第六章习题 1)苯酚(CHOH)(A)和对甲酚(CH4(CH3)OH)(B)的饱和蒸汽压 数据为 温度苯酚蒸汽压对甲酚素汽压温度苯酚蒸汽/对甲酚蒸汽 PA kPa PB kPa ℃ 压 113.7 10.0 7.70 117.8 11.99 114.6 10.4 7.94 118.6 12.43 115.4 10.8 8.2 119.4 12.85 9.70 116.3 11.19 8.5 120.0 13.26 117.0 11.58 8.76 试按总压P=75mmHg(绝压)计算该物系的“tx-y”数据。此物系为理想物系。 x 2(x,y-mo1分率) Pa-p kP 113.710.0 7.70 1.0 114.6|10.4 7.94 0.8370.871 115.410.8 8.2 0.6920.748 116.3 11.19 8.5 0.5580.624 117.011.58 8.76 0.4400.509 117.811.99 9.06 0.3210.385 118.6|12.43 0.201 119.412.85 0.09520.122 120.013.26 10.0 0.0000.000 2)承第1题,利用各组数据,计算 ①在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度α,取各α的算术平均值α,算出α 对a1的最大相对误差。 ②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x”关系,算出由此法得 出各组y1值的最大相对误差。 解:①a,=(pg/pA),计算结果如下 113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0 1.2991.3101.3171.3161.3221.3231.3241.3251.326
第六章 习题 1） 苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压 数据为： 温度 t ℃ 苯酚蒸汽压 0 A p kPa 对甲酚蒸汽压 0 B p kPa 温度 t ℃ 苯酚蒸汽压 0 A p kPa 对甲酚蒸汽 压 0 B p kPa 113.7 10.0 7.70 117.8 11.99 9.06 114.6 10.4 7.94 118.6 12.43 9.39 115.4 10.8 8.2 119.4 12.85 9.70 116.3 11.19 8.5 120.0 13.26 10.0 117.0 11.58 8.76 试按总压 P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。此物系为理想物系。 解： （x，y — mol分率） P p x y p p P p x A A A A B B A 0 0 0 0 = − − = t 0 C pA 0 kPa pB 0 kPa xA xB 113.7 10.0 7.70 1.0 1.0 114.6 10.4 7.94 0.837 0.871 115.4 10.8 8.2 0.692 0.748 116.3 11.19 8.5 0.558 0.624 117.0 11.58 8.76 0.440 0.509 117.8 11.99 9.06 0.321 0.385 118.6 12.43 9.39 0.201 0.249 119.4 12.85 9.70 0.0952 0.122 120.0 13.26 10.0 0.000 0.000 2）承第 1 题，利用各组数据，计算 ①在 x=0 至 x=1 范围内各点的相对挥发度 αi，取各αi的算术平均值α，算出α 对αi的最大相对误差。 ②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—xi”关系，算出由此法得 出各组 yi值的最大相对误差。 解：① i =（p 0 B / p 0 A）i，计算结果如下： t 0 C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326
a=2a.=138最大误差=1318-129146% 1299 2)y1=1+( a x 1) a按1318计,结果如下: t113711461154116.3117.0117.8118.6119.4120.0 100.8370.6920.55804400.3210.201009520 y11.00.87110.7480.6250.5090.3840.2490.1220 最大误差=0384-0.385-260×103 0.385 3)已知乙苯(A)与苯乙烯(B)的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得: lnpA=160195-327947/(-5995) lnp=160193-332857/(-6372) 式中p的单位是mHg,T的单位是K。 问:总压为60mmHg(绝压)时,A与B的沸点各为多少℃?在上述总压和65℃ 时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率? 解:)令p4=P,算得的为A的沸点 Ln60=160195-327947/(T-5995) T4=33495K=618C pB=p,算得的內为B的沸点 Ln60=16.0193-332857/(T-63.72) Tg=342.85K=697°C 2)p=60mmHg,t=65C=338.15 Lnp4=160195-327947/(33815-5995) p°A=6881mmg LnpB=160193-338.57/(3315-6372) p°B=4892mm 60-48.92 68.81×0.557 =0.557y =0.639 6881-4892
