1、103五 蒸馏汽液相平衡1.1 苯(A)与氯苯 (B)的饱和蒸汽压mmHg和温度 的关系如下:t 80.92 90 100 110 120 130 131.8p 760 1008 1335 1740 2230 2820 30200 Ap 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 7600 B若苯氯苯溶液遵循 Raoult 定律,且在 1atm 下操作,试作：(1) 苯氯苯溶液的 tx(y)图及 yx 图；(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯氯苯的 xy 值。1.2 苯甲苯混合液的组成 x=0.4(摩尔分率),求其在总压 p=600mmHg下的泡点及平衡汽相组成。又苯
2、和甲苯的混合气含苯 40(体积) ，求常压下的露点。已知苯 甲苯混合液服从拉乌尔定律。苯(A) 和甲苯(B)的蒸汽压 p 、p mmHg,按下述 Antoine 方程计算：式中 t 为温度 。0 A 0 Blg p =6.89740-1206.350/(t+220.237)0 Alg p =6.95334-1343.943/(t+219.237) 0 B1.3 某双组分理想物系当温度 t=80时，p =106.7kPa，p =40kPa，液相摩尔组成为 xA=0.4，试0 A 0 B求:(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成 yA；(2) 相对挥发度 。1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已
3、知进入分凝器的汽相组成 y1=0.96(摩尔分率,下同)，冷凝液组成 xD=0.95，两个组分的相对挥发度 =2，求 :(1) 出分凝器的汽相组成 yD=?(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比 L/VD=? 习题 4 附图1.5 在 1atm 下对 x=0.6(摩尔分率) 的甲醇水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3 时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。设 x=0.6 附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=0.46x+0.5491.6 某二元混合物原料中易挥发组分 xF=0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使 50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。 （设相对挥发度为 3）1.7
4、 将含有 24%(摩尔,以下同 )易挥发组分的某液体混合物送入连续操作的精馏塔，馏出液中含有 95%的易挥发组分，残液中含有 3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为 850kmol/h， 回流量为104670kmol/h，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。1.8 现有一连续精馏塔只有精馏段，用于 A、B 两组分的分离。已知 A 与 B的分子量分别为78 与 92，进料量为 100kg/h，含 A 组成为 10%(质量% 以下同)，进料状态为饱和蒸汽自塔底送入，如图示。如果要求馏出产品中 A 的组成为 95%，残液中 A 的组成为 1%,试求:(1) 塔顶馏出液的量、釜残液量及塔顶的蒸汽
5、量各为多少kg/h? (2) 回流比 R?(3) 写出该塔操作线的数值表达式。1.9 在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075,q 线方程为 y=-0.5x+1.5xF, 试求:(1) 回流比 R(2)馏出液组成 xD(3) 进料液的 q 值(4) 当进料组成 xF=0.44 时,精馏段操作线与提馏段操作线的交点处x q 值为多少 ? 并要求判断进料状态。 习题 8 附图 1.10 一常压精馏塔将含苯 0.4(摩尔分率以下同) 的苯甲苯混合液 1000kg/h,分离为组成 xD=0.97 塔顶产品和 xw=0.02 的底部产品。已知回流比 R=3.7,进料温度为 20，料液
6、平均比热为 159.2kJ/kmol，在常压下苯的汽化潜热为 30807kJ/kmol，甲苯汽化潜热为 33320kJ/kmol。试求：(1) 精馏段上升蒸汽量 V 和下降的液体量 Lkmol/h;提馏段上升蒸汽量 V和下降的液体量 Lkmol/h;(2) 求塔顶冷凝器的热负荷；如使用水为冷却剂，且水初温为 20，出口温度为 50，求每小时耗水量kg/h?(3) 求再沸器的热负荷；设加热所用水蒸汽压强为 2.5kgf/cm2(绝压) ，求蒸汽 消耗量kg/h？(4) 写出提馏段操作线方程数值表达式。1.11 在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为 0.50(摩尔
