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1、0下册第一章蒸馏1. 苯酚(C 6H5OH)(A)和对甲酚(C 6H4(CH3)OH)(B)的饱和蒸气压数据为温度T苯酚蒸气压kPa0p对甲酚蒸气压kPa 0Bp温度t苯酚蒸气压kPa0Ap对甲酚蒸气压kPa0Bp113.7114.6115.4116.3117.010.010.410.811.1911.587.707.948.28.58.76117.8118.6119.4120.011.9912.4312.8513.269.069.399.7010.0试按总压 P=75mmHg(绝压)计算该物系的“t-x-y”数据, 此物系为理想体系。解：总压 P=75mmHg=10kp。由拉乌尔定律得出 x
2、A xB=P0p0所以 xA= ；y A= 。0B00Bp因此所求得的 t-x-y 数据如下：t, x y113.7 1 1114.6 0.837 0.871115.4 0.692 0.748117.0 0.440 0.509117.8 0.321 0.385118.6 0.201 0.249119.4 0.095 0.122120.0 0 0.2. 承接第一题，利用各组数据计算（1）在 x=0 至 x=1 范围内各点的相对挥发度 ,取各 的算术平均值为 ，算出 对ii 的最大相对误差。i（2）以平均 作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组 yi值的最大相对误差
3、。解：1（1）对理想物系，有 。所以可得出0BApt, 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.01.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326i算术平均值 = =1.318。 对 的最大相对误差 。9ii %6.01)(maxi（2）由 得出如下数据：xxy318.0)(1t, 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.01 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095
4、0x1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0y各组 yi 值的最大相对误差 = 0.3%。iymax)(3.已知乙苯(A)与苯乙烯(B)的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算 :95.473201.6lnTpA8B式中 的单位是 mmHg,T 的单位是 K。0问:总压为 60mmHg(绝压)时，A 与 B 的沸点各为多少?在上述总压和 65时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？解：由题意知TA= 334.95K61.80195.6ln473295.TB= 342.84K=69.6987665时，算得 68.81mmH
5、g； =48.93 mmHg。由 xA （1x A）=60 得0Ap0Bp0p0BxA0.56， xB=0.44; yA= xA/60=0.64; yB=1-0.64=0.36。04 无25 若苯甲苯混合液中含苯 0.4（摩尔分率） ，试根据本题中的 txy 关系求：（1） 溶液的泡点温度及其平衡蒸气的瞬间组成；（2） 溶液加热到 100，这时溶液处于什么状态？各相的量和组成为若干？（3） 该溶液加热到什么温度时才能全部气化为饱和蒸气？这时蒸气的瞬间组成如何？toC 80.1 85 90 95 100 105 110.6x 1.000 0.780 0.581 0.411 0.258 0.130
6、 0y 1.000 0.900 0.777 0.632 0.456 0.262 0解：（1）由苯甲苯的 txy 关系得 x=0.4 时，泡点温度95.5平衡蒸气的瞬间组成0.615（2）溶液加热到 100时处于气液混合共存区气液相组成各位x=0.26；y=0.47。根据杠杆原理，气液相量之比 2:1。4.07.6（3）由气液平衡关系知溶液加热到 102时才能全部气化为饱和蒸气，此时 y=0.4。6 常压下将含苯（A）60% 、甲苯（B ）40%（均指摩尔百分数）的混合液闪蒸（即平衡蒸馏） ，得平衡气、液相，气相摩尔数占总摩尔数的分率气化率（1-q）为 0.30。物系相对挥发度 =2.47，试求
7、：闪蒸所得气、液相的浓度。若改用简单蒸馏，令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同，问：馏出物中苯的平均浓度为多少？提示：若原料液、平衡液、气相中 A 的摩尔分率分别以 xF、 x、 y 表示，则存在如下关系：。1qxyF解：（1）闪蒸由 和 ，解方程得 0.54。从而2371xqxyF xy)1(x0.74 。（2）简单蒸馏3由方程 和 得出FWWFxx1lnl1lnDWx=0.79，即馏出物中苯的平均浓度为 79。Dx7 某二元物系，原料液浓度 xF =0.42，连续精馏分离得塔顶产品浓度 xD=0.95。已知塔顶产品中易挥发组分回收率 =0.92，求塔底产品浓度 xW。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔
