蒸馏(2)

3）

LV?23,V?L?D,

得 L/D =R=2

yn?1?RR?1xn?xDR?1 得：xD?0.95yn?1?0.667xn?0.317

8、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。 2． XF=0.37，馏出液量D=120 kmol/h时所需进料量F。 3． 由y?0.75x?0.205 及 y?RR?1xDR?1RR?1x?xDR?1

?0.75 得

?0.205R?3xD?0.82

提馏段操作线方程过（xW,xW）点，即xw=1.415xw - 0.041 得xw=0.1 2.

F?D?WFxF?DxD?Wxw 即

F?120?W0.37F?120?0.82?0.1W

解得

F?320kmol/hW?200kmol/h

9、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

?1?塔釜回收率

DxDFxF?DxD140?0.5?0.98

?2?对全塔进行物料衡算有

W(1?xW)F(1?xF)?W(1?xW)140(1?0.5)?0.95

F?D?W?140

FxF?Dx联立(1)(2)(3)(4)解得

D?WxW?140?0.5

xD?0.951

xW?0.021

D?72.1kmol/h

W?67.9kmol/h （5分）

（2）提馏段操作线方程为

yn?1?L?V?xn?WV?xW?L?qFV?xn?WV?xW

已知L??5，又因为L??L?qF

V?4所以有L?qF?5，由于q?1，VV?4??V?(R?1)D，故有

RD?F(R?1)D?5 44即 72.1R?140?5

(R?1)?72.1解得回流比R=2.77，因此有

V??V?(R?1)D?3.77?72.1?271.8kmol/h

所以提馏段操作线方程为

yn?1?54xn?67.9271.82?0.021?1.25xn?0.00525

（3）已求出回流比R?2.77

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xq?xF?0.5，交点的纵坐标为

yq??xq1?(??1)xq?2.5?0.51?1.5?0.5?0.714

于是有

RminRmin?1?xD?yqxD?xq?0.951?0.7140.951?0.5?0.5255

解得Rmin?1.107

（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

yW?2.5?0.0211?1.5?0.021?0.0509

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

0.0509?1.25xn?0.00525

解得 xn?0.0449 （5分） 10、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y?0.8x?0.188 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 y?RR?1x?xDR?1?0.8x?0.188

R

R?1xDR?1?0.8 得：

?0.188R?4xD?0.94 （2分）

由物料衡算方程：

F?D?WFxF?DxD?WxW100*0.35?35*0.94?65*xW

100?D?W

得：

W?65kmol/hxW?0.032 （2分）

由L'?L?qF 饱和蒸汽进料q=0，则 L'?L?RD?4*35?140kmol/h （1分） 提馏段操作线方程

L''y?L?Wx?WL?W'xW?140140?65x?65140?65yn?yn?1y?yn?1*n*0.032?1.87x?0.028 （1分）

（2）（6分）由汽相默弗里板效率Emv?

对于第一块板， Emv?y1?y2y?y2*1

y1?*?x11?(??1)x1?2.5*0.91?1.5*0.9?0.957 （2分）

实际上升的y1 y1?xD?0.94操作关系

（1分）

y2?????x1 y2?0.8x1?0.188?0.8*0.9?0.188?0.908 （2分）

?Emv?0.94?0.9080.957?0.908?0.65 （1分）

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?

?F?D?W??FxF?DxD?Wx 所以：

wD?55Kmol/h.xD?0.959 (2分)

?W?DxFxDF*100%?55*0.959100*0.55?0.959 （3分）

(2)泡点进料q?1 相对挥发度??2.0

平衡线方程： y??x1?(??1)x?2x1?x （2分）

对于进料xF=0.55时，yF?2*0.551?0.55?0.71 （2分）

最小回流比时，

Rmin1?Rmin?xD?yFxD?xF?0.959?0.710.959?0.55?0.61 （2分）

所以：Rmin?1.56 实际回流比：R?1.6Rmin?1.6*1.56?2.50 （2分）

精馏段操作线方程：y?RR?1x?xDR?1?2.52.5?1x?0.9592.5?1 ?0.71x?0.274 （2分）

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？

WxWV1y1分凝器全凝器D1xD1LD2xD2FxF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α=2.47。试求：(1) 精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第1~4 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α＝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？

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