7、分率)，回流比 R=3，提馏段操作线斜率为 1.25，截距为-0.0187，求 xD。 1.12 由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇 40%(摩尔分率)的甲醇水溶液 100kmol，要求塔顶馏出液组成 xD=0.84，塔顶采用全凝器，回流比 R=3, 在操作条件下的平衡关系为 y=0.45x+0.55，求:(1) 塔釜液组成 xw；(2) 每小时能获得的馏出液量 D。1.13 某连续精馏操作中，已知操作线方程如下：105精馏段 y=0.723x+0.263 习题 12 附图提馏段 y=1.25x-0.0187试求馏出液和釜液的组成及回流比。若原料为饱和蒸汽进料，求其组成
8、?1.14 某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成 xD=0.9(摩尔分率 )，二元系统相对挥发度 =4，进料组成为 xF=0.5(摩尔分率)，回流比 R=1 时，求:(1) 离开第一块板的液相组成 x1 为多少?(2) 进入第一块板的气相组成 y2 为多少?(3) 两操作线交点 d 的气液组成? 1.15 组成为 xF=0.45 的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为 1:2，塔顶xD=0.95(以上均为摩尔分率)，易挥发组分回收率为 95%，回流比 R=1.5Rmin， 相对挥发度=2.5,试求:(1)
9、 原料中汽相和液相组成;(2) 列出提馏段操作线方程。 精 馏 设 计 型 计 算1.16 欲设计一连续精馏塔用以分离苯和甲苯各 50%的料液,要求 xD=96%，x w=5%(以下均为摩尔%)。泡点进料，操作回流比 R=3，系统相对挥发度为 2.5，试用逐板计算法求所需的理论板数与加料板的位置。1.17 某二元混合液的精馏操作过程如图所示。已知原料以饱和液体状态直接加入塔釜，原料组成 xF=0.52(摩尔分率 ,下同)，要求塔顶产品组成 xD=0.8，D/F=0.5 的操作条件下，物系的=3.0，塔顶设全凝器，泡点回流。若设计回流比 R=3.0， 求为完成上述分离任务所需的理论板板数。(操作
10、满足恒摩尔流假定 )。习题 17 附图 习题 19 附图1.18 乙烯乙烷混合液于饱和蒸汽状态加入精馏塔中，回流比 R=5，且已知 xD=0.9 ,xw=0.1， xF=0.5(均为乙烯的摩尔分率) 。试用图解法求取所需的理论板数。1061.19 用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分离含甲醇为 0.3，流量为 100kmol/h 的甲醇 水溶液，泡点进料,并要求塔顶产品含甲醇为 0.95，塔底产品含甲醇为 0.015(以上均为摩尔分率),已知精馏段操作线为:y=0.6x+0.38; 操作条件下的平衡关系如图所示，试求：(1) 塔顶及塔底的产品流量(kmol/h);(2) 塔的理论板数及进料位置:(3
11、) 流入再沸器的液相流量及组成，离开再沸器的气相流量及组成。1.20 用一连续精馏塔分离苯与氯苯混合物，x F=0.45，x D=0.95(以上均为摩尔分率) 。 进料状态为汽液混合物,其中汽液比为 1:2(摩尔比)。苯与氯苯的平均相对挥发度 =4.6。试求: (1) 原料中汽相和液相组成; (2) 最小回流比 R min。1.21 试用捷算法计算环氧乙烷环氧丙烷连续精馏塔的理论板数与加料板位置。如全塔效率EO=70%，求实际板数(釜可视为一块理论塔板)和实际加料板位置。已知 xF=0.6, xD=0.98,xw=0.05(皆为环氧乙烷的摩尔分率) ，R=1.5R min ，相对挥发度 =2.
12、47，饱和液体进料。1.22 今用连续精馏塔同时取得两种产品 xD1=0.9，x D2=0.7(如图所示)，已知 xF=0.4(以上均为摩尔分率)，泡点进料，R=2，相对挥发度 =2.4，D 1/D2=2(摩尔比) 。求精馏段所需的理论论板数。(逐板计算法与图解法均可) 。1.23 现用连续精馏塔将含甲醇 35%与水 65%的混合液分离，以便得到含甲醇 95%的馏出液与含甲醇 4%的残液(均为% 摩尔) 。操作回流比 R=1.5，料液温度为 20，釜中用直接蒸汽加热，试用图解法求理论板数。已知 35%的甲醇水溶液泡点为 78，比热为0.88 kcal/kg；水的汽化潜热为 552kcal/kg
13、。在 1atm 下,甲醇水的平衡数据如下： x 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2y 0 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 x 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 y 0.665 0.729 0.779 0.825 0.87 0.915 0.958 1.0 107习题 22 附图 习题 24 附图1.24 在常压连续精馏塔中分离 A、B 混合液(如图所示) 。 两股进料情况如下: F1=100kmol/h，x F1=0.6(摩尔分率，下同); F2=200kmol/h，x F2=0.
