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化工原理蒸馏习题详解

蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液4、板式塔与填料塔 公式全塔物料衡算【例1-4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置(完整手算过程) 进料热状况对汽液相流量的影响2.连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ,则精馏段液气比总是小于1,提馏段液气比总是大于1,这种说法是否正确?全回流时,该说法是否成立?为什么? 正确;全回流时该说法不正确;因为,D=W=0,此时是液汽比的极限值,即1==''VLV L4.简述有哪几种特殊精馏方法?它们的作用是什么?1.恒沸精馏和萃取精馏。

对于形成恒沸物的体系,可通过加入第三组分作为挟带剂,形成新的恒沸体系,使原溶液易于分离。

对于相对挥发度很小的物系,可加入第三组分作为萃取剂,以显著改变原有组分的相对挥发度,使其易于分离。

5.恒沸精馏原理6.试画出板式塔负荷性能图,并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义,指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。

(5分)1.漏液线(气体流量下限线)(1分)2.雾沫夹带线(气体流量上限线)(1分)3.液相流量下限线(1分)4.液相流量上限线(1分)5.液泛线(1分)最适宜的区域为五条线相交的区域内。

7.进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。

11、什么是理想物系?四计算题1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液( =2.5),进料为气液混合物,气相占50%(摩尔分率,下同),进料混合物中苯占0.60,现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流,未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品,试求:塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍?(2)塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少?2、某连续精馏塔的操作线方程分别为:精馏段:263.0723.01+=+n n x y提馏段:0187.025.11-=+n n x y设进料为泡点液体,试求上述条件下的回流比,以及馏出液、釜液和进料的组成。

3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液,原料液流量为5000kg/h ,组成为含苯0.3(质量分率,下同),塔顶馏出液中苯的回收率为88%,要求塔釜含苯不高于0.05,求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。

(苯的相对分子量为78 ,甲苯92)解:336.0927.0783.0783.0=+=F x 0584.09295.07805.07805.0=+=w x 3.87)336.01(92336.078=-⨯+⨯=+=FBB FA A F x M x M Mh kmol F /3.573.875000==(5分) 3.57==+F W D (1)由 F W D Fx Wx Dx =+ 得336.03.57058.0⨯=-W Dx D (2)又 88.0==FDFx Dx η (3) 联立(1)、(2)、(3)得: W=39.5 kmol/h D=17.8 kmol/hX D =0.952 (10分)4、用连续精馏塔分离某二元混合液,原料液流量为300kmol/h ,露点(饱和蒸汽)进料,进料浓度为0.5,塔顶馏出液浓度为0.95,釜残液浓度为0.1,(以上均为易挥发组分的摩尔分率)。

操作条件下相对挥发度为2.0,塔顶采用全凝器,泡点回流。

已知回流比为最小回流比的1.29倍。

试求: (1) 最小回流比R min ;(2) 离开第二层理论板的液体浓度(由塔顶往下数)。

5、 用精馏塔分离某二元混合物,已知塔精馏段操作线方程为y=0.75x+0.205;提馏段操作线方程为y=1.415x-0.041,试求: (1) 此塔的操作回流比R 和馏出液组成x D ; (2) 饱和液体进料条件下的釜液组成x W ;(3) 饱和液体进料,馏出液量D 为120kmol/h 时所需原料液的量F 。

6、在常压连续精馏塔中,分离两组分理想溶液,物系的平均相对挥发度为2,馏出液组成为0.94(易挥发组分的摩尔分率,下同),釜残液组成为0.04,釜残液流量为150 Kmol/h ,回流比为最小回流比的1.2倍,且已知q 线方程为y=6 x – 1.5, 求: 1 最小回流比;2 精馏段操作线方程;3提馏段操作线方程。

