化工原理蒸馏习题详解

蒸馏练习下一本书的第一章升华概念1.整改原则2.简单的方法3.液体泄漏4.板式塔和填料塔公式全塔物料平衡例1-4，精馏段和汽提段的操作线方程，q线方程，相平衡方程，理论塔板数和进料板位置通过逐板计算方法计算(完整的手工计算过程)进料加热条件对汽液流动的影响2.如果连续蒸馏塔顶部和底部的产品摩尔流量分别为D和W，则蒸馏段的液气比总是小于1，汽提段的液气比总是大于1。这个陈述正确吗？当涉及到全回流时，这种说法是正确的吗？为什么？正确。这种说法在全回流中是不正确的。因为，D=W=0，这是液汽比的极限值，即4.简要描述有哪些特殊的矫正方法？它们的功能是什么？1.恒沸蒸馏和萃取蒸馏。对于形成恒沸物质的系统，可以通过添加第三种组分作为夹带剂来形成新的恒沸系统，从而使原始溶液易于分离。对于相对挥发性非常低的物质，可以加入第三种组分作为萃取剂，以显著改变原始组分的相对挥发性，并使它们易于分离。5.恒沸精馏原理6.试着画出板式塔的负荷性能图，并指出每条极限负荷曲线的物理意义，指出板式塔的合适操作区域，其中区域是合适的操作区域。(5分)1.泄漏线(气体流量下限线)(1分钟)2.夹带线(气流上限线)(1分)3.液体流量下限线(1分钟)4.液体流量上限线(1分钟)5.洪水(1分)最合适的区域是五行相交的区域。7.进料热条件参数8.平衡蒸馏原理9.洪水的定义及预防措施10.简要描述求解理论板层数的简单方法的主要步骤。什么是理想的系统？四个计算问题1.用精馏塔分离苯-甲苯溶液(=2.5)。进料为气液混合物，气相占50%(摩尔分数，下同)，苯占进料混合物的0.60%。目前，塔顶和塔底的产品组成要求分别为0.95和0.05。回流比是最小回流比的1.5倍。从顶部冷凝器获得的冷凝液完全回流。未冷凝的蒸汽通过冷凝冷却器后用作产品。试着找出：塔顶和塔底的产品分别是进料量的多少倍？(2)塔顶第一个理论塔板上升的蒸汽成分是什么？2.连续蒸馏塔的操作线方程分别为：蒸馏段；蒸馏部分：将进料设定为泡点液体，并尝试找出在上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。3.苯和甲苯的二元混合溶液在连续精馏塔中分离。进料液体的流速为5000千克/小时，组成为苯0.3(质量分数，下同)。塔顶馏出物中苯的回收率为88%，塔底苯含量不高于0.05。计算馏出物和底部残余物的摩尔流速和摩尔组成。(苯的相对分子量为78，甲苯为92)解决方案：(5分)(1)顺便问一下(2)再次(3)可以同时获得(1)、(2)和(3):W=39.5公里/小时D=17.8公里/小时XD=0.952 (10分)4.用连续精馏塔分离二元混合液。原液流速为300kmol/h，加入露点(饱和蒸汽)，进料浓度为0.5，塔顶馏出物浓度为0.95，釜内残渣浓度为0.1(以上为挥发性组分的摩尔分数)。在操作条件下，相对挥发度为2.0，塔顶采用全冷凝器，泡点回流。已知回流比是最小回流比的1.29倍。尝试找到：(1)最小回流比Rmin；(2)离开第二层理论塔板的液体浓度(从塔顶开始计算)。5.用精馏塔分离二元混合物。是的6.在常压连续精馏塔中，两种组分的理想溶液是分离的。系统的平均相对挥发度为2，馏出物的组成为0.94(挥发性组分的摩尔分数，下同)，釜残液的组成为0.04，釜残液的流速为150 Kmol/h，回流比是最小回流比的1.2倍，已知的Q线方程为Y=6x-1.5。计算：1最小回流比；2精馏段操作线方程；3.汽提段操作线方程。1.Q线方程与交点的坐标为(xq，yq)必须2.精馏段操作线方程如下：1.必须全塔材料常数计算：代入数值计算汽提段的操作线为，汽提段的操作线与代入值的方程为：7.氯仿和四氯化碳的混合溶液在连续精馏塔中分离。在精馏塔的理论塔板数N处，进入塔板的气相组成为0.91(摩尔分数，下同)，流出塔板的液相组成为0.89，物质体系的相对挥发度为1.6，精馏段的液气比为2/3(摩尔比)。尝试找出：(1)从板块n上升的蒸汽成分？(2)流入板n的液相组成？(3)如果是泡点回流，计算回流比并写出精馏段操作线方程？解决方案：1)当精馏操作达到平衡时：2)由物料平衡方程：获取：3)获得L/D=R=28.用精馏塔分离二元混合物，精馏段的操作线方程为y=0.750.205，汽提段的操作线方程为Y=1.415x-0.041，找到：1.回流比R，顶部组分XD，底部残留物组分XW。2.当XF=0.37且馏出物D=120千摩尔/小时时，获得所需的进料速率F。3.到那时必须汽提段的操作线方程穿过(xW，xW)点，即xw=1.415xw-0.041，xw=0.12.也就是我能理解。9.苯-甲苯溶液在常压下通过板式精馏塔分离。塔顶是一个全冷凝器。塔底由间接蒸汽加热。相对挥发度a=2.50，进料速率为140kmol/h，进料组合物xF=0.5(摩尔分数)，进料饱和液体。