化工原理复习题下册.ppt

1、浓度为0.02（摩尔分率）的稀氨水在20时的平衡分压为1.666kPa，氨水上方的总压为常压，在此浓度下的相平衡关系服从亨利定律，氨水密度可取1000kg/m3，试求亨利系数E、H和m的数值各为多少？,解：由PA*=Ex得：,【例题5-1 】几种亨利系数的之间的关系换算,【例题5-2】温度和压力对亨利系数的影响,20浓度为0.02（摩尔分率）的稀氨水，氨水上方的总压强为2.026105Pa（绝对）。试求： （1）气相中氨的平衡分压及氨的摩尔分率为多少？Henry系数E、H、和m有何变化？ （2）若氨水浓度、上方总压与上例相同，而氨水温度升至50 ，已知此时氨水上方平衡分压为5.838kPa，各

2、Henry系数有何变化？,氨水上方的平衡分压只与氨水的浓度及温度有关，故氨的平衡分压PNH3=1.666kPa不变，亨利系数E、H也不变，仍为83.3kPa和0.667kmol/m3.kPa,m=0.822,解：（1）气相中氨的平衡分压及氨的摩尔分率为多少？Henry系数E、H、和m有何变化？,亨利系数E、H只取决于温度，而相平衡常数m还与总压有关。因此，提到m时，必须指明系统的总压,（2）若氨水浓度、上方总压与上例相同，而氨水温度升至50 ，已知此时氨水上方平衡分压为5.838kPa，各Henry系数有何变化？,【例题5-3】判断传质方向及推动力,在总压101.3kPa，温度30条件下含0.

3、3（摩尔分率，下同）SO2混合气体与0.01的水溶液相接触。试问： （1）从液相分析SO2的传质方向； （2）从气相分析，其它条件不变，温度降到0时 SO2的传质方向； （3）其它条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa时SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔分率差表示的传质推动力。,解：（1）查的在总压101.3kPa，温度30条件下SO2在水中的亨利系数E=4850kPa.,从液相分析,故SO2从液相转移到气相，解吸过程,（2）查的在总压101.3kPa，温度0条件下SO2在水中的亨利系数E=1670kPa.,从气相分析：y*=mx=16.490.01=0.16y=0.

4、 3,故SO2必然从气相转移液相，进行吸收过程.,（3）在总压为202.6kPa，温度为30的条件下，SO2在水中的亨利系数E=4850kPa,从气相分析 :y*=mx=23.940.01=0.24y=0.3,故SO2必然从气相转移液相，进行吸收过程,以液相组成差表示的吸收推动力为：,以气相组成差表示的吸收推动力为：,结论：,降低操作温度， E、 m, 使溶质在液相中的溶解度增加，有利于吸收,压力不太高时，P,E、H变化忽略不计,但m使溶质在液相中的溶解度增加，有利于吸收,练习题,1.吸收操作的依据是（ ），以达到分离气体混合物的目的。 2.对低浓度的气液平衡系统，当温度增加时，其溶解度系数H

5、将 （ ）；而当系统液相总浓度增加时，其平衡常数m将（ ）；当总压降低时，亨利系数E将（ ），平衡常数m将（ ），溶解度系数H将（ ）。 3.亨利定律表达式P*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E很小，说明该气体为（ ）气体。 4.含低浓度溶质的气液平衡系统中，溶质在气相中的摩尔组成与其在液相中的摩尔组成的差值（ ）。 A、负值；B、正值；C、零；D、不确定,不变,增大,不变,易溶,减小,增大,溶解度的不同,D,5.吸收操作的作用是分离（ ）。 A、气体混合物；B、液体均相混合物；C、气液混合物；D、部分互溶的液体混合物 6.只要组分在气相中心的分压（ ）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行

6、，直到达到一个新的平衡位置。 A、大于；B、小于；C、等于；D、不等于 7.对低浓度溶质的气液平衡系统A、B，在同样条件下，A系统中的溶质溶解度较B系统中的溶质溶解度高，则A系统的溶解度系数HA（ )HB,相平衡常数mA( )mB A、大于；B、等于；C、小于；D、不确定,A,A,A,C,【例题5-4】,在填料吸收内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气液两相组成为pA=5kPa,cA=2kmol/m3.设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H=0.5kmol/(m3.kPa),液相传质分系数为kL=210-5m/s，气相传质分析数为kG=1.5510-5kmol/(m2.s

