化工原理学习指导第6章蒸馏计算题答案

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1、化工原理学习指导第6章蒸馏计算题答案6-31某二元混合物蒸汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为0.75和0.25，在总压为300kPa条件下被冷凝至40℃，所得的汽、液两相达到平衡。求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。已知轻、重组分在40℃时的蒸汽压分别为370kPa和120kPa。解：两相中，设汽相摩尔量为V，液相摩尔量为L，总量为F，则由以上两式可得：事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。6-32苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：，。用于计算苯和

2、甲苯的蒸汽压方程如下：其中压强的单位为Pa，温度的单位为℃。试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92℃）解：（1）混合物中两组分的相对挥发度：（2）设进料温度为92℃，则由此求得体系的相对挥发度为：其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92℃。体系总压为：6-33一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某层塔板上的气、液相组成分别为0.83和0.70，与之相邻的上层塔板的液相组成为0.77，而与之相邻的下层塔板的气相组成为0.78（

3、以上均为轻组分A的摩尔分数，下同）。塔顶为泡点回流。进料为饱和液体，其组成为0.46，塔顶与塔底产量之比为2/3。试求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程。解：（1）精馏段操作线方程：将该板和上层板的汽液相组成代入有：(a)再将该板和下层板的汽液相组成代入有：(b)联解（a）、（b）两式可得：，则精馏段的操作线方程为：（2）提馏段操作线方程：，，（泡点进料），代入上式可得：(c)可得。将有关数据代入式(c)可得提馏段操作线方程为：6-31如图所示，用精馏塔分离二元混合物，塔顶有一分凝器和一个全凝器

4、。分凝器引出的液相作为回流液，引出的气相进入全凝器，全凝器引出的饱和液相作为塔顶产品。泡点进料，进料量为180kmol/h，其组成为0.48(轻组分的摩尔分数，下同)。两组分的相对挥发度为2.5 ，回流比为2.0。要求塔顶产品浓度为0.95，塔底产品浓度为0.06，求（1）分凝器和全凝器的热负荷分别是多少？（2）再沸器的热负荷是多少？（3）理论上再沸器的最低热负荷是多少？已知塔顶蒸汽冷凝相变焓为22100kJ/kmol，塔底液体汽化相变焓为24200kJ/kmol习题6-34附图解：求冷凝器和再沸器的热负荷，

5、首先求出两者中的冷凝量和汽化量。（1）全凝器冷凝量全凝器热负荷：分凝器冷凝量：分凝器热负荷：（认为分凝器中的蒸汽和全凝器中的蒸汽冷凝潜热近似相等）（2）再沸器蒸发量：再沸器热负荷：（3）在产品产量和纯度要求一定的情况下，再沸器的热负荷取决于回流比R。R越小则热负荷越小。所以，再沸器的最小热负荷与最小回流比对应。饱和液体进料，最小回流比可计算如下：6-31某二元连续精馏塔，操作回流比为2.8，操作条件下体系平均相对挥发度为2.45。原料液泡点进料，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜采用间接蒸汽加热。原料液、塔顶馏出

6、液、塔釜采出液浓度分别为0.5、0.95、0.05（均为易挥发组分的摩尔分数）试求：（1）精馏段操作线方程；（2）由塔顶向下数第二板和第三板之间的汽、液相组成；（3）提馏段操作方程；（4）由塔底向上数第二和第三块板之间的汽、液相组成。解：（1）精馏段操作线方程：（2）由相平衡方程可得：（3）提馏段操作线方程推导：所以（4）由提馏段操作线方程可得：6-31用常压连续操作的精馏塔分离苯和甲苯混合液，已知进料含苯0.6（摩尔分数），进料状态是汽液各占一半（摩尔数），从塔顶全凝器中送出的馏出液组成为含苯0.98（摩尔

7、分数），已知苯-甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。试求：（1）进料的气、液相组成；（2）最小回流比。解：（1），进料状态为汽液各占一半（摩尔数）作易挥发组分的质量衡算：又有相平衡方程：联立求解，得，。所以，进料的液相组成为0.49，汽相组成为0.71。（2），线方程为：，联立求解和，可得交点坐标为，所以：6-32在常压连续精馏塔中分离二元理想混合物。塔顶蒸汽通过分凝器后，3/5的蒸汽冷凝成液体作为回流液，其浓度为0.86。其余未凝的蒸汽经全凝器后全部冷凝，并作为塔顶产品送出，其浓度为0.9（以上均为轻组分

8、的摩尔分数）。若已知操作回流比为最小回流比的1.2倍，泡点进料，试求：（1）第一块板下降的液体组成；（2）原料液的组成。解（1）回流比：由相平衡关系由精馏段操作线方程得：由相平衡方程可求得(2)原料液的组成因为，所以当采用泡点进料时，，即(a)(b)联立求解(a)、(b)式，可得所以6-31某二元混合物含易挥发组分为0.15（摩尔分数，下同），以饱合蒸汽状态状态加入精馏塔的底部（如附图所示），加料量