化工原理：蒸馏习题参考答案

1、PAGE 蒸馏习题参考答案【7-1】 苯和甲苯在92时的饱和蒸汽压分别为143.73和57.6，苯-甲苯的混合液中苯的摩尔分数为0.4。试求：在92混合液中各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸汽组成。此溶液可视为理想溶液。苯57.492、甲苯34.56、系统压力92.025、解： 根据拉乌尔定律，理想溶液上方的平衡分压为 【7-2】 在连续精馏塔中分离苯（）和甲苯（）两组分理想溶液。现场测得：塔顶全凝器，第一层理论板的温度计读数为83，压力表读数；塔釜温度计读数为112，压力表读数。试计算塔顶、塔釜的两产品组成和相对挥发度。两纯组分的饱和蒸汽压用安托尼方程计算。当地大气压为101.3。（安托尼方

2、程表达式为：；苯：A=6.03055、B=1121.033、C=220.79；甲苯：A=6.07954、B=1344.8、C=219.482）、：、解：（1）塔顶馏出液的组成及相对挥发度对于理论板，气液相组成互为平衡，两相温度相等，塔顶第一层理论的气相组成即馏出液组成。将代入安托尼方程求得总压力为 则 对于理想物系，相对挥发度为 （2）塔釜组成及相对挥发度用塔顶相同的方法计算。将代入安托尼方程求得。 则 【7-3】 将含24（摩尔分数，下同）轻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。送至冷凝器的蒸汽摩尔流量为850，流入精馏塔的回流液量为670。试

3、求：每小时能获得多少千摩尔的馏出液？多少千摩尔的釜液？回流比R为多少？、；解：（1） 由全塔物料衡算得： （2） 【7-4】 在连续精馏塔中分离甲醇（A）水溶液。原料液的处理量为3250，其中甲醇含量0.37（摩尔分数，下同），泡点进料，操作回流比为2.5。要求馏出液中甲醇的收率为94，组成为0.96。试求：馏出液流量及釜残液的流量和组成；精馏段、提馏段的汽、液相流量；欲获得馏出液46，其最大可能的组成；若保持馏出液组成为0.96，可能获得的最大馏出液量。、；、；、；解：将原料液的流量变为摩尔流量 （1）由题意知：（2）精馏段的汽、液相流量提馏段的汽、液相流量：泡点进料时，q=1（3）当理论板

4、层数为无穷多时，轻组分的收率可能达到100%，此时馏出液可能的最高组成为： （4）同理假设甲醇收率为100%，则 【7-5】 在常压下将含苯摩尔分数为25的苯-甲苯混合液连续精馏，要求馏出液中含苯摩尔分数为98%，釜液中含苯摩尔分数为8.5。操作时所用回流比为5，泡点加料，泡点回流，塔顶为全凝器，求精馏段和提馏段操作线方程。常压下苯甲苯混合物可视为理想物系，其相对挥发度为2.47。、解：精馏段操作线 提馏段操作线 =式中 代入可得 【7-6】 在连续精馏塔中分离、两组分混合液。进料量为100，进料为q=1.25的冷液体，已知操作线方程为：精馏段 ；提馏段 。试求轻组分在馏出液中的回收率。解：轻

5、组分在馏出液中的收率为 联立精馏段操作线和对角线方程 得 =0.9583联立提馏段操作线和对角方程 得 =0.10联立两操作线方程得交点 得 =0.5682，=0.6618q线方程为 将、值代入上式解得 【7-7】 分别利用图解法和逐板法确定习题5条件下所需理论板数目。10块解： 逐板计算法：相平衡方程 或 （1）精馏段操作线 （2）提馏段操作线 （3）泡点进料 q=1,第1块塔板上升的蒸气组成 从第1块塔板下降的液体组成由式（1）求取由第2块塔板上升的气相组成用式（2）求取 第2块板下降的液体组成 第3块板上升的气相组成 第3块板下降的液体组成 如此反复计算 因，第9块板上升的气相组成由提馏

