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1、1 第 233 1在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。已 知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（ 1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95 不变，馏出液最大可能的流量。解： （1）馏出液的流量和苯的收率hkmol50hkmol05.095.005. 05.0100WDWF Fn,Dn,xxxxqq%95%1005.010095.050%100FFn,DDn, Axqxq（ 2）馏出液的最大可能流量当 A=100%时，获得最大可能流量，即kmol/h52.63kmol/h 95.05.0100DFFn,
2、 Dmaxn,xxqq5在连续精馏塔中分离A、B 两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同） ，饱和液体进料， 要求馏出液中易挥发组分的回收率为96，釜液的组成为0.033。试求（ 1）馏出液的流量和组成； （2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。解： （1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得kmol/h43.2kmol/h45. 010096.096.0FFn,DDn,xqxqkmol/h1.8kmol/h45.010096.01WWn,xqn,W1.8 0.033qkmol/h=54.55
3、kmol/h n,Dn,Fn,W10054.55qqqkmol/h=45.45 kmol/h 9505.045.452.43Dx（ 2）精馏段操作线方程2604. 0726.065.39505.065.365.211DxxRxxRRy（ 3）提馏段的液相负荷kmol/h4.202kmol/h10045.4565.2Fn,Dn,Fn,Ln,Ln,qRqqqqq6在常压连续精馏塔中分离A、B 两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同） ，原料液的泡点为92 。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态
4、的q 值和提馏段的气相负荷。（ 1）40 冷液进料；（ 2）饱和液体进料；（ 3）饱和蒸气进料。已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg，比热容为1.82 kJ/(kg ? )。解：由题给数据，可得kmol/h.3972kmol/h04.096.004.046.060WDWF Fn,Dn,xxxxqqkmol/h32.61kmol/h39.2760Wn,q2 （ 1）40 冷液进料q 值可由定义式计算，即255.1371409282.111FbP rttcqh119.4kmol/kmol/h 60255.1139.2718.211Dn,FqqRV（ 2）饱和液体进料此时q = 1 .1kmol
5、/h041kmol/h39.278.31Dn,qRVV（ 3）饱和蒸气进料q = 0 .1kmol/h44kmol/h 601.104Fn,qVV三种进料热状态下，由于 q 的不同， 提馏段的气相负荷 （即再沸器的热负荷）有明显差异。 饱和蒸气进料V最小。7在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h ，要求馏出液中易挥发组分的收率 为 94。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238； q线方程为y = 2-3x。试求（ 1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及 yq； （4）提馏段操作线方程。解：
6、（1）操作回流比及馏出液组成由题给条件，得75.01RR及238.01D Rx解得R = 3，xD = 0.952 2）进料热状况参数及原料液组成由于31qq及21F qx解得q = 0.75（气液混合进料） ，xF = 0.5 （ 3）两操作线交点的坐标值xq及 yq联立操作线及q 线两方程，即 238.075.0xy23yx解得xq = 0.4699 及 yq = 0.5903 （ 4）提馏段操作线方程其一般表达式为WVn,Wn,Vn,Ln,xqqxqqy式中有关参数计算如下：kmol/h68.24kmol/h952.05 .05094.0DFFn,ADn,xxqqn,Wn,Fn,D502
7、4.68qqqkmol/h = 25.32 kmol/h 0592.032.255.05094.011Wn,FFn,A Wqxqxn,Ln,Dn,F324.680.7550qRqqqkmol/h =111.54 kmol/h n,Vn,Ln,W111.5425.32qqqkmol/h = 86.22 kmol/h 则111.5425.320.05921.2940.0173986.2286.22yxx8在连续精馏塔中分离苯甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同） ，泡点进料。要求馏出液组成为 0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所
8、需理论板层数及3 0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0115dbxWxDcaexFy X 习题 8 附图适宜加料板位置。解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。习题 8 附表x 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 xxy 46.1146.20 0.115 0.214 0.381 0.513 0.621 0.711 0.787 0.852 0.908 0.957 1.0 在 xy 图上作出平衡线，如本题附图所示。由已知的xD，xF，
