完整版精馏习题课习题含答案

1、第六章蒸播本章学习要求1、掌握的内容(1)双组分理想物系的气液平衡，拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、气液相平衡图、挥发度 与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用；(2)精微分离的过程原理及分析；(3)精储塔物料衡算、操作线方程及q线方程的物理意义、图示及应用；2、熟悉的内容(1)平衡蒸储和简单蒸储的特点；(2)精储装置的热量衡算；(3)理论板数捷算法(Fenske方程和Gilliand关联图)；(4)非常规二元连续精储塔计算(直接蒸汽加热、多股进料、侧线采出、塔釜进料、塔顶采用分凝器，提储塔等)。3、了解的内容(1)非理想物系气液平衡；(2)间歇精储特点及应用；(3)恒沸精储、萃取精储特点及

2、应用。第六章 蒸储.正庚烷和正辛烷在 110c时的饱和蒸气压分别为140kPa和64.5kPa。试计算混合?由正庚烷0.4和正辛烷0.6 （均为摩尔分数）组成时，在110c下各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸气组成。（此溶液为理想溶液）解：一 一 O，一 -， 一一一Pa Paxa 140 0.4 =56kPaPb =Pb xB =64.5 0.6 =38.7kPaP =Pa - Pb =56 38.7 =94.7kPaPa56Ya =0.591P 94.7Yb =1 -ya =1 -0.591 =0.409.在一连续精微塔中分离苯-氯仿混合液，要求储出液中轻组分含量为0.96 （摩尔分数，下

3、同）的苯。进料量为75kmol/h ,进料中苯含量为 0.45,残液中苯含量为 0.1,回流比为3.0,泡点进料。试求：（1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量和自塔釜上升的蒸气摩尔流量；（2）写出精储段、提储段操作线方程。解：物料衡算:F = D WFxF t DxD WxW则:75 = D W75 0.45 D 0.96 W 0.1联立求解得：D = F w)= 75 (。45-。: 30.52kmol/hXd - Xw0.96 -0.1W=F-D= 75-30.52=44.48 kmol/h（1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量:L =R D =3 30.52 =91.56kmol/h自塔釜上生蒸

4、汽的摩尔流量:V =V =(R 1)D =(3 1) 30.52 =122.1kmol/h（2）精微段操作线方程:Yn 1RXnR 1XdR 130.96Xn3 13 1= 0.75xn 0.24（3）提储段操作线方程:提福段下降液体组成：L=L F =91.56 . 75 = 166.56_ Lym -1 - 5 x mWVxw166.56 xm122.144,48 0.1122.1= 1.36xm -0.0364.某连续精微塔，泡点进料，已知操作线方程如下:精微段：y=0.8x+0.172提储段：y=1.3x-0.018 试求：原料液、储出液、釜液组成及回流比。解：精福段操作线的斜率为:R

5、 =0.8= R = 4R 1由精福段操作线的截距：xDR 1= 0.172 t塔顶储出液组成 xd=0.86提储段操作线在对角线上的坐标为（yw = X = Xwxw =1.3xw -0.018=xW =0.06Xf：由于泡点进料，q线为垂直线。精微段与提储段操作线交点的横坐标为y =0.8xf 0.172 y =1.3xf -0.018 =xf = 0.38.采用常压精储塔分离某理想混合液。进料中含轻组分0.815 （摩尔分数，下同），饱和液体进料，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸气加热。要求塔顶产品含轻组分0.95,塔釜产品含轻组分 0.05,此物系的相对挥发度为 2.0,回流比为4.0。试用：

6、（1）逐板计算法；（2）图解法分别求出所需的理论塔板 数和加料板位置。解：物料衡算：F =D WFxF -DxD Wxw则:F 0.815 = D 0.95 w 0.05联立求解得：D /(XF -Xw)J(网5。5)=.85f kmo|/h xD -xW0.95-0.05W=F-D= 0.15F kmol/h提福段下降液体组成：L：=L - F =RD - F =4 0.85F - F =4.4F自塔釜上生成蒸汽的摩尔流量：V，=V =(R+1)D =(4+1)x0.85F =4.25F TOC o 1-5 h z R x 40 95 HYPERLINK l bookmark60 o Cur

7、rent Document 精微段操作线方程：yn1 xnxn095=0.8xn0.19R 1 nR 14 1n 4 1 n提储段操作线方程：ym1 =xm -Wxw至xm -0.15F 0.05 =1.04xm -0.0018 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document V V 4.25F4.25F相平衡方程： y = 2处=x =一x 2 - y(1)逐板计算法因为：y1=xD=0.95由相平衡方程得：x1 = y = 0.95= 0.905- y12 -0.95由精微段操作线方程：y2 =0.8x1 0.19 = 0.8 0.905 0.19 =

8、0.914交替使用相平衡方程和精微段操作线方程至xxf后，交替使用相平衡方程和提储段操作线方程至 xxw。各板上的汽液相组成12345678910y0.950.9140.8630.7880.6740.5270.3700.2340.1360.074x0.9050.8410.7590.6500.5080.3570.2270.1330.0730.039第三块板为进料板，理论板数为10块。(2)图解法交替在相平衡方程和精微段操作线方程之间作梯级，至xxf后，交替在相平衡方程X习题4附图和提储段操作线方程作梯级至x=Cpt =153.5 80.2 =1.23 104kJ/k m o l回流放的烙近似取纯

9、苯的烙L p回流液带入的热量 _45Ql =L hL = R D hL =2 39.6 1.23 10 =9.75 10 kJ/h塔顶蒸汽的热燃近似地取纯苯蒸汽的燃Hv = r Cp t = 31024.2 153.5 80.2 = 4.33 104kJ / kmol v p塔顶蒸汽带出的热量 _一一一 一 一 4一 6Qv =VHv =(R1) DHv =(21) 39.64.33 10=5.14 10 kJ/h塔底产品的烙近似地取纯甲苯的始*二cp广1889 1106 = 2.09 1 04kJ/kmol塔底产品带出去的热量Qw =W砥=60/ 2.09廿九26 106kJ/h由能量衡算得QB QF Ql = Qv QWQb =Qv Qw-Qf - Ql= 5.14 106 1.26 106 -1.625 106 -9.74 105 =3.801 106kJ/h101.3kPa(表压)的水蒸汽气化潜热为r=3.97 104 kJ/kmolQb 3.801 106mSB = = = 95.74kmol / h = 1723.3kg/hs B4水蒸汽用量msB为r 3.97 10(3)冷却水用量的计算对塔顶全凝器作能量衡算Qc =Qv -Ql -Qd4塔顶储出液的烙等于回流液的烙hD =123 10 kJ/k m o I45.塔顶产品带出去的热量Qd = D hD =