6、段操作方程（3）计算， 第9块板下降的液体组成 同样 所需总理论板数为10块，第8块加料，精馏段需7块板要。 图解法略。【7-8】 用一常压连续精馏塔分离含苯0.4的苯一甲苯混合液。要求馏出液中含苯0.97，釜液中含苯0.02（以上均为质量分数），操作回流比为2，进料热状况参数=1.36，平均相对挥发度为2.5，求最小回流比。解：将已知质量分率换算为摩尔分数 同理 q线方程为 （1）平衡线方程为 （2）联立（1）、（2）两式得 【7-9】 利用简捷计算法求习题8条件下所需理论板数。14块解：由习题【7-8】知查吉种兰图可得 取14块 【7-10】 在连续精馏塔中分离苯甲苯混合液。在全回流条件下

7、测得相邻板上汽、液相组成分别为0.28，0.41和0.57，试求三层板中下面两层的单板效率。（分别用汽、液相组成计算）在操作条件下苯甲苯的平衡数据如下： 0.26 0.38 0.51 0.45 0.60 0.72液相组成计算：n层0.74，n+1层0.7；汽相组成计算：n层0.74，n+1层0.64解法1：将相邻三板视为第n-1、n和 n+1板，在全回流条件下，有根据操作条件苯甲苯的3组平衡数据 换算可得 代入第n板平衡方程得 所以 同理可求 解法2：下面两层的单板效率也可由汽相组成计算，即 全回流条件下 全回流条件下 【7-11】 某两组分混合物在泡点温度下进入精馏塔的中部，已知料液组成为0

8、.5（轻组分摩尔分数，下同），处理量为100，要求馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05，操作回流比与最小回流比的比值为2，塔顶采用全凝器，泡点回流，物系的相对挥发度为3。试求：精馏段和提馏段操作线方程；进入塔顶第一层理论板的汽、液相组成；离开塔顶第一层理论板的汽、液相组成。、；、；、解：（1）精馏段操作线方程泡点进料，q=1, 提馏段操作线方程:联立进料线与精馏段操作线, 得交点 利用两点式化简得： （2）进入塔顶第一层理论板的液相组成为：塔顶采用全凝器，进入塔顶第一层理论板的汽相组成：（3）离开塔顶第一层理论板的汽相组成离开塔顶第一层理论板的液相组成与汽相组成相平衡，即：【7-12】

9、一连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知进料量，进料组成(摩尔分率，下同)，进料为饱和蒸汽，塔顶产品的组成，塔底产品的组成，系统的相对挥发度=2。塔底采用再沸器，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍。试求：塔顶轻组分的回收率；塔釜的汽化量； 离开从塔顶数第二块板的液相组成。0.893；147.8kmol/h；0.84解：（1） （2） 饱和蒸汽进料， 设对应的塔釜汽化量为，则（3） 精馏段操作线方程： 【7-13】 组成为0.40的原料以汽液混合物状态进入某精馏塔，原料的汽、液相摩尔比为1：2，该塔的塔顶产品组成为=0.95（以上组成均为轻组分摩尔分数），塔顶轻组分的回收率为

10、95，回流比为，混合物的相对挥发度为2.5，试求：塔顶、塔底采出率及残液组成；精馏段及提馏段操作线方程；线方程；原料中的汽、液相组成。、；、； 、解：塔顶轻组分的回收率为95，即： 依全塔物料衡算： 设原料液中的液相组成为，液相量为LF；气相组成为，气相量为VF（汽液相组成均为摩尔分数，汽液相量均为摩尔流量）则 其中 即： 精馏段操作线：其中： q线方程：提馏段操作线：【7-14】 在某连续操作精馏塔中，精馏段操作线方程为，线方程为，（轻组分摩尔分数，下同），试求：回流比R、馏出液组成； 进料热状况参数值；当进料组成、塔釜间接蒸汽加热时，提馏段操作线方程。、；解：（1） 得 联立对角线与精馏段操作线】 得 （2）线方程 所以 （3）时，线方程 联立进料线与精馏段操作线, 得交点 利用两点式化简得： 【7-15】 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液组成为0.5（轻组分摩尔，下同），泡点进料。塔顶采用分凝器和全凝器，如附图所示。分凝器向塔内提供泡点温度的回流液，其组成为0.88，从全凝器得到塔顶产品，其组成为0.95。要求轻组分的回收率为96，并测得