7、.kPa)。 试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率以及液相阻力的分配；,解：,以分压表示的吸收总推动力：,总阻力：,总传质速率：,液相阻力的分配：,由计算知此吸收过程为液膜控制过程。,练习题,1、在吸收过程中，KY和kY是以（ ）和（ ）为推动力的吸收系数。 2、若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为 ，其中 表示（ ），当（ ）项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。在气膜控制的吸收塔中，提高吸收速率的有效措施是（ ） 3、含低浓度难溶气体的混合气体，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于（ ）中；若增大液相湍流程度，则总吸收系数KX值将（ ）。 4、一般而言，两组分A

8、、B的等摩尔相互扩散体现在（ ）单元操作中；而组分A在B中的单相扩散体现在（ ）单元操作中。 5、双膜理论是将整个相际传质过程简化为（ ） 6、水吸收氨-空气混合气中的氨，它是属于（ ）控制的吸收过程。,Y-Y*,Y-Yi,气膜阻力,精馏,吸收,通过气液两膜层的分子扩散过程,气膜,提高气速，增大气相湍流程度,液膜,增大,7、在1atm、20下某低浓度气体混合物被清水吸收，若气膜吸收系数kG=0.1kmol/(m2.h.atm)，液膜吸收系数kL=0.25kmol/(m2.h.atm)，溶质的溶解度系数H= 150kmol/(m3. atm),则该溶质为（ ）气体，气相吸收总系数KY= ( )

9、kmol/(m2.h. Y) 8、某吸收过程，已知气膜吸收系数kY为2kmol/(m2.h)，液膜吸收系数kX为2kmol/(m2.h)，由此可判断该过程为（ ）。 A、气膜控制； B、液膜控制；C、不能确定；D、双膜控制 9、根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很小时，以液相表示的总传质系数将（ ）。 A、大于液相传质分系数； B、近似等于液相传质分系数； C、小 于气相传质分系数；D、近似等于气相传质分系数,B,C,易溶,0.0997,10、实验室用水吸收NH3的过程基本上属于 （A.气膜控制；B.液膜控制；C.双膜控制）过程；其中气相中的浓度梯度 液相中的浓度梯度（均已换算为相应的液相组成

10、；A.；B.；B.； C.）。 11、在吸收操作中，若提高吸收剂的用量，当系统为气膜控制时，Ky值如何变化？ ；当系统为液膜控制时，Ky值如何变化？ ； 12、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（ ）。 A、X*-X； B、X-X*；C、Xi-X；D、X-Xi,(A A A),基本不变,变大,A,2020/8/10,17,在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分数，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为 。试求操作液气比是最小液气比的倍数？

11、,【例题5-5】,2020/8/10,18,解:,2020/8/10,19,用清水逆流吸收混合气体中的CO2，已知混合气体的流量为300标准m3/h，进塔气体中CO2含量为0.06（摩尔分数），操作液气比为最小液气比的1.6倍，传质单元高度为0.8m。操作条件下物系的平衡关系为Y1200X。要求CO2吸收率为95，试求： （1）吸收液组成及吸收剂流量； （2）写出操作线方程； （3）填料层高度。,【例5-6】：,2020/8/10,20,解：（1）由已知可知惰性气体流量,X2=0,最小液气比,2020/8/10,21,操作液气比,吸收剂流量,L 182412.5922963kmol/h,(2)

12、 操作线方程,整理得: Y=1824X+ 3.2610-3,2020/8/10,22,(3) 吸收因数,2020/8/10,23,用SO2含量为1.110-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为 37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为 ，求气相总传质单元数。,【例5-7】,2020/8/10,24,解： 吸收剂流量,惰性气体流量,2020/8/10,25,2020/8/10,26,【例题5-8】 在逆流操作的填料塔中，用清水洗手焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/标准

13、m3,混合气体的处理量为4500标准m3 /h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，空塔气速为1.2m/s，气相体积总传质系数KYa为0.06kmol/(m3s),且KYa正比于V0.7，操作压强为101.3KPa，温度为30,操作条件下的平衡关系为Y=1.2X.试求： （1）用水量； （2）塔径和填料层高度； （3）若混合气体的处理量增加25%，要求吸收率不变，则应采取何措施？（假定空塔气速不变）,2020/8/10,27,解：本题（1）（2）项为典型的设计型计算，据题中已知条件，应注意有关物理量的单位及相应的换算方法。题（3）为操作性计算，采用解析法计算。 （1）用水量：,