1.46% 1.299 1.318 1.299 1.318 = − = = = 最大误差 n i 按 计，结果如下： （ ） ） 1.318 1 1 2 i i i x x y + − = t 0 C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 xi 1.0 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.0952 0 yi 1.0 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 最大误差= 3 2.60 10 0.385 0.384 0.385 − = − − 3）已知乙苯（A）与苯乙烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得： 式中 p 0的单位是 mmHg，T 的单位是 K。 问：总压为 60mmHg（绝压）时，A 与 B 的沸点各为多少℃？在上述总压和 65℃ 时，该物系可视为理想物系。此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率？ T K C Ln T p p t B T K C Ln T p p t A B B A A 0 0 0 0 342.85 69.7 60 16.0193 3328.57 / 63.72 334.95 61.8 60 16.0195 3279.47 / 59.95 1) = = = − − = = = = − − = （ ） 令 ，算得的 为 的沸点 （ ） 解：令 ， 算得的 为 的沸点 p mmHg Lnp p mmHg t C K A A 68.81 16.0195 3279.47 / 338.15 59.95 2 60 65 338.15 0 0 0 = = − − = = = （ ） ） ， 0.639 60 68.81 0.557 0.557 68.81 48.92 60 48.92 48.92 16.0193 3328.57 / 338.15 63.72 0 0 = = = − − = = = − − A A B B x y p mmHg Lnp （ ）
4)苯(A)和甲苯(B)混合液可作为理想溶液,其各纯组分的蒸汽压计算 式为 lgpA=6906-1211/+220.8) lgpB=6955-1345/(+2195) 式中p的单位是mg,t的单位是℃ 试计算总压为850mmHg(绝压)下含苯25%(摩尔百分率)的该物系混合液的泡 点 解:设t=10415°C Lgp°A=6906-1211/(10415+220.8 p'A=151ImmHg Lgp"B=6955-1345/(10415+2195) pB=629.9mmHg 850-6299 =025所设正确,泡点为104.15°C 1511-6299 5)试计算总压为760m(绝压)下,含苯0.37、甲苯0.63(摩尔分率) 的混合蒸汽的露点。若令该二元物系降温至露点以下3℃,求平衡的汽、液相摩 尔之比 解:l)设露点为102.25°C Lgpa=6906-12l1/(1025+220.8) 14367mmg Lgp B=6955-1345/(10225+2195 g 760-595.3 0.1957yg= 1436.7×0.1957031 1436.7-595.3 760 即所设正确,露点为102.25°C 2)P=760mmgt=102.25-3=9925C LgPA=6906-1211/9925+220.8) 图g
4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作为理想溶液，其各纯组分的蒸汽压计算 式为 式中 p 0的单位是 mmHg，t 的单位是℃。 试计算总压为 850mmHg（绝压）下含苯 25%（摩尔百分率）的该物系混合液的泡 点。 x C p mmHg Lgp p mmHg Lgp t C A B B A A 0 0 0 0 0 0 0.25 104.15 1511 629.9 850 629.9 629.9 6.955 1345/ 104.15 219.5 1511 6.906 1211/ 104.15 220.8 104.15 所设正确，泡点为 （ ） （ ） 解：设 = − − = = = − + = = − + = 5）试计算总压为 760mmHg（绝压）下，含苯 0.37、甲苯 0.63（摩尔分率） 的混合蒸汽的露点。若令该二元物系降温至露点以下 3℃，求平衡的汽、液相摩 尔之比。 C x y P mmHg LgP P mmHg LgP C A B B B A A 0 0 0 0 0 0 102.25 0.37 760 1436.7 0.1957 0.1957 1436.7 595.3 760 595.3 595.3 6.955 1345/ 102.25 219.5 1436.7 6.906 1211/ 102.25 220.8 1 102.25 即所设正确，露点为 （ ） （ ） 解：）设露点为 = = = − − = = = − + = = − + P mmHg LgP P mmHg t C A A 1325 6.906 1211/ 99.25 220.8 2 760 102.25 3 99.25 0 0 0 = = − + = = − = （ ） ）
