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1、第九章9-1 正庚烷（A）和正辛烷（B）的饱和蒸气压数据如下：t/ 98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6 pA0/kPa 101.3 125.3 140.0 160.0 180.0 205.3pB0/kPa 44.4 55.6 64.5 74.8 86.0 101.3试在总压101.3kPa下计算气液平衡组成，并作出t-x-y图。解： xA=(p-pB0)/(pA0-pB0) yA=pA0xA/p 计算得下表：t/ 98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6 xA 100 65.6 48.7 31.1 16.3 0yA 100 81.1
2、 67.4 49.1 28.9 09-2 在常压下将某二元混合液其易挥发组分为0.5（摩尔分数，下同），分别进行闪蒸和简单蒸馏，要求液化率相同均为1/3，试分别求出釜液和馏出液组成，假设在操作范围内气液平衡关系可表示为：y=0.5x+0.5。解：（1）闪蒸 y=qx/(q-1)-xF/(q-1) （1） y=0.5x+0.5 （2） 由（1）得： y=-0.5x+0.75 （3） 由（2）与（3）得：-0.5x+0.75=0.5x+0.5 x=0.75-0.5=0.25 解得x=xW=0.25 y=0.50.25+0.5=0.625 （2）简单蒸馏 因为液化率为1/3，故若原料液为1kmol，
3、则W=1/3kmol (xW-1)/(-0.5)=1.732 xW-1=-0.866 xW=0.134 由 F=1kmol，W=1/3kmol 可得D=2/3kmol 10.5=xW(2/3)+(1/3)0.134 xD=0.6839-3 在连续操作的常压精馏塔中分离乙醇水溶液，每小时于泡点下加入料液3000kg，其中含乙醇30%(质量分数，下同)，要求塔顶产品中含乙醇90%，塔底产品中含水99%。试求：塔顶、塔底的产品量(分别用kg/h，kmol/h表示)。解： F=3000 kg/h xF=0.3 xD=0.9 F=D+W FxF=DxD+WxW 3000=D+W 30000.3=D0.9
4、+W0.01 D=977.5 kg/h W=3000-977.5=2022.5kg/h xD=(90/46)/(90/46+10/18)=0.779 xF=(30/46)/(30/46+70/18)=0.144 xW=(1/46)/(99/18+1/46)=0.004 MF=0.14446+(1-0.144)18=22.03kg/kmol MD=0.7846+0.2218=39.84kg/kmol MW=0.00446+0.99618=18.11kg/kmol D=D/MD=977.5/39.84=24.54kmol/h W=2022.5/18.11=111.68kmol/h9-4 某精馏塔操
5、作中，已知操作线方程为精馏段y=0.723x+0.263，提馏段y=1.25x-0.0187，若原料以饱和蒸汽进入精馏塔中，试求原料液、精馏段和釜残液的组成和回流比。解： R/(R+1)=0.723 R-0.723R=0.723 R=2.61 xD/(R+1)=0.263 xD=0.63(2.61+1)=0.95 提馏段操作线与对角线交点坐标为： y=x=xW 故xW=0.0748 由两操作线交点得： 0.723x+0.263=1.25x-0.0187 x=0.535 y=0.7230.535+0.263=0.65 xF=y=0.65 （因q=0，q线为水平线）9-5 用一连续精馏塔分离二元理
6、想溶液，进料量为100kmol/h，易挥发组分xF=0.5，泡点进料，塔顶产品xD=0.95，塔底釜液xW=0.05（皆为摩尔分数），操作回流比R=1.8，该物系的平均相对挥发度=2.5。求：(1)塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；（2）提馏段下降液体量（kmol/h）；（3）分别写出精馏段和提馏段的操作线方程。解：（1）F=D+W FxF=DxD+WxW 100=D+W 1000.5=D0.95+W0.05 得：D=50 kmol/h W=50kmol/h （2）L=RD=1.850=90 kmol/h L=L+qF=90+1100=190kmol/h (q=1) （3）yn+1=Rxn/
