(09)第九章 蒸馏

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1、第九章蒸馏1．在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为=107.6kPa及＝41.85kPa，取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。解：本题可用露点及泡点方程求解。解得kPa本题也可通过相对挥发度求解由气液平衡方程得2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100kPa和10kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A）和甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系为式中p﹡的单位为kPa，t的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，

2、100kPa和10kPa对应的泡点分别取94.6℃和31.5℃）解：本题需试差计算（1）总压p总＝100kPa初设泡点为94.6℃，则得kPa同理kPa14或则（2）总压为p总＝10kPa通过试差，泡点为31.5℃，=17.02kPa，＝5.313kPa重要结论：随压力降低，α增大，气相组成提高。3．在100kPa压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。解：（1）平衡蒸馏（闪蒸）依题

3、给条件则由平衡方程联立两方程，得y=0.735，x=0.4045kmol=44kmol（2）简单蒸馏kmolkmol即解得xW=0.378514重要结论：简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100kmol/h。已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。解：（1）馏出液的流量和苯的收率（2）馏出液的最大可能流量当ηA=100%时，获得最大可能流量，即5．

4、在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100kmol/h，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。解：（1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得kmol/h=54.55kmol/hkmol/h=45.45kmol/h（2）精馏段操作线方程14（3）提馏段的液相负荷6．在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为60kmol/h，其组成

5、为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92℃。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q值和提馏段的气相负荷。（1）40℃冷液进料；（2）饱和液体进料；（3）饱和蒸气进料。已知：原料液的汽化热为371kJ/kg，比热容为1.82kJ/(kg·℃)。解：由题给数据，可得（1）40℃冷液进料q值可由定义式计算，即（2）饱和液体进料此时q=1（3）饱和蒸气进料q=0三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V′最小。7．在连续操作的精馏塔

6、中分离两组分理想溶液。原料液流量为50kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.238；q线方程为y=2-3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；（4）提馏段操作线方程。解：（1）操作回流比及馏出液组成由题给条件，得14及解得R=3，xD=0.9522）进料热状况参数及原料液组成由于及解得q=0.75（气液混合进料），xF=0.5（3）两操作线交点的坐标值xq及yq联立操作线及q线两方程，即解得xq=0.4699及yq=0.5

7、903（4）提馏段操作线方程其一般表达式为式中有关参数计算如下：kmol/h=25.32kmol/hkmol/h=111.54kmol/hkmol/h=86.22kmol/h则8．在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。习题8附表x00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01400.1150

8、.2140.3810.5130.6210.7110.7870.8520.9080.9571.0习题8附图在x