8、分率。解：由 和 得出 =0.056。DWFxx92.0FDWx8 有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成 50%(摩尔%)，饱和蒸气进料。原料处理量为每小时 l00kmol，塔顶、塔底产品量各为 50kmol/h，已知精馏段操作线方程为 y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸气加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试求:（1） 塔顶、塔底产品组成(用摩尔分率表示) ；（2） 全凝器中每小时冷凝蒸气量;（3） 提馏段操作线方程;（4） 若全塔平均相对挥发度=3.0，塔顶第一块板的液相默弗里板效率 EML=O.6, 求离开塔顶第二块板的气相组成。解：（1）由精镏段方程 及已知的精馏段操作线
9、方程为DxRy1y=0.833x+0.15 得出和 0.15， 解得83.01R1xD5，x D0.9，x W=0.1（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量 V( +1)D=300（kmol/h） 。R（3）提镏段操作线方程1.25 0.025。WxqFLxqLy（4）求离开塔顶第二块板的气相组成 2yEML= 0.6，又 =0.751xD1x)(1123yDx解得 0.81又由物料平衡得 ( xD )0.9 （0.90.81）0.825。2y1VL1R49 有一二元理想溶液 ，在连续精馏塔中精馏。原料液组成 50%(摩尔%)，饱和蒸汽进料。原料处理量为每小时 l000kmol，塔顶、塔底产品量各为
10、500kmol/h，已知精馏段操作线方程为 y=0.86x+0.12，塔釜用间接蒸气加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试求:（1） 回流比 R、塔顶、塔底产品组成 (用摩尔分率表示)；（2）.精馏段上升的蒸气量 qn(V)及提馏段下降的液体量 qn(L)（3） 提馏段操作线方程；（4） 若相对挥发度 = 2.4，求回流比与最小回流比的比值： 。minR解：（1）回流比 R、塔顶、塔底产品组成0.86 0.12，解得Dxy1R6.14，x D0.857，x W=0.143。（2）精馏段上升的蒸气量 qn(V)及提馏段下降的液体量 qn(L)LL RD=3070 kmol/h， V（R 1）D357
11、0 kmol/h。（3）提馏段操作线方程1.19 0.02WxRy1（4） 1.734min 1FDy所以 3.54。inR10 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下：精馏段：y=0.723x+0.263提馏段：y=1.25x-0.0187若原料液于露点温度下进入塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。解： 由题意知 0.723，所以 =2.611RR0.263，所以 =0.95。xDDx由 1.25 -0.0187 得出 0.0748。yWW因为露点进料，q 线方程为：y= 。由 q 点坐标（解两段操作线方程） x=0.535, y=0.65，Fx得0.65Fx511.用一连续精馏塔
12、分离由组分 A， B 所组成的理想混合液，原料液中含 A0.44，馏出液中含 A0.957（以上均为摩尔分率） 。已知溶液的平均相对挥发度为 2.5，最小回流比为 1.63，试说明原料液的热状况，并求出 q 值。解：平衡线方程为： 。yx)1(5.2精镏段操作线方程为： 0.62 0.364。所以DRxq 点坐标为： =0.365， 0.59xy因为 =0.365 ，所以原料为气液混合物。FFx由 q 线方程可得（1q） q ，解得Fxyxq0.667。12 无13 在常压连续精馏塔中，分离苯甲苯混合液，若原料为饱和液体，其中含苯为 0.5，塔顶馏出液中含苯 0.9，塔底釜残液中含苯 0.1（
13、以上均为摩尔分率）,回流比为 4.52，试求理论板层数和加料板位置。物系平衡资料见题 7。解：按 M-T 图解法求理论板层数。图示步骤略。精镏段操作线截距 0.163。1RxD52.490绘得的理论板层数为：N16。加料板为从塔顶往下的第三层理论板。14 在常压连续提馏塔中分离含乙醇 0.033 的乙醇水混合液。饱和液体进料，直接蒸气加热。若要求塔顶产品乙醇回收率为 0.99，试求（1）在无限多层理论板层数时，计算每摩尔进料所需蒸气量；（2）若蒸气量取为 2 倍最小蒸气量时，求所需理论板层数及两产品的组成。假设塔内气液恒摩尔流动。常压下气液平衡资料列于例 1-5 题附表中。解：由方程 FV 0
14、=D+W 和 F =D +W 及 D 0.99 F 解得xDWxx=0.00033。Wx（1） 在无限多层理论板层数时的操作线斜率为：6， 直接蒸汽加热， =0。WFFxyxyVWmin0in0 Wy由平衡数据查得， =0.033， 0.270，所以解得 0.121（mol/mol 进料） 。min0V（2） 2 时所需理论板层数及两产品的组成0min显然 = , = =0.99，所以 =0.135。D0VFxD42. Dx图解法求得理论板层数为 5（图解法略） 。15 在连续操作的板式精馏塔中分离苯甲苯混合液。在全回流的条件下测得相邻板上的液体组成分别为 0.28，0.41 和 0.57，试求三层板中较低的两层的单板效率。操作条件下苯甲苯混合液的平衡资料如下。x 0.26 0.38 0.51y 0.45 0.60 0.72解：在全回流操作时， 。1nyx由板效率定义知 Em, v= ， 0.41， 0.57。由表查得1n3y2x2y1x0.628。2y所以 Em, 2= =0.73=73。3y同理 Em, 3=67。16. 有一精馏塔，已知塔顶馏出液组成 xD =0.97（摩尔分数） ，回流比 R=2，