14、2,均为饱和液体进料。要求分离后馏出液中组分 A 含量不小于 0.8，釜液中组分 A 浓度不于 0.02，操作回流比为 2。试求两股进料间的操作线方程。精馏操作型计算1.25 一精馏塔有 24 层塔板(实际板数) ，用于分离 xF=0.5 的苯甲苯溶液。全塔效率为 50%，泡点进料，加料板位置为第 14 层板。现要求 xD = 0.98，再沸器最大蒸发能力 V=2.5kmol/h，求馏出液的最大产量。1.26 为测定塔内塔板效率，在常压下对苯甲烷物系进行全回流精馏。待操作稳定后，测得相邻三层塔板的液相组成为：x n-1=0.43，x n=0.285，x n+1=0.173。 相对挥发度 =2.
15、46，求第 n 板和 n+1 板的板效率。1.27 如图示的精馏塔具有一块实际塔板及一只蒸馏釜，原料予热到泡点，由塔顶连续加入，xF=0.20(摩尔分率 ,以下同)。今测得塔顶产品易挥发组分的回收率为 80%，且 xD=0.28，系统的相对挥发度 =2.5。试求该块塔板的板效率。设蒸馏釜可视为一块理论塔板。1.28 如图所示的苯甲苯常压连续精馏塔，塔顶设置全凝器，泡点回流。塔内有三层理论板，而且塔釜可视为一层理论板，每小时 100kmol 含苯 50mol%的苯甲苯混合液 ，从第三层塔板以泡点状态加入。塔顶产品含苯 85kmol%，相平衡关系如图如示。试求:(1) 回流比 R，塔底排出液组成
16、Xw，塔顶产品 D 及塔釜蒸发量 V；(2) 当回流中断，进料情况及塔釜供热状况仍保持不变时，精馏塔处于什么状态?108综合计算题1.29 拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分含量为 40%(mol%下同) ，流量为100kmol/h 的料液，要求馏出液组成为 92%，回收率为 90%，料液为泡点进料。 回流比为最小回流比的 1.5 倍，全塔效率为 0.7，操作条件下物系的平衡关系见附图。试求:(1) 完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置；(2) 若 F、x F、N p 为不变，欲提高此系统易挥发组分的回收率， 试定性说明可采 用的措施有哪些?1.30 用一连续精馏塔分离苯、甲苯
17、液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设有再沸器， 进料量为150kmol/h，其中含苯 0.4(摩尔分率,下同) ，泡点进料， 通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为 92.20%，塔底产品中苯的组成为 0.05，实际操作回流比 R=2.43，已知操作条件下平衡关系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料。 试求:(1) 塔顶、塔底产品流量及塔顶组成;(2) 该塔具有理论板数和进料位置;(3) 精馏段及提馏段液气比各为多少？(4) 因长期操作再沸器内结垢，试问对塔顶产质量有何影响? 如何才能维持109正常生产?( 设产品流量不变)。 1.31 某两组分混合液用精馏分离，其易挥发组分在进料中浓度为 50%(摩尔
18、)， 泡点进料，系统的相对挥发度 =2，塔顶出料是进料量的 60%(摩尔%)，如现采有的理论板数为无穷多，试计算：(1) R=0.8 时釜底与塔顶产口的组成各为多少？(2) R=1.5 时，试绘出表示精馏段和提馏段操作线的示意图。1.32 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知 xF=0.5(摩尔分率,下同) ，x D=0.9，x w=0.05，相对挥发度 =3，回流比 R=2Rmin。试求:(1) 提馏段操作线方程;(2) 进入第一块理论板( 由顶往下数)的汽相浓度;(3) 若因故塔釜停止加热，欲维持 XD 不变应如何操作？此时塔釜排液 xw=？1.33 用有两块理论板的精馏塔提取
19、水溶液中易挥发组分，饱和水蒸汽 S=50kmol/h 由 塔底进入，加料组成 xF=0.2(摩尔分率,下同)，温度为 20，F=100kmol/h ，料液由塔顶加入，无回流，试求塔顶产品浓度 xD 及易挥发组分的回收率 。在本题范围内平衡关系可表示为 y=3x，液相组成为 x=0.2 时，泡点为 80，比热为100kJ/kmol，汽化潜热 40000kJ/kmol。1.34 精馏流程如图 所示。已知原料组 成 xF=0.40(摩尔分 率,下同)，xw=0.1,y1=0.63,塔顶 蒸汽全部冷凝为泡 点液体，该液体在 贮罐内静止分层，110上层组成 xD=0.9 作为产品，下层 x0=0.5 于
20、泡点下回流，试在 yx 图上作图求理论塔板数。1.35 有一精馏塔，用以分离 =2 的 A、B 二元混合物。测得进入第 n 层理论板的蒸汽量为 100 Kmol/h，组成 yA=0.3，进入液体量为 100 Kmol/h，组成 xA=0.4。设 A、B 的摩尔潜热近似相等，热损失为零，忽略显热变化。该板的液相默弗里效率EmL=0.5，问离开该板的气液相组成各为多少？1.36 用图示的蒸馏釜对苯、甲苯二元混合物进行连续精馏( 塔内没有塔板)，原料直接加入塔 釜，原料组成 xF=0.7(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成xD=0.8。塔顶设分凝器，其中 50%的蒸汽冷凝并返回塔顶做回流。出分凝器的