14、2020/8/10,28,（2）塔高和塔径,2020/8/10,29,填料层高度：,2020/8/10,30,（3）可采取的措施： 混合气增加25%，吸收率不变，可采取的措施： 1）增加用水量：对一定高度的填料塔，V提高后，HOG和NOG均发生变化，但新工况下Z= HOGNOG。 当V=1.25V时，HOG变为:,L=0.1215kmol/s,用水量提高：,2020/8/10,31,2)增加填料层高度：,增加用水量是简单可行的办法。另外，提高操作压强或降低温度，改变填料的性能，也可提高处理量。,2020/8/10,32,【例题5-9】,在一填料塔中用清水吸收氨空气中的低浓氨气，若清水量适量加大

15、，其余操作条件不变，则、如何变化？（已知ka0.8）,2020/8/10,33,解：用水吸收混合气中的氨为气膜控制，故： 因V不变，所以ka、 Ka近似不变，则 由 知：HOG不变 由 知：NOG不变,据物料衡算 L(X1-X2)=V(Y1-Y2) VY1知：x1,2020/8/10,34,在填料层高度为4m的常压逆流吸收塔内，用清水吸收空气中的氨。已知入塔混合气体中含氨为5%（体积分率，下同），吸收剂进口浓度为0.001,实际液气比为0.98，此时出口气体中含氨为0.5%。操作条件下气液平衡关系为Y*=mX（X、Y摩尔比浓度）。且测得与含氨1.77%的混合气体充分接触后的水中氨的浓度为18.

16、89/1000g水。 （1）求该填料塔的气相总传质单元高度 （2）现水温上升，其他操作条件不变，试分析气、液相出塔浓度如何变化？,【例题5-10】,2020/8/10,35,当y=0.0177时与其平衡的液相浓度为：,解：,2020/8/10,36,气相总传质单元高度为：,2020/8/10,37,（2） 水温上升时，m增大;气液流量不变，故S(S=mV/L)增加； 用水吸收混合气中的氨为气膜控制，故： 因V不变，所以ka、 Ka近似不变，则 由 知：HOG不变 由 知：NOG不变,据物料衡算 L(X1-X2)=V(Y1-Y2) 知：X1,2020/8/10,38,在一吸收塔内用纯水吸收某气体

17、混合物，混合物的初始浓度为0.06（摩尔分率，下同），在操作条件下，相平衡关系为Ye=1.2X，液气比为1.2,两相逆流操作，气体出口浓度为0.01,吸收过程为气膜阻力控制，KYaV0.7（其中V为入塔气体流率，kmol/(m2s)）。现另有一完全相同的吸收塔，在两流体入口浓度、流量及操作条件皆不变的前提下，两塔可以串连或并联组合操作，如图所示。请问： （1）单塔操作时，传质单元数为多少？ （2）两塔串联组合逆流操作时（图a），气体残余浓度为多少？ （3）两塔并联组合逆流操作、气液两相皆均匀分配时（图b），气体残余浓度为多少？,【例题5-11 】,2020/8/10,39,2020/8/10,

18、40,解：因L/V=m，故： 两塔串联组合时，每一个塔的NOG不变，总传质单元数加倍：,2020/8/10,41, 两塔并联组合时，每一个塔的单元高度为： 每一个塔的传质单元数为： 有,2020/8/10,42,1、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为（ ） 2、在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减小吸收剂用量，则传质推动力将（ ) ，操作线将（ )平衡线。 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总是（）液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的（）。 4 、吸收因数A可表示为（ ），它在Y-X图上的几何意义是（ ）。 5、若S1、S2、S3分别为难溶

19、、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 （ ） S2（ ）S3 。（,=,） 6、提高吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为气膜控制时，Kya值如何变化？ ；当系统为液膜控制时，Kya值如何变化？ ；,练习题,L/mV,操作线斜率与平衡线斜率之比,大于,上方,减小,靠近,Y-Y*,基本不变,变大,2020/8/10,43,7、当吸收剂的用量为最小时，则所需填料层高度将为（ ）。 8、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的HOG将（ ），NOG将（ ）。 9、 在逆流吸收塔中用纯溶剂吸收混合气中的溶质。在操作范围内，平衡关系符合亨利定律。

