60︒苯的比热为11K km ol kJ 5.143--⋅⋅=cp ，甲苯的比热为11K km ol kJ 3.169--⋅⋅=cp ， 11K kmol kJ 1.1595.1696.05.1434.0--⋅⋅=⨯+⨯=⇒p c ， 35.17.31609)2595(1.1597.31609=-+=q ； 气液混合物： 57.074===汽化率q 。

6-9．某液体混合物含易挥发组分65.0（摩尔分数，下同），以饱和蒸汽加入连续精馏塔中，加料量为1h kmol 50-⋅，残液组成为04.0，塔顶产品的回收率为%99，回流比为3，试求：（1）塔顶、塔底的产品流量；（2）精馏段和提馏段内上升蒸汽及下降液体的流量；（3）写出精馏段和提馏段的操作线方程。

5.117 , 625.125 , 5.167 , 125.8 , 875.41( ='====V L V W D )03.007.1,1925.075.0,h km ol 625.125 1-=+=⋅='-x y x y L 以上单位均为解：⑴根据回收率的定义有：FD Fx Dx =η， 又ΘW D F Wx Dx Fx +=，∴η-=1FW Fx Wx ， 则1h kmol 125.804.0)99.01(65.050)1(-⋅=-⨯⨯=-=W F x Fx W η， ∴1h kmol 875.41125.850-⋅=-=-=W F D ；⑵根据回流比的定义D L R /=有：1h kmol 625.125875.413-⋅=⨯==RD L ，又Θ1h km ol 5.167875.41)13()1(-⋅=⨯+=+=+=D R D L V ，因为进料为饱和蒸气0=q ，所以提馏段上升蒸气和下降的液流量如下： 1h km ol 5.11750)01(5.167)1(-⋅=⨯--=--='F q V V ，1h km ol 625.125500625.125-⋅=⨯+=+='qF L L ；⑶由回收率定义得： 77.0875.4199.065.050=⨯⨯==D Fx x F D η， 精馏段操作线方程为：1925.075.01377.013311+=+++=+++=x x R x x R R y D ， 即1925.075.0+=x y ，提馏段操作线方程为： 125.8625.12504.0125.8125.8625.125625.125-⨯--=-'--''=x W L Wx x W L L y W ， 即03.007.1-=x y 。

6-10．一常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物。

已知进料中含苯5.0（摩尔分数，下同），且为饱和蒸汽进料。

塔顶产品组成为9.0，塔底产品组成为03.0，塔顶为全凝器，泡点回流。

原料处理器为1h kmol 10-⋅，系统的平均相对挥发度为5.2，回流比是最小回流比的166.1倍。

试求：（1）塔顶、塔底产品的流量；（2）塔釜中的上升蒸汽流量；（3）塔顶第二块理论板上升蒸汽的组成。

()82.0 ,. h km ol 15.7 , 6.4 , 4.521=⋅='==-y V W D 解：⑴ΘW D F +=，W D F Wx Dx Fx +=，∴1h kmol 6.403.09.0)5.09.0(10)(-⋅=--⨯=--=W D F D x x x x F W ， 1h kmol 4.56.410-⋅=-=-=W F D ；⑵Θ0=q ，5.0==F q x y ， q q qD x y y x R --=min ，又Θ5.0)15.2(15.2)1(1=-+=-+=qq q q q x x x x y αα， 286.0=q x ，则87.1286.05.05.09.0min =--=R ， 1min min h km ol 5.154.5)187.1()1(-⋅=⨯+=+=D R V ，1min min minh km ol 5.5105.15)1(-⋅=-=-=--='F V F q V V ， 塔釜中的上升蒸汽流量：1minh km ol 15.75.53.13.1-⋅=⨯='='V V ； ⑶塔顶上升蒸汽量1h kmol 15.17-⋅=+'=F V V ，ΘD R V )1(+=，∴18.214.515.171=-=-=D V R ， 塔顶第一块板下降液体组成（理论板）1x 为：9.0)15.2(15.2)1(111111=-+=-+==x x x x x y D αα， 783.01=x ，塔顶第二块理论板上升的蒸汽组成2y 为：82.0118.29.0783.0118.218.21112=++⨯+=+++=R x x R R y D 。