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1、下册第一章蒸馏1. 苯酚(C6H5OH)(A)和对甲酚(C6H4(CH3)OH)(B)的饱和蒸气压数据为温度T苯酚蒸气压 kPa对甲酚蒸气压 kPa 温度t苯酚蒸气压 kPa对甲酚蒸气压 kPa113.7114.6115.4116.3117.010.010.410.811.1911.587.707.948.28.58.76117.8118.6119.4120.011.9912.4312.8513.269.069.399.7010.0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 xAxB=P所以 xA
2、=；yA=。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，算出对的最大相对误差。 （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。解：（1）对理想物系，有 。所以可得出t, 113.7 114.6 115
3、.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326算术平均值=1.318。对的最大相对误差。（2）由得出如下数据：t, 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0各组yi值的最大相对误差=0.3%。3.已知乙苯(A)与
4、苯乙烯(B)的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 式中 的单位是mmHg,T的单位是K。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=334.95K61.8 TB=342.84K=69.6965时，算得68.81mmHg；=48.93 mmHg。由 xA（1xA）=60得xA0.56， xB=0.44; yA= xA/60=0.64; yB=1-0.64=0.36。4 无5 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
5、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 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。（3）由气液
6、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：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： 。解：（1）闪蒸由和，解方程得0.54。从而0.74。（2）简单蒸馏由方程和得出 =0.79，即馏出物中苯的平均浓度为79。7 某二元物系，原料液浓
7、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分率。解： 由和得出=0.056。8 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
8、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方程为y=0.833x+0.15得出 和0.15， 解得 5，xD0.9，xW=0.1（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量V(+1)D=300（kmol/h）。（3）提镏段操作线方程1.250.025。（4）求离开塔顶第二块板的气相组成EML=0.6，又=0.75解得0.81又由物料平衡得( xD)0.9（0.90.81）0.825。9 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500kmol/h，
9、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 a = 2.4，求回流比与最小回流比的比值： 。解：（1）回流比R、塔顶、塔底产品组成0.860.12，解得R6.14，xD0.857，xW=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)LLRD=3070 kmol/h， V（R1）D3570 kmol/h。（3）提馏段操作线方程1.190.02
10、（4）1.734所以3.54。10 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=2.610.263，所以 =0.95。由1.25-0.0187得出0.0748。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，得 0.6511.用一连续精馏塔分离由组分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
11、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： 。精镏段操作线方程为：0.620.364。所以q点坐标为： =0.365， 0.59因为 =0.365，所以原料为气液混合物。由q线方程可得 （1q）q，解得q0.667。 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（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。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。
12、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FV0=D+W和F=D+W及D0.99 F解得 =0.00033。（1） 在无限多层理论板层数时的操作线斜率为： ， 直接蒸汽加热，=0。由平衡数据查得，=0.033，0.270，所以解得 0.121（mol/mol进料）。（2） 2时所需理论板层数及两产品的组成显然=,
13、=0.99，所以=0.135。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，。由板效率定义知 Em, v=，0.41，0.57。由表查得0.628。所以 Em, 2=0.73=73。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，塔顶采用全凝器，泡点回流，其气液平衡关系为，求从塔顶数起离开第一块板下降的液体组成x1和离开第二块板上升的气相组成y2。解：由推出 由于xD =0.97，所以 x10.75。故( xD)=0.82。 1719 无第二章 吸收