20、若入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则出塔气体浓度y2和吸收液的浓度X1的变化为 。 A. y2上升，X1下降 B. y2下降，X1不变 C. y2上升，X1上升 D. y2上升，X1变化不确定。 10、在逆流吸收塔中用纯溶剂吸收混合气中的溶质，其液气比L/V为2.85，平衡关系可表示为Y=1.5X（X、Y为摩尔比），溶质的回收率为95%，则液气比与最小液气比之比值为（ ）。 A. 3； B. 2； C. 1.8； D. 1.5,c,最大,变大,不变,B,2020/8/10,44,11、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液相组成X2增大，其他操作条件不变，则气相总传质单元数NO

21、G将（ ），气相出口组成将（ ）。 A. 增加； B. 减小； C. 不变； D. 不确定 12、解吸时溶质由（ ）向（）传递。 13、压力（ ) ，温度（ ) ，将有利于解吸的进行。,A,C,液相,气相,减小,升高,第5章小结,一、传质理论： 菲克定律；等分子扩散与单向扩散的应用、扩散系数； 二、概念 吸收推动力（总的、气相侧、液相侧）、 吸收阻力（气相侧、液相侧、总的） 影响吸收阻力的因素、 回收率,三相平衡关系 亨利定律的三种形式,吸收常用,例题1,如图一分离某二元物系的精馏塔，塔顶冷凝方式有以下三种，（a)为全凝器，(b) （c）为分凝器。在三种冷凝方式下，塔顶第一块板上升的气体量及组

22、成相同。试比较回流液温度t1、t2、t3，回流液浓度xL1 、 xL2 、 xL3，塔顶产品浓度xD1 、 xD2 、 xD3的大小。,解：,由图可见：,解：图（a）所示过程：为全凝器，故有y1=XD1=XL1,其冷凝过程在t-x-y相图中可用VL表示。,图（c）所示过程：与图（b）所示过程相似，故有yD3=XD3，且yD3与XL3呈平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝量的气相量之比为2：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相图中可用线段33表示，且线段,图（b）所示过程：为分凝器，故有yD2=XD2，且yD2与XL2呈平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝量的气相量之比为1：1以及杠杆原理

23、，冷凝过程在t-x-y相图中可用线段22表示，且线段22被线段VL等分,即,（ 2 ） y-x 相图：,1.在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度（ ） ，塔顶温度 （ ），塔釜温度（ ） ，从平衡的角度分析对该分离过程（ ）。 2.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成为xA=0.4，相应的泡点温度为t1，气相组成xA=0.4，相应的露点温度为t2，则t1 t2。(、=） 3.两理想溶液的相对挥发度是指溶液中的（ ）的挥发度对（ ）的挥发度的比值，根据的大小，可用来（ ），=1表示（ ）。 4.气液两相成平衡时，气液两相温度（ ），液相组成（ ）气相组成。,增加、降低、降低、有

24、利,练习题,易挥发性组分,小于,相等,难挥发性组分,不能用普通蒸馏放法分离,判断蒸馏分离的难易程度,思考题,1、在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为0.62、0.70、0.75、0.82，则yn= ， xn = ， yn+1= ， xn+1 = 。 2、精馏塔精馏段内相邻两理论板，离开上板气相的温度为t1，液相温度为t2；离开下板气相温度为t3，液相温度为t4，试按从大到小顺序为 。 3、精馏塔塔顶温度总是低于塔底温度，原因是（1） ；（2） 。 4、气液两相组成相同时，则气相露点温度（ ）液相泡点温度。,062,0.82,0.70,0.75,t4 = t3 t2= t1,塔底操作

25、压强高于塔顶操作压强，,塔顶中易挥发组分含量,大于,2020/8/10,54,例5,在一具有N块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分率为0.45 ，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸汽量为140kmol/h，回流比为2.11。已测得塔顶馏出液中苯的摩尔分率为0.901。试求： （1）精馏段、提馏段的操作线方程； （2）离开第14块理论板的苯的液相组成； （3）此时加料位置是否合适？ （4）若位置进料向下移动一块理论板，其余操作条件不变，则塔顶产品浓度 xD 将如何变化？ （已知苯-甲苯体系的相对挥发度为2.47。）,2020/