9、 xW在附图上定出点a、e、c。精馏段操作线的截距为271.015. 295.0 1RxD，在 y 轴上定出点 b，连接点a 及点 b，即为精馏段操作线。过点 e 作 q 线（垂直线）交精馏段操作线于点d。连接cd即得提馏段操作线。从点 a 开始， 在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离程度需 11 层理论板，第5 层理论板进料。9在板式精馏塔中分离相对挥发度为2 的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸气量为 93 kmol/h ，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h ，泡点回流。试求（
10、 1）原料液的处理量； （2）操作回流比为最小回流比的倍数。解： （1）原料液的处理量由全塔的物料衡算求解。对于泡点进料，q = 1 kmol/h931Dn,Vn,Vn,qRqqn,Dn,Vn,L9358.5qqqkmol/h=34.5 kmol/h Dn,Fn,Wn,qqq则05.05.345.3495. 06.0Fn,Fn,qq解得n,F56.45qkmol/h （ 2）R 为 Rmin的倍数5.34193RR = 1.70 对于泡点进料，Rmin的计算式为333.16.01)95.01(26.095.01)1(11FDFD minxxxxR于是275.1 333.17.1minRR10在
11、常压连续精馏塔内分离苯氯苯混合物。已知进料量为85 kmol/h ，组成为0.45（易挥发组分的摩尔 分数，下同），泡点进料。塔顶馏出液的组成为0.99，塔底釜残液组成为0.02。操作回流比为3.5。塔顶采用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽化热分别为30.65 kJ/mol 和 36.52 kJ/mol。水的比热容为4.187 kJ/ (kg ? )。若冷却4 水通过全凝器温度升高15 ，加热蒸汽绝对压力为500 kPa（饱和温度为151.7 ，汽化热为2 113 kJ/kg） 。试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略组分汽化热随温度的变化。解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即h37.94kmol
12、/kmol/h02. 099. 002.045. 085WDWF Fn,Dn,xxxxqq对于泡点进料，精馏段和提馏段气相负荷相同，则kmol/h170.7kmol/h94.375.41Dn,Vn,Vn,Rqqq（ 1）冷却水流量由于塔顶苯的含量很高，可按纯苯计算，即kJ/h232. 5kJ/h1065.307.1703 AVn,cqQkg/h1033.8kg/h 15187.410232.5 )(4612cp,c cm,ttcQq（ 2）加热蒸汽流量釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即6.234kJ/hkJ/h 1052.367.1703 BVn,BqQkg/h2.95kg/h21131
13、0234.66BB hm,Qq11在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100 kmol/h ， 进料热状态参数q=1，馏出液流量为60 kmol/h ，釜残液组成为0.01（易挥发组分的摩尔分数），试求（ 1）操作线方程；（2）由塔内最下一层理论板下降的液相组成xm。解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。（1）操作线方程此为提馏段操作线方程，即WVn,Wn,Vn,Ln,xqqxqqy式中kmol/h 100Fn,Ln,qqqn,Vn,D60qqkmol/h n,Wn,Fn,D10060qqqkmol/h 40
14、 kmol/h 则0067.0667.101.0 604060100xxy（2）最下层塔板下降的液相组成由于再沸器相当于一层理论板，故0198.001.0101.02 )1(1WW Wxxyxm与 yW符合操作关系，则0159.0667.10067.00198.0667.10067.0W myx提馏塔的塔顶一般没有液相回流。12在常压连续精馏塔中，分离甲醇水混合液。原料液流量为100 kmol/h，其组成为0.3（甲醇的摩尔分数，下同），冷液进料（ q =1.2） ，馏出液组成为0.92，甲醇回收率为90，回流比为最小回流比的3 倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论
15、板层数。甲醇水溶液的txy 数据见本题附表习题 12 附表温度 t液相中甲醇的气相中甲醇的温度 t液相中甲醇的气相中甲醇的5 0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0xD间 接 加 热64bdcea(xq,yq)xWxFYX0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0xD直 接 蒸 汽 加 热74bdcea(xq,yq)xWxFYX 附 图 1 附 图 2 习题 12 附 图摩尔分数摩尔分数摩尔分数摩尔分数100 0
16、.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665 解： （1）釜液组成由全塔物料衡算求解。 间接加热h29.35kmol/kmol/h92.03 .01009.09.0DFFn,Dn,xxqq0425.0 35.291003.0100)9.01(Wx 直接水蒸气加热Fn,Dn,Ln,Wn,qqRqqq关键是计算R。由于 q =1.2，则 q 线方程为5.1611Fxqxxqqy在本题附图上过点e 作 q 线，由图读得：xq = 0.37，yq =
