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蒸馏练习下册 第一章蒸馏概念1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔公式全塔物料衡算【例 14】、精馏段、提馏段操作线方程、q 线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响2连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为 D 和 W，则精馏段液气比总是小于 1，提馏段液气比总是大于 1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即1VLVL4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。5恒沸精馏原理 6试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5 分）1.漏液线（气体流量下限线）（1 分）2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1 分）3.液相流量下限线（1 分）4.液相流量上限线（1 分）5.液泛线（1 分）最适宜的区域为五条线相交的区域内。7进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。11、什么是理想物系？四 计算题1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（=2.5）,进料为气液混合物，气相占 50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占 0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为 0.95 和 0.05,回流比取最小回流比的 1.5 倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01nnxy 提馏段：0187.025.11nnxy 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为 5000kg/h，组成为含苯 0.3（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为 88%，要求塔釜含苯不高于 0.05，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为 78，甲苯 92)解：336.0927.0783.0783.0Fx 0584.09295.07805.07805.0wx3.87)336.01(92336.078FBBFAAFxMxMM （5 分）hkmolF/3.573.875000 （1）3.57FWD由 得 FWDFxWxDx （2）336.03.57058.0WDxD又 （3）88.0FDFxDx联立（1）、（2）、（3）得：W=39.5 kmol/h D=17.8 kmol/h XD=0.952 （10 分）4、用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为 300kmol/h，露点（饱和蒸汽）进料，进料浓度为 0.5，塔顶馏出液浓度为0.95，釜残液浓度为 0.1，（以上均为易挥发组分的摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为 2.0，塔顶采用全凝器，泡点回流。已知回流比为最小回流比的 1.29 倍。试求：（）最小回流比 Rmin；（）离开第二层理论板的液体浓度（由塔顶往下数）。5、用精馏塔分离某二元混合物，已知塔精馏段操作线方程为 y=0.75x+0.205；提馏段操作线方程为 y=1.415x-0.041，试求：（1）此塔的操作回流比 R 和馏出液组成 xD；（2）饱和液体进料条件下的釜液组成 xW；（3）饱和液体进料，馏出液量 D 为 120kmol/h 时所需原料液的量 F。6、在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液，物系的平均相对挥发度为 2，馏出液组成为 0.94（易挥发组分的摩尔分率，下同），釜残液组成为 0.04，釜残液流量为 150 Kmol/h，回流比为最小回流比的 1.2 倍，且已知 q 线方程为 y=6 x 1.5,求：1 最小回流比；2 精馏段操作线方程；3 提馏段操作线方程。1.q 线方程与交点坐标为（xq,yq）1(1)xyx 得 61.521yxxyx0.3330.5qqxy min0.950.52.640.50.333DqqqyyRyx2 min1.23.17RR精馏段操作线方程为：0.760.22511DxRyxxRR1 得 611.51Fqqxq1.20.3Fqx全塔物料恒算：代入数值计算得 FDWFDWFxDxWx60.9/210.9/Dkmol hFkmol h446/LLqFkmol h (1)(1)(1)296/VVqFRDqFkmol h提馏段操作线为 ，代入数值得提馏段操作线方程为：1mmWLWyxxLWLW 1.5070.0203yx7、氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离，在精馏塔某一理论板 n 处，进入该塔板的气相组成为 0.91（摩尔分率,下同），从该塔板流出的液相组成为 0.89，物系的相对挥发度为 1.6，精馏段内的液气比为 2/3（摩尔比），试求：（1）从第 n 板上升的蒸汽组成？（2）流入第 n 板的液相组成？（3）若为泡点回流，求回流比并写出精馏段操作线方程？解：1）精馏操作达平衡时：1.6 0.890.931(1)1 0.6 0.89nxyx 2）由物料衡算方程：11()()nnnnVyyL xxA 12/,0.91,0.89,0.933nnnL Vyxy 得：10.92nx 3）2,3LVLDV 得 L/D=R=2 11110.950.6670.317DnnnnxRyxRRyxD得：x8、用精馏塔分离某二元混合物，精馏段操作线方程为 y=0.75x+0.205，提馏段操作线方程为y=1.415x-0.041，求：1回流比 R，塔顶组成 XD，塔底残液组成 XW。2XF=0.37，馏出液量 D=120 kmol/h 时所需进料量 F。3由 及 205.075.0 xy11RxxRRyD 得 205.0175.01RxRRD82.03DxR提馏段操作线方程过（xW,xW）点，即 xw=1.415xw-0.041 得 xw=0.1 2.即 wDFWxDxFxWDFWFWF1.082.012037.0120解得 hkmolWhkmolF/200/3209、用板式精馏塔常压下分离苯甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，相对挥发度=2.50，进料量为 140kmol/h，进料组成 xF=0.5（摩尔分数），饱和液体进料，塔顶馏出液中苯的回收率为 0.98，塔釜采出液中甲苯回收率为 0.95，提馏段液汽比 L/V=5/4，求：(1)塔顶馏出液组成 xD及釜液组成 xW；(2)写出提馏段操作线方程；(3)该塔的操作回流比及最小回流比(4)试求出塔底最后一块塔板流出的液体组成。