26、8/10,55,解：（1）精馏段操作线方程为： 提馏段操作线方程为：,2020/8/10,56,（2）第4块板加料，因此求y2、y3、y4用精馏段操作线方程，求y5才用提馏段操作线方程. 平衡线方程为,2020/8/10,57,（3）由于q=1，因此进料线与精馏段操作线的交点d的横坐标xd=xF=0.45.因为x3=0.5264，x4=0.4257，所以x4xdx3。从而第4块板为加料板位置，合适。 （4）偏离最佳加料位置，而F、xF、q、V、R不变，使全塔分离能力下降，即xD，xW。,2020/8/10,58,例题6：,在一连续精馏塔内分离某两组分理想溶液。已知进料组成为0.5（摩尔分数，下

27、同），釜残液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303；精馏段操作线方程为y=o.72x+0.275。试求： （1）塔顶产品的馏出率； （2）进料热状况参数q。,2020/8/10,59,先求馏出液组成xD：,由精馏段方程可知：,解：（1）塔顶产品的馏出率,R=2.571 xD=0.982,再求馏出率的D/F：,由物料衡算可知：,2020/8/10,60,（2）进料热状况参数q,由题给的条件R=1.777Rmin，可得,Rmin=R/1.777=1.44,xq=0.5=xF,因xq=xF，故可知进料为饱和液体进料，即q=1,

28、2020/8/10,61,例题7（天大03年考研试题）,某制药厂用板式精馏塔回收含量为75%（摩尔分数，下同）的废丙酮液媒。该精馏塔共有实际塔板数28层，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。因在常压下操作，该分离物可视为二元理想物系，其相对挥发度为1.8。现场测得一组数据为如下： 馏出液中丙酮的含量 96% 釜残液中丙酮的含量 5% 精馏段液相负荷40kmol/h 精馏段气相负荷60kmol/h 提馏段液相负荷66kmol/h 提馏段气相负荷60kmol/h 试根据以上数据核算： （1）丙酮的回收率； （2）操作回流比与最小回流比的比值； （3）该板式塔的理论塔板数。 提示：吉利

29、兰图中的曲线可用下式表示： Y=0.5458-0.5914X+0.0027/X 其中：X=(R-Rmin)/(R+1), Y=(N-Nmin)/(N+2),2020/8/10,62,解（1）丙酮的回收率：,D=V-L=60-40=20kmol/h,W=L-V=66-60=6kmol/h,又 XD=0.96 xF=0.75,F=D+W=20+6=26kmol/h,（2）R/Rmin:,R=L/D=40/20=2,2020/8/10,63,V=V=60kmolh,q=1,Xq=xF=0.75,代入 得：,代入 得：,2020/8/10,64,（3）板式塔的理论塔板数,X=(R-Rmin)/(R+1

30、)=（2-1.239）/（2+1）=0.2537,Y=(N-Nmin)/(N+2),Y=0.5458-0.5914X+0.0027/X=0.4064,=(N-9.416)/(N+2)=0.4064,N=17.23,2020/8/10,65,（2001石大）在一连续常压精馏塔中分离某混合液，要求xD=0.94，xW=0.04。已知此塔进料q线方程为 y=6x-1.5，采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2。求： 精馏段操作线方程； 若塔底产品量W=150kmol/h，求进料量F和塔顶产品量D； 提馏段操作线方程。,例题8,2020/8/10,66,解：解方程组：,精

31、馏段操作线方程为：,2020/8/10,67,又,物平：,2020/8/10,68,例题11,在连续操作的板式精馏塔中分离两组分理想溶液。在全回流下测得塔中相邻两层塔板下降液相组成分别为0.36和0.25（均为摩尔分率）。试求其中下一层塔板的单板效率（以气相表示）。在本题条件下，气液平衡方程为：,2020/8/10,69,解：以气相表示的单板效率为： 依据已知条件，可得： xn=0.25 xn-1=0.36 在全回流下操作方程为： yn+1=xn=0.25 yn=xn-1=0.36 由气液平衡方程可得：,2020/8/10,70,例题2（02石大）,用一连续精馏塔分离苯甲苯混合液。进料为含苯0

