第一章 蒸馏.doc

第1章 蒸馏1.已知含苯0.5(摩尔分数)的苯甲苯混合液,若外压为99kPa,试求该搭液的泡点温度。苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。答:922.正戊烷 (C5H12)和正己烷（C6H14）的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa下该溶液的平衡数据。假设该溶液为理想溶液。习题2附表温度/KC5H12223.l233.0244.0251.0260.1275.1291.7309.3C6H14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9饱和蒸气压1.32.65.38.013.326.653.2101.3答：略3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度；(2)在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2的结果相比较。答:（1)m=4.51；(2)略4.在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+0.549答:(1)x=0.498,7=0.804；(2)x=0.509,y=0.7835.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为4000kg/h,组成为0.3(二硫化碳的质量分数,下同)。若要求釜液组成不大于0.05,馏出液回收率为88%。试求馏出液的流量和组成,分别以摩尔流量和摩尔分数表示。答:D=14.3kmoVh,h=0.976.在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水0.6(均为摩尔分数)的溶液,试求以下各种进料状况下的q值。(1)进料温度为40；(2)泡点进料；(3)饱和蒸气进料。常压下甲醇一水熔液的平衡数据列于本题附表中。习题6附表温度t液相中甲醇气相中甲醇温度t液相中甲醇气相中甲醇的摩尔分数的摩尔分数的摩尔分数的摩尔分数lO.O0.075.30.400.72996.4O0.13473.l0.50O.77993.50.040.23471.2O.060.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.10O.41866.00.900.95884.40.15O.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.01.078.0O.300.665答:(1)q=1.073；(2)q=1；(3)q=0、7.对习题6中的溶液,若原料液流量为100kmol/h,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04(以上均为易挥发组分的摩尔分数),回流比为2.5。试求产品的流量、精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸气流量。假设塔内气、液相均为恒摩尔流动。答:D=39.6kmol/h,L=99kmol/h,V=145.6kmol/h8.某连续精馏操作中,已知操作线方程式为:精馏段y=0.723x+O.263；提馏段y=1.25x-0.0187。若原料液于露点温度下进入精馏塔中,试求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。答:R=2.61,xD=0.95,xW=0.0748,xF=0.659.在常压连续精馏塔中,分离苯甲苯混合液。若原料为饱和液体,其中含苯0.5(摩尔分数,下同)。塔顶馏出液组成为0.9,塔底釜残液组成为0.1,回流比为2.0,试求理论板层数和加料板位置。苯甲苯混合液的平衡数据见例1-10。答:NT=8(包括再沸器)10.若原料液组成和热状况、分离要求、回流比及气液平衡关系均与习题9的相同,但回流温度为20,试求所需理论板层数。已知回流液体的泡点温度为83,平均汽化热为3.2104kJ/kmol,平均比热容为14O kJ/(kmol)。答:NT=7(包括再沸器)11.用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想提合液。原料液中含A 0.44,馏出液中含A 0.957(以上均为摩尔分数)。已知溶液的平均相对挥发度为2.5,最小回流比为1.63,试说明原料液的热状况,并求出q值。答:气液混合物,q=2/312.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100kmol/h,则原料液流量为多少?答:(1)R=1.593,Rmin=1.032；(2)F=198kmol/h13.在常压连续精馏塔内分离乙醇水、混合液,原料液为饱和液体,其中含乙醇0.15(摩尔分数,下同),馏出液组成不低于0.8,釜液组成为0.02,操作回流比为2。若于精馏段某一塔板处侧线取料,其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2,侧线产品为饱和液体,组成为0.60试求所需的理论板层数、加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例1-10。答:NT=11(包括再沸器),加料板为第9层,侧线取料口为第5层14.在常压连续提馏塔中分离含乙醇0.033(摩尔分数)的乙醇水由合液。饱和液体进料,直接蒸汽加热。若要求塔顶产品中乙醇回收率为99%,试求:(1)在理论板层数为无限多时,计算lmol进料所需蒸汽量。(2)若蒸汽量取为最小蒸汽量的2倍时,求所需理论板层数及两产品的组成。假设塔内气、液相为恒摩尔流动。常压下气液平衡数据列于本题附表中。习题14附表x00.00800.0200.02960.033y00.07500.1750.270.2500答:(l)Vmin=0.121mol/mol进料；(2)NT=5,xD=0.13515.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的液相组成分别为0.28、0.41和0.57,试求三层板中较低的两层的单板效率EmV。操作条件下苯一甲苯棍合攘的平衡数据如下:x 0.26 0.38 0.51y 0.45 0.60 0.72答:EmV2=73%,EmV3=67%16.在常压连续提馏塔中分离两组分理想、溶液。原料液加热到泡点后从塔顶加入,原料液组成为0.20(摩尔分数,下同)。提馏塔由蒸馏釜和一块实际板构成。现测得塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为80%,且馏出液组成为0.28,物系的相对挥发度为2.5。试求釜残液组成和该层塔板的板效率(用气相表示)。蒸馏釜可视为一层理论板。答:xw=0.094,EmV=65.5%17.在连续精馏塔中分离二硫化碳一四氯化碳棍合液。原料液在泡点下进入塔内,其流量为4000kg/h、组成为0.3(摩尔分数,下同)。馏出液组成为0.95,釜液组成为0.025。操作回流比取为最小回流比的1.5倍,操作压强为常压,全塔操作平均温度为61,空塔速度为0.8m/s,塔板间距为0.4m,全塔效率为50%。试求:（1）实际塔板层数；(2)两产品的质量流量；(3)塔径；(4)塔的有效高度。常压下二硫化碳一四氯化碳溶液的平衡数据见例1-44。答(1)Np=20；(2)D=730kg/h；(3)D=0.627m；(4)H=7.6m18.求习题17中冷凝器的热负荷和冷却水消耗量及再沸器的热负荷和加热蒸汽消耗量。假设热损失可忽略。已知条件如下:(1)塔的各截面上的操作温度为进料62、塔顶47、塔底75。回流液和馏出液温度为40。(2)加热蒸汽表压强为100KPa,冷凝水在饱和温度下排出。(3)冷却水进、出口温度分别为25和30。答:Qc=872300kJ/h,Wc42000kg/h,QB918500kJ/h,Wh=416kg/h19.若将含有苯、甲苯和乙苯的三组分混合液进行一次部分汽化,操作压强为常压,温度为120,原料液中含苯为0.05(摩尔分数),试分别用相平衡常数法和相对挥发度法求平衡的气液相组成。混合液可视为理想溶液。苯、甲苯和乙苯的饱和蒸气压可用安托因(Antoine)方程求算,即式中 t一一物系温度,；P一一-饱和蒸气压,KPa；A,B,C一一安托因常数。苯、甲苯和乙苯的安托因常数见本题附表。习题19附表安托因常数组分ABC苯6.0231206.35220.24甲苯6.0781343.94219.58乙苯6.0791421.91212.93答:略20.在连续精馏塔中,分离由A、B、C、D(挥发度依次下降)所组成的混合液。若要求在馏出液中回收原料液中95%的B,釜液中回收95%的C,试用亨斯特别克法估算各组分在产品中的组成。假设原料液可视为理想物系。