解（1）依题意知：塔顶回收率98.05.01401DFDDxFxDx塔釜回收率95.0)5.01(140)1()1()1(2WFWxWxFxW对全塔进行物料衡算有140WDF5.0140WDFWxDxFx联立(1)(2)(3)(4)解得951.0Dx021.0WxhkmolD/1.72 （5 分）hkmolW/9.67（2）提馏段操作线方程为WnWnnxVWxVqFLxVWxVLy1已知，又因为45VLqFLL所以有，由于，故有45VqFL1qDRVV)1(45)1(DRFRD即 451.72)1(1401.72RR解得回流比 R=2.77，因此有hkmolDRVV/8.2711.7277.3)1(所以提馏段操作线方程为 00525.025.1021.082.2719.67451nnnxxy（3）已求出回流比77.2R由于进料热状况参数 q=1，所以 q 线与平衡线交点的横坐标为，交点的纵坐标为5.0qFxx714.05.05.115.05.2)1(1qqqxxy于是有5255.05.0951.0714.0951.01minminqDqDxxyxRR解得 107.1minR（3）再沸器相当于一个理论级，即釜内产出的气相组成 yW与 xW为平衡关系，满足相平衡方程0509.0021.05.11021.05.2Wy进入再沸器的液相组成 xn与 yn之间应符合提馏段操作线方程，即有00525.025.10509.0nx解得 （5 分）0449.0nx10、在连续精馏塔中分离某组成为 0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同）的两组分理想溶液。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 96%。若测得塔顶第一层塔板的液相组成为 0.79，试求：（1）、操作回流比和最小回流比；（2）、若馏出液量为 100 kmol/L，则原料液流量为多少？11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知进料量为 100kmol/h，组成为 0.35（易挥发组分的摩尔分率，下同），饱和蒸汽进料，塔顶全凝器，泡点回流，馏出液流量为 35kmol/h，物系的平均相对挥发度为 2.5。已知精馏段操作线方程为188.08.0 xy试求：(1)提馏段操作线方程；（6 分）(2)自塔顶第 1 层板下降的液相组成为 0.90 时的汽相默弗里板效率。（6 分）四、计算题：.（12 分）解：（1）（6 分）由精馏段操作线方程为 188.08.011xRxxRRyD 得：（2 分）188.018.01RxRRD94.04DxR由物料衡算方程：WDFWxDxFxWDFWxWD*6594.0*3535.0*100100 得：（2 分）032.0/65WxhkmolW由 饱和蒸汽进料 q=0，则 （1 分）qFLLhkmolRDLL/14035*4提馏段操作线方程 028.087.1032.0*651406565140140 xxxWLWxWLLyW（1 分）（2）（6 分）由汽相默弗里板效率1*1nnnnmvyyyyE对于第一块板，2*121yyyyEmv （2 分）957.09.0*5.119.0*5.2)1(111*1xxy 实际上升的 y1 （1 分）94.01Dxy （2 分）12xy操作关系908.0188.09.0*8.0188.08.012xy （1 分）65.0908.0957.0908.094.0mvE在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为 100 kmol/h，其组成为 0.55（摩尔分率，下同）；釜残液流量为 45 kmol/h，其组成为 0.05；进料为泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的 1.6 倍；物系的平均相对挥发度为 2.0。（1）计算易挥发组分的收率；（5 分）（2）求出精馏段操作线方程。（10 分）解:已知 F=100 Kmol/h,xF=0.55,W=45Kmol/h,xw=0.05,D=55Kmol/h.(1)易挥发组分的收率 所以：(2 分)wDFWxDxFxWDF959.0 x55Kmol/h.DD （3 分）959.055.0*100959.0*55%100*FxDxFDW(2)泡点进料1q 相对挥发度 0.2平衡线方程：（2 分）x1x2x)1(1xy对于进料 xF=0.55 时，（2 分）71.055.0155.0*2yF最小回流比时，（2 分）61.055.0959.071.0959.0 xxyxR1RFDFDminmin所以：实际回流比：（2 分）56.1Rmin50.256.1*6.1R6.1Rmin精馏段操作线方程：（2 分）274.0 x71.015.2959.0 x15.25.21Rxx1RRyD四、（20 分 08 考研）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（摩尔分数，下同），进料量为 100kmol/h，以饱和蒸气状态进入塔中部。塔顶馏出液量为 40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于 5%，采用的回流比 R=1.54Rmin，系统的相对挥发度为 2.5。试求：（1）回流比 R；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；（3）已知塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。四、(20 分 05 考研)用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为 0.20（摩尔分率，下同），流量为 150kmol/h。根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流 L,部分作为产品 D2,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品 D1。要求产品 D1的组成不小于 0.9，塔釜残液组成不大于 0.05。操作中取 L/D1=1.5,D2/D1=1/4,物系相对挥发度为 2.47,流程如图所示。试求：（1）馏出液流量 D1、D2及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量 V1?（2）精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？（3）若塔顶只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组成分别为 0.82,0.75，求下一板的气相默弗里板效率？四、(20 分，06 考研）在一具有 N 块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分率 xF=0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量 V=140kmol/h，回流比 R=2.11。已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为 xD=0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度=2.47。试求：(1)精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第 14 块理论板的苯的液相组成；（3）此时加料位置是否合适？五、（20 分，07 考研）如图所示，分离某二元体系的精馏塔共有一块塔板，一个再沸器和一个全凝器，料液以饱和液体状态连续向塔釜进料，进料流率为 80 kmol/h，组成为0.45（摩尔分率，下同），二元体系相对挥发度 4，塔顶、底产品组成分别为 0.65 和0.2，回流比为 1。求（1）该块塔板上的气相单板效率 Emv 和液相单板效率 Eml 各是多少？（2）冷凝器冷凝液流率和再沸器气化流率分别是多少 kmol/h？FFx22DxD11DxDL分凝器全凝器11yVWWx
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