塔顶馏出物中苯的回收率为0.98，塔底采出液中甲苯的回收率为0.95，汽提段的液汽比L/V为5/4。计算：(1)塔顶馏出物组成xD和釜液组成XW；(2)写出剥离段的操作线方程；(3)塔的操作回流比和最小回流比(4)尝试找出从塔底最后一个塔盘流出的液体成分。解决方案 (1)根据主题，塔顶回收率是已知的。塔底回收率整个塔的物料平衡包括同步(1)(2)(3)(4)解决方案(5分)(2)汽提段的操作线方程为已知，因为所以有，因为，所以有也就是说，得到回流比R=2.77，因此有因此，汽提段的操作线方程为(3)计算了回流比由于进料热条件参数q=1，q线和平衡线交点的横坐标为，交点的纵坐标为所以有我能理解。(3)再沸器相当于理论水平，即釜内产生的气相组成yW和xW处于平衡关系，满足相平衡方程。进入再沸器的液相组成xn和yn应符合汽提段的操作线方程，即获得(5分)10.在连续精馏塔中分离组成为0.5(挥发性组分的摩尔分数，下同)的双组分理想溶液。原料液在泡点下进入塔内。塔顶采用冷凝器和全冷凝器。分馏器向塔提供组成为0.88的回流液体，全冷凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出物中挥发性成分的回收率为96%。如果塔顶第一个塔板的液相组成为0.79，试着找出：(1)操作回流比和最小回流比；(2)如果馏出液体积为100千摩尔/升，进料液体的流速是多少？11.试找出：(1)汽提段的操作线方程；(6分)(2)当从塔顶第一个塔板落下的液相组成为0.90时，气相无杂音塔板效率。(6分)Iv .计算问题：(12分)解：(1)(6分)整流段工作线方程为获得：(2分)从物质平衡方程来看：获得：(2分)从饱和蒸汽进料q=0，然后(1分)蒸馏段操作线方程(1分钟)(2)(6分)气相无杂音板的效率对于第一个板，(2分)Y1 (1分)实际增长(2分)(1分)在常压连续蒸馏塔中分离理想二元混合物。已知进料速率为100 kmol/h，其组成为0.55(摩尔分数，下同)；釜内残液流量为45千摩尔/小时，组成为0.05；进料为泡点进料；塔顶采用全冷凝器，泡点回流，操作回流比是最小回流比的1.6倍。系统的平均相对波动性为2.0。(1)计算挥发性组分的产率；(5分)(2)计算整流段工作线方程。(10分)溶液：已知为f=100 kmol/h，xf=0.55，w=45 kmol/h，xw=0.05，d=55 kmol/h。(1)挥发性成分的产量所以：(2分)(3分)(2)泡点加料相对挥发度平衡线方程：(2分)进给xF=0.55，(2分)在最小回流比时，(2分)因此；实际回流比：(2分)整流段工作线方程：(2分)(20: 08)在连续蒸馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔底由间接蒸汽加热，塔顶采用全冷凝器，泡点回流。进料含35%(摩尔分数，下同)苯，进料速率为100kmol/h，以饱和蒸汽状态进入塔中部。塔顶馏出物体积为40克分子/小时，要求塔底苯浓度不高于5%，回流比R=1.54分钟，系统相对挥发度为2.5。试着找出：(1)回流比r；(2)精馏段和汽提段的操作线方程；(3)假定塔顶第一个实际塔板的无杂音塔板效率以液相组成表示为0.54，得到离开塔顶进入第一个实际塔板的第二个实际塔板的气相组成；(4)如果塔的再沸器可视为一个理论塔板，找出进入再沸器的液体组成。(研究生入学考试20: 05)一个双组分系统由一个连续精馏塔分离。进料液体的组成为0.20(摩尔分数，下同)，流速为150千摩尔/小时。根据工艺要求，塔顶装有冷凝器，部分冷凝液作为回流液进入塔内，部分作为产品D2，来自冷凝器的气相由全冷凝器冷凝为产品D1。要求产品D1的组成不小于0.9，塔底残液的组成不大于0.05。在操作中，L/D1=1.5，D2/D1=1/4，物质系统的相对波动性为2.47。流程图如图所示。试着找出：(1)馏出物流D1和D2和上升的蒸汽流V1的第一个理论板在塔顶？(2)精馏段操作线方程和塔顶第一个理论塔板上升蒸汽的组成？(3)如果塔顶只装有一个全冷凝器，在全回流操作时，测量相邻两块板的下降液体的组成分别为0.82和0.75，以找出下一块板的气相无杂音板效率？(20分，06考研)用n块理论塔板在精馏塔中分离苯-甲苯混合溶液。进料速率F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分数xF=0.45，为泡点进料，进料板为第四个理论板(从上到下计算)，塔底上升蒸汽速率V=140kmol/h，回流比R=2.11。塔顶流出物中苯的摩尔分数已测量为xD=0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度为2.47。试求：(1)精馏段和汽提段的操作线方程；(2)离开第一至第四理论塔板的苯的液相组成；(3)进