7、(R+1)+xD/(R+1)=0.643xn+0.340 ym+1=Lxm/(L-W)-WxW/(L-W)=1.357xm-0.01799-6 在常压连续精馏塔中，分离某二元混合物。若原料为20的冷料，其中含易挥发组分0.44（摩尔分数，下同），其泡点温度为93，塔顶馏出液组成xD为0.9，塔底釜残液的易挥发组分xW为0.1，物系的平均相对挥发度为2.5，回流比为2.0。试用图解法求理论板数和加料板位置，（已知原料液的平均汽化潜热rm=31900kJ/kmol，比热容为cp=158kJ/kmol）。若改为泡点进料，则所需理论板数和加料板位置有何变化？从中可得出什么结论?解： q=rm+cp(t
8、泡-t冷)/rm=31900+158(93-20)/31900=1.362x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0y 0 0.217 0.385 0.517 0.625 0.714 0.789 0.854 0.909 1.0 xD/(R+1)=0.9/(2+1)=0.3由图解得共需7.4块（包括再沸器）理论板，从塔顶算起第3块理论板为加料板。 若q=1，则同法作图知：理论板数为8块（包括再沸器），从塔顶算起第4块理论板为加料板。9-7 某精馏塔分离易挥发组分和水的混合物，qF=200kmol/h，xF=0.5（摩尔分数，下同），加料为气液混合物，气液摩尔比
9、为2：3，塔底用饱和水蒸汽直接加热，离开塔顶的气相经全凝器，冷凝量1/2作为回流液体，其余1/2作为产品，已知qD=90kmol/h，xD=0.9，相对挥发度=2，试求：（1）塔底产品量qW和塔底产品组成xW；（2）提馏段操作线方程式；（3）塔底最后一块理论板上升蒸汽组成。解： n-1 （1）D=90kmol/h V=180kmol/h q=3/5 yn V=V-(1-q)F=180-(1-3/5)200=100kmol/h n F+V=D+W FxF=DxD+WxW y0 xn=xW 得 W=200+100-90=210kmol/h 2000.5=900.9+210xW xW=0.0905
10、（2）ym+1=Wxm/V-WxW/V=210xm/100-2100.0905/100=2.1xm-0.19 （3）yW=xW/1+(-1)xW=20.0905/(1+0.0905)=0.1669-8 在常压连续提馏塔中分离某理想溶液，qF=100kmol/h，xF=0.5，饱和液体进料，塔釜间接蒸汽加热，塔顶无回流，要求xD=0.7，xW=0.03，平均相对挥发度=3（恒摩尔流假定成立）。求：（1）操作线方程；（2）塔顶易挥发组分的回收率。解：（1）恒摩尔流： F=L，V=V=D F V 全塔物料衡算 F=W+D D FxF=DxD+WxW W=29.9kmol/h D=70.1kmol/h
11、 L V ym+1= Lxm/V-WxW/V=1.427xm-0.0128 V （2）=DxD/FxF=70.10.7/(1000.5)=98.1% L W9-9 在连续精馏塔中分离某理想溶液，易挥发组分组成xF为0.5（摩尔分数，下同），原料液于泡点下进入塔内，塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为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98%，若测得塔顶第因一层理论板的液相组成为0.79。试求：（1）操作回流比是最小回流比的多少倍？（2）若馏出液流量为100kmol/h，则原料液流量为多少？解：（1）xD=0.95=y0 x0=0.88 a=y(1-x)/x(1-y)=0.950.12/(0.880.05)=2.59 q=1 xq=xF=0.5 yq=xq/1+(-1)xq=2.590.5/(1+1.590.5)=0.721 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.721)/(0.721-0.5)=1.03 x1=0.79 y1=ax1/1+(-1)x1=2.590.79/(1+1.590.79)=0.907 由分凝器作物料衡算得： (R+1)D0.907=RD0.88+D0.95 0.907R0.907=0.88
