化工原理蒸馏习题详解

载馏练习下册第一章蒸馏概念1、精馏原理2、简捷法4、板式塔与填料塔公式精馏段、提馏段操作线方程、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？DW极限值，即L,L==1V,V4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？载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，形成新以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。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。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(a=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载作为产品，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yxn+1nn+1n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)0.3 F0.30.7F0.30.77892w92M=Mx+MxFAFABFB由Dx+Wx=Fx得DWFD (5分) (1) (2)载又F 3)联立(1)、(2)、(3)得：W=39.5kmol/hD=17.8kmol/hX52D (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Rmin； (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xD； (2)饱和液体进料条件下的釜液组成xW； (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150Kmol/h，载回流比为最小回流比的1.2倍，且已知q线方程为y=6x–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。得qqqqqqx全塔物料恒算：FDW代入数值计算得提馏段操作线为y'=L'x'一Wx，代入数值得提馏段操作线方程为：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：y=ax=1.60.89=0.93n1+(a1)x1+0.60.892)由物料衡算方程：V(yy)=L(xx)nnn1n3n+1nnL2V3L/D=R=2y=Rx+xDn+1n8、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：W2．XF=0.37，馏出液量D=120kmol/h时所需进料量F。Rx得Rx=0.82D提馏段操作线方程过(xW,xW)点，即xw=1.415xF=D+W2.F=D+W2.即FDw解得W=200kmol/h9、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a=2.50，进料量为140kmol/h，进料组成xF=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xD及釜液组成xW；(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n=DxD=DxD=0.981Fx1400.5F塔釜回收率n=W(1x)W=W(1x)W=0.952F(1x)140(10.5)F对全塔进行物料衡算有F=D+W=140Fx=Dx+Wx=1400.5FDW载联立(1)(2)(3)(4)解得x=0.951Dx=0.021WW=67.9kmol/h(5分) (2)提馏段操作线方程为y=LxWx=L+qFxWxn+1VnVWVnVW已知L=5，又因为L=L+qFV4所以有L+qF=5，由于q=1，V=V=(R+1)D，故有V4RD+F5=(R+1)D472.1R+140=5所以提馏段操作线方程为y=xy=x0.021=1.25x0.00525 (3)已求出回流比R=2.77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x=x=0.5，交点的qF纵坐标为y=axq=2.50.5=0.714q于是有minDq载解得R=1.107min (3)再沸器相当于一个理论级，即釜内产出的气相组成yW与xW为平衡关系，满足相平衡方程y=进入再沸器的液相组成xnn解得x=0.0449n (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。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： (2)、若馏出液量为100kmol/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。试求：(1)提馏段操作线方程；(6分)(2)自塔顶第1层板下降的液相组成为0.90时的汽相默弗里板效率。(6分)四、计算题：.(12分)载解：(1)(6分)由精馏段操作线方程为R xD=0.8W得：xWF=D+WFDWR=4得： (2分)得：x=0.94DW (2分)molh提馏段操作线方程L'WL'WW1406514065 (2)(6分)由汽相默弗里板效率E=mvy*ynn+1mvy*yy*=ax1=2.5*0.9=0.95711+(a1)x1+1.5*0.91y=xy=x=0.941y=x+=+=1y=x+=+=1 (2分) (1分) (2分) (1分)在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为100kmol/h，其组成为0.55(摩尔分率，下同)；釜残液流量为45kmol/h，其组成为0.05；进料为泡点进料；塔载RRxy0.9590.71顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.6倍；物系的平均相对挥发度为 (1)计算易挥发组分的收率；(5分)(2)求出精馏段操作线方程。(10分)解:已知F=100Kmol/h,xF=0.55,W=45Kmol/h,xw=0.05,D=55Kmol/h.(1)易挥发组分的收率=DxD*100%=55*0.959=0.959WFx100*0.55F最小回流比时，min=DF==0.61minDF所以：R=1.56实际回流比：R=1.6R=1.6*1.56=2.50minmin (3分) (2分) (2分) (2分) (2分)精馏段操作线方程：y=x+=x+=0.71x+0.274(2分)四、(20分08考研)在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用载全凝器，泡点回流。进料中含苯35%(摩尔分数，下同)，进料量为100kmol/h，以饱和molh试求：(1)回流比R；(2)精馏段和提馏段的操作线方程；(3)已知塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；(4)若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。组成为0.20(摩尔分率，下同)，流量为150kmol/h。根据工艺要求，塔