32、.4(质量分率，下同)的饱和液体，质量流率为1000kg/h。要求苯在塔顶产品中轻组分的回收率为98%，塔底产品中含苯不超过0.02。若塔顶采用全凝器，饱和液体回流，回流比取为最小回流比的1.25倍，塔底采用再沸器。全塔操作条件下，苯对甲苯的平均相对挥发度为2.46，塔板的液相莫弗里(Murphree)板效率为70%,并假设塔内恒摩尔溢流和恒摩尔汽化成立。试求： (1) 从塔顶数起第二块板上汽、液相的摩尔流率各为多少？ (2) 从塔顶数起第二块实际板上升气相的组成为多少？,2020/8/10,71,解：(1) 题中浓度均以苯的摩尔分率表示，流量以kmol/h表示,2020/8/10,72,20

33、20/8/10,73,R=1.251.2=1.5 （2）从塔顶数起第二块实际板上升气相的组成,2020/8/10,74,2020/8/10,75,例题3（00石大）,在连续操作的精馏塔中分离苯甲苯溶液。塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶为全凝器，泡点回流。饱和蒸汽进料，其中含苯0.35（摩尔分率，下同），流量为100kmol/h。塔顶馏出液量为40 kmol/h.系统的相对挥发度为2.5,且知精馏段操作线方程为y=0.8x+0.16。试求： （1）提馏段操作线方程； （2）若塔顶第一块板下降的液体中含苯0.70,求该板以气相组成表示的板效率EMV；,2020/8/10,76,解（1）D=40kmol/

34、h, W=F-D=60kmol/h 有R=4 xD=0.8 L=RD=160kmol/h V=(R+1)D=200kmol/h L=L=160kmol/h V=V-（1-q）F=200-100=100kmol/h,2020/8/10,77,（2）x1=0.7 y2=0.8x0.7+0.16=0.72 y1=xD=0.8,2020/8/10,78,分析题：,一精馏塔用以分离浓度为xF，量为F的某二元理想溶液。要求分离后塔顶馏出物浓度为xD ，塔底釜液浓度为xW 。原为泡点进料。现分别采取（1）冷液进料；（2）将料液预热至气液混合状态后在进料。试分析： （1）对于以上二种热状况进料，能否采取调节回

35、流比的方法达到分离要求？请写出分析过程。 （2）以上三种热状况进料所需要的能耗（包括原料预热所需的热量）哪一个最低？ 假设设备热损失忽略不计。,2020/8/10,79,进热状况对提馏段操作线的影响,2020/8/10,80,(2)能耗分析： 对包括原料预热器在内的精馏塔作热量衡算，则： 式中：I物料的焓， r流出液的冷凝潜热,2020/8/10,81,从题意以及物料衡算可知，上式中三种进料状况下的D,W,F,rD,ID,IW,IF都相同，而只有R值不同。有从第1小题的分析结论可知R1RR2,可见： 即冷液进料时，总能耗最低。,2020/8/10,82,练习,1、操作中的精馏塔，若保持F、xF

36、、q、R不变，减小W，则L/V( )，L（ ）。（03年天大） 2、用某精馏塔分离两组分溶液，规定产品组成xD 、xW 。当进料组成为xF1时，相应的回流比为R1；当进料组成为xF2时，相应的回流比为R2。若xF1xF2 ，进料热状况不变，则 R1（ ） R2。 3、精馏塔的操作中，若F、xF、q、D、加料板位置、V不变,而使操作压力增加，则xD （ ），xW （ ）。 4、操作中的精馏塔，若保持F、q、xD 、xW 、V不变，减小xF ，则( ). A、D,R; B、D不变, R; C、 D R ; D、 D R不变 5、某精馏塔设计时，将塔釜由间接蒸汽加热直接蒸气加热，而F、 xF、D/F

37、、q、R、 xD不变，则W/F( ), xW （ ），提馏段操作线斜率（ ），NT( ).,减小、增加,不变、增加,增加、减小、不变、增多,2020/8/10,83,6、精馏塔的操作中，若F、xF、q、D保持不变，增加回流比，则xD （ ），xW （ ），V( ),L/V( )。 7、某连续精馏塔，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于（ ），馏出液流量等于（ ），操作线方程（ ）。 8、某两组份物系，相对挥发度=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n、n+1两层理论板（从塔顶往下计），若已知yn=0.4，则yn+1=（ ）。全回流操作通常适用于（ ）或（ ）。 9、在某精馏塔中，分离物