21、蒸汽与冷凝液保持平衡。进料量为 100 Kmol/h。问塔顶、塔釜产量为多少？气化量为多少？已知 =2.461.37 欲用连续精馏塔分离二元混合液。已知原料为饱和液体，原料组成 xF=0.3(摩尔分率,下同)，回流比 R=4，塔顶采出率 D/F=0.4（摩尔比） ，物系的 =2.0。试求：（1） 当塔顶产品组成 xD=0.7 时，精馏段及提馏段的操作线数值方程。（2） 板数不限时，馏出液最大浓度。1.38 某精馏塔分离 A 组分和水的二元混合液（其中 A 为易挥发组分） ，xD=0.95，x w=0.1,xF=0.5，原料为饱和液体。塔顶设全凝器，泡点回流。回流比 R=1.5，塔底用饱和水蒸气
22、直接加热，每层塔板的气相默弗里效率 EmV=0.5，在本题计算范围内，相平衡关系为 y=0.5x+0.5。试求：（1） 从塔顶的第一块实际板下降的液体组成；（2） 塔顶的采出率 D/F。1111.39 所示的回收塔。饱和液体进料，F=100kmol/h，易挥发组分含量 xF=0.4(摩尔分率，下同);要求塔顶易挥发组分回收率为 0.955，x w=0.05，系统的 =3.0。试求：(1).馏出液组成 xD,塔顶、塔底产物流率；(2).操作线方程(3).在加料流率及塔釜蒸发量不变时，可能获得的最高馏出液浓度。1.40 分离二元理想混合物采用如图所示的精馏分离流程，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，第一
23、股加料，F 1=1kmol/s， xF1=0.6(摩尔分率,下同),q 1=1, 第二股加料，F 2=0.5kmol/h， xF2=0.4， q2=0；要求：x D=0.99,xW=0.02。(1).若回流比 R=1，求塔中段（两个加料口之间）的操作线方程；(2).若相对挥发度 =3，求最小回流比 Rmin。习题 39 附图 习题 40 附图1.41 某精馏塔塔顶有饱和液体进料，x f=0.5(摩尔分率，下同 ); 塔底出料 xw=0.2，塔顶蒸汽冷凝到泡点，1/3 作产品，2/3 作回流，x D=0.8, 系统的 =3.0。试计算：(1). 所需的理论板板数。(2).若 F、x F、q 不变
24、，塔釜加热量和回流量也不变，当塔的理论板数不限时，问塔顶可达到的最大浓度为多少？1.42 在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯混合液，在全回流条件下测得相邻板上液体组成分别为 0.28，0.41 和 0.57，试求三层板中下面两层的单板效率。在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下x 0.26 0.38 0.51y 0.45 0.60 0.721.43 在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为 2.5。原料液组成为 0.35（易挥发组分摩尔分率，下同） ，饱和蒸气加料。塔顶采出率112为 40%，且已知精馏段操作线方程为 y=0.75x+0.20，试求：FD1提馏段操作线方程：
25、2若塔顶第一板下降的液相组成为 0.7，求该板的气相默夫里效率 Emv1。综 合 思 考 题1.42 选择与填空1. 已分析测得这四股物料的组成为 0.62，0.70，0.75 ，0.82，试找出 y6、x 6、y 7 、x 7 的对应值，y 6= 、x 6= 、y 7= 、 x7= 。2. 如图所示a 点表示 ; b 点表示 ; c 点表示 ;ab 段表示 ; bc 段表示 。习题 1 附图 习题 2 附图3.在连续精馏塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.7 ，x n=0.5(均为易挥发组份摩尔分率 )。已知操作条件下相对挥发度 =3，则 yn= ，x = ,以液相组成表示的第 n 板的单板效率 EmL= 。 * n讨论:在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。4. 分离要求一定。当回流比一定时，在五种进料状况中， 进料的 q值最大，其温度 ，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离 ，分离所需的总理论板数 .对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。5.(1) “蒸馏操作依据是组分间沸点差异“此话错在何处 ?(2) 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为 t1，液相泡点温度为 t2。塔底某理论板上汽相露点温度为 t3，液相泡点温度为 t4。试按温度大小顺序用 、=、=、)