1. q 线方程与1(1)xy xαα=+-交点坐标为(x q ,y q )6 1.521y x x y x=-=+ 得0.3330.5q q x y ==min 0.950.52.640.50.333D q q qy y R y x --===--2.min 1.2 3.17R R ==精馏段操作线方程为:0.760.22511D x Ry x x R R =+=+++ 1. 61 1.51Fqq x q =-=- 得 1.20.3F q x ==全塔物料恒算:F D W F D W Fx Dx Wx =+=+ 代入数值计算得 60.9/210.9/D kmol hF kmol h =='446/L L qF kmol h =+='(1)(1)(1)296/V V q F R D q F kmol h =+-=++-=提馏段操作线为'''1''m m W L W yx x L W L W+=--- ,代入数值得提馏段操作线方程为: 1.5070.0203y x =-7、氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离,在精馏塔某一理论板n 处,进入该塔板的气相组成为0.91(摩尔分率,下同),从该塔板流出的液相组成为0.89,物系的相对挥发度为1.6,精馏段内的液气比为2/3(摩尔比),试求: (1)从第n 板上升的蒸汽组成?(2)流入第n 板的液相组成?(3)若为泡点回流,求回流比并写出精馏段操作线方程? 解:1)精馏操作达平衡时: 1.60.890.931(1)10.60.89n x y x αα⨯===+-+⨯2)由物料衡算方程:11()()n n n n V y y L x x +--=-g12/,0.91,0.89,0.933n n n L V y x y +==== 得: 10.92n x -= 3)2,,3L V L D V ==+ 得 L/D =R=211110.950.6670.317Dn n n n x Ry x R R y x ++=+++==+D 得:x8、用精馏塔分离某二元混合物,精馏段操作线方程为y=0.75x+0.205,提馏段操作线方y=1.415x - 0.041,求:1. 回流比R ,塔顶组成X D ,塔底残液组成X W 。

2. X F =0.37,馏出液量D=120 kmol/h 时所需进料量F 。

3. 由205.075.0+=x y 及 11+++=R x x R Ry D205.0175.01=+=+R x R RD得 82.03==D x R提馏段操作线方程过(x W ,x W )点,即x w =1.415x w - 0.041 得x w =0.1 2.wD F Wx Dx Fx W D F +=+= 即WF WF 1.082.012037.0120+⨯=+=解得hkmol W hkmol F /200/320==9、用板式精馏塔常压下分离苯-甲苯溶液,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热,相对挥发度α=2.50,进料量为140kmol/h ,进料组成x F =0.5(摩尔分数),饱和液体进料,塔顶馏出液中苯的回收率为0.98,塔釜采出液中甲苯回收率为0.95,提馏段液汽比L '/V '=5/4,求:(1)塔顶馏出液组成x D 及釜液组成x W ; (2)写出提馏段操作线方程; (3)该塔的操作回流比及最小回流比(4)试求出塔底最后一块塔板流出的液体组成。

[解] (1)依题意知:塔顶回收率98.05.01401=⨯==DF D Dx Fx Dx η 塔釜回收率95.0)5.01(140)1()1()1(2=--=--=W F W x W x F x W η对全塔进行物料衡算有140=+=W D F5.0140⨯=+=W D F Wx Dx Fx联立(1)(2)(3)(4)解得951.0=D x021.0=W xh kmol D /1.72=h kmol W /9.67= (5分)(2)提馏段操作线方程为W n W n n x V W x V qF L x V W x V L y '-'+='-''=+1 已知45=''V L ,又因为qF L L +='所以有45='+V qF L ,由于1=q ,D R V V )1(+==',故有45)1(=++D R F RD即 451.72)1(1401.72=⨯++R R解得回流比R=2.77,因此有h kmol D R V V /8.2711.7277.3)1(=⨯=+=='所以提馏段操作线方程为00525.025.1021.082.2719.67451-=⨯-=+n n n x x y (3)已求出回流比77.2=R由于进料热状况参数q=1,所以q 线与平衡线交点的横坐标为5.0q ==F x x ,交点的纵坐标为714.05.05.115.05.2)1(1=⨯+⨯=-+=q q q x x y αα于是有5255.05.0951.0714.0951.01min min =--=--=+q D q D x x y x R R解得107.1min =R(3)再沸器相当于一个理论级,即釜内产出的气相组成y W 与x W 为平衡关系,满足相平衡方程0509.0021.05.11021.05.2=⨯+⨯=W y进入再沸器的液相组成x n 与y n 之间应符合提馏段操作线方程,即有00525.025.10509.0-=n x解得0449.0=n x (5分)10、在连续精馏塔中分离某组成为0.5(易挥发组分的摩尔分数,下同)的两组分理想溶液。

原料液于泡点下进入塔内。

塔顶采用分凝器和全凝器。

分凝器向塔内提供回流液,其组成为0.88,全凝器提供组成为0.95的合格产品。

塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为96%。

若测得塔顶第一层塔板的液相组成为0.79,试求:(1)、 操作回流比和最小回流比;(2)、若馏出液量为100 kmol/L ,则原料液流量为多少?11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。

已知进料量为100kmol/h ,组成为0.35(易挥发组分的摩尔分率,下同),饱和蒸汽进料,塔顶全凝器,泡点回流,馏出液流量为35kmol/h ,物系的平均相对挥发度为2.5。

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