38、系相对挥发度=2.5的两组份溶液，操作回流比条件为3，若测得第2、3层塔板（从塔顶往下计）的液相组成x2=0.45，x3=0.4，馏出液组成xD=0.96，则第3层塔板的气相默弗里效率EMV3=（ ）. 10、若F、xF、q、xD、xW、R 、D一定，而将饱和液体回流改为冷液回流，则冷凝器的负荷则（ ），再沸器的负荷则（ ）,0.182,精馏开工阶段,实验研究场合,44.1%,增加,减小,增加,增加,0,yn+1=xn,增加,不变,2020/8/10,84,11、（09天大）在精馏塔的塔顶采用分凝器和全凝器。塔顶上升蒸汽（组成为y1，易挥发组分的摩尔分数，下同）进入分凝器，在分凝器中部分冷凝，

39、凝液（组成xL）于饱和温度下作为回流返回塔内，未冷凝的蒸汽（组成为yD ）送入全凝器中全部冷凝。凝液（组成xD）作为塔顶产品。则y1与xL间满足（ ）关系， yD与xL间满足（ ）关系， yD与xD间满足（ ）关系。 A、平衡 B、操作 C、相等 D、不确定 12、 （02大连理工）现设计一连续精馏塔，现保持塔顶组成和轻组分回收率不变，若采用较大的回流比，则理论塔板数将（ ），而加热蒸汽的消耗量将（ ）；若进料中组成变轻，则进料位置应（ ）使xD和轻组分的回收率不变；若将进料物料焓增大，则理论板数将（ ），塔底再沸器热负荷将（ ).,B,A,C,减小,增大,上移,增加,减小,2020/8/10

40、,85,1. NT不变，泡点进料，讨论xD,xW如何变化？,a. xF , 其它不变， D, W不变。,结论： xD , xW ,xF 对xD, xW 的影响,分析题：,b. 加料板位置上移,结论：xD , xW ,加料板位置对xD, xW 的影响,2020/8/10,86,c. R,结论：xD , xW ,R 对xD, xW 的影响,d. q , R 不变， D不变， V ,结论：xD , xW ,q 对xD, xW 的影响,2020/8/10,87,、一个正常操作的精馏塔，泡点进料，塔顶塔底产品均合乎要求，由于某种原因，xF。,问： （1）此时产品组成将有何变化？ （2）若维持xD不变，可

41、采用哪些措施，并比较这些方法的优缺点？,2020/8/10,88,例1：,在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn+1为0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度为2.5。试求： （1）从该板上升的蒸汽组成yn； （2）流入该板的液相组成xn-1 ； （3）回流比R.,2020/8/10,89,解：（1）yn与xn符合相平衡关系，即 （2）求回流比R: R=1,（3）由精馏段操作线方程 得：,2020/8/10,90,解得 xD=0.85,解得 xn-1=0.796,2020/8/10,91,例题2：,例2：在连续

42、精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100kmol/h、组成为0.3（摩尔分数），其精馏段操作线和提馏段操作线方程分别为： 试求： （1）塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量； （2）进料热状况参数q,2020/8/10,92,分析：先有两操作线方程求得xD、xw和R，再由全塔物料衡算和回流比的定义求得D和L。由操作线方程和q线方程联立可求得进料热状态参数。 解： （1）塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量： 由精馏段操作线方程得：x= xD, y= xD 由提馏段操作线方程得：x= xw, y= xw,2020/8/10,93,由全塔物料衡算得：,D=29.4kmol/h W=71.6kmol/h,回流比R由精馏段操作线斜率求得：,R=2.5,精馏段下降液体流量:,（2）进料热状况参数q,q线方程为：,2020/8/10,94,由两操作线方程联解得：x=0.3 y=0.471 将x、y 代入q线方程得： q=1 故进料状况为泡点进料。,2020/8/10,95,例题3：,在常压操作的连续精馏塔中分离含苯0.46（摩尔分率）的苯-甲苯混合液。已知原料液的泡点为92.5，苯的汽化热为390kJ/kg, 甲苯的汽化热为361kJ/kg。试求以下各种进料状况下的q值： （1）进料温度为20 的冷液体； （2）饱和液体进料； （3）饱和蒸汽进料。,2020/8/