LgPB=6955-1345/(9925+219.5) P B=543.7mmHg 760-543.7 0.2768 1325×0.2768 0.4826 1325-543.7 760 汽相的摩尔数0.37-0.2768 0.828 液相的摩尔数04826-0.37 6)有一苯(A)、甲苯(B)、空气(C)的混合气体,其中空气占2%,苯 与甲苯浓度相等(均指摩尔百分数),气体压强为760mmHg(绝压)。若维持压 强不变,令此三元物系降温至95℃,求所得平衡汽相的组成。A、B组分均服从 拉乌尔定律。已知95℃时?4=113m,p8=475mg 解:设原来混合气量为kmol,汽液平衡时汽相为 Vkmol,液相为 Akmal。 空气 0.02=yc· 苯 0.49=y4·V+(1-)x4(2) 760y4=1163x4 甲苯 7601-y4-yc)=475(1-xA)(4 由四个独立方程可解出 xa, ya, y,W个未知量 试差方法:设x经(3→y经(4)→y经(1→经(2)→x4→重设x 试差过程数据示例 0.38|0.3780.3770.376 算得的XA0.3240.3520.3630.373 解得:x4=0.376,y4=0.575,yc=00346,V=0.578kmol 7)常压下将含苯(A)60%,甲苯(B)40%(均指摩尔百分数)的混合液闪 蒸(即平衡蒸馏),得平衡汽、液相,汽相摩尔数占总摩尔数的分率一一汽化率 (1-q)为0.30。物系相对挥发度α=2.47,试求:闪蒸所得平衡汽、液相的浓 度 若改用简单蒸馏,令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同,问:馏出物中苯的平均浓 度为多少? 提示:若原料液、平衡液、汽相中A的摩尔分率分别以xr、x、y表示,则存在 如下关系:y=9xq-1)-x/(q-1)
0.828 0.4826 0.37 0.37 0.2768 0.4826 760 1325 0.2768 0.2768 1325 543.7 760 543.7 543.7 6.955 1345/ 99.25 219.5 0 0 = − − = = = = − − = = = − + 液相的摩尔数 汽相的摩尔数 （ ） A A B B x y P mmHg LgP 6）有一苯（A）、甲苯（B）、空气（C）的混合气体，其中空气占 2%，苯 与甲苯浓度相等（均指摩尔百分数），气体压强为 760mmHg（绝压）。若维持压 强不变，令此三元物系降温至 95℃，求所得平衡汽相的组成。A、B 组分均服从 拉乌尔定律。已知 95℃时 ， 。 试差过程数据示例： 试差方法：设 经（ ） 经（ ） 经（） 经（ ） 重设 由四个独立方程可解出 ， ， ， 四个未知量 甲苯 （ ） （ ） （ ） 苯 （ ） 苯 （ ） （ ） 空气 （） 解：设原来混合气量为 ，汽液平衡时汽相为 ，液相为 。 ‘ A A A A C A A C A C A A A A A C x y y V x x x y y V y y x y x y V V x y V kmol Vkmol Lkmol → → → → → − − = − = = + − = 3 4 1 2 760 1 475 1 4 760 1163 3 0.49 1 2 0.02 1 1 设 XA 0.38 0.378 0.377 0.376 算得的 X ‘ A 0.324 0.352 0.363 0.373 x y y V kmol 解得： A = 0.376， A = 0.575， C = 0.0346， = 0.578 7）常压下将含苯（A）60%，甲苯（B）40%（均指摩尔百分数）的混合液闪 蒸（即平衡蒸馏），得平衡汽、液相，汽相摩尔数占总摩尔数的分率——汽化率 （1-q）为 0.30。物系相对挥发度α=2.47，试求：闪蒸所得平衡汽、液相的浓 度。 若改用简单蒸馏，令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同，问：馏出物中苯的平均浓 度为多少？ 提示：若原料液、平衡液、汽相中 A 的摩尔分率分别以 xf、x、y 表示，则存在 如下关系：
解:)闪蒸 y=9x-(y,x为平衡汽,液相的摩尔分率) y=-0.70x/0.30+060/0.30=-2.3x+20 2.47: 1+(2.47-1) 解得x=0.539y=0.742 2)简单蒸馏 (w1/2)={Ln(x1/x2)+aLn(1-x2)/(1-x)]/(a-1 ={Ln0.60/0.539)+247L(1-0.539)/(1-0.60)]}/(247-1) 0.311 1/w2=1.365 (平均) (x1-x2)/(w1=w2) 0.60+(060-0.539)/(1365-1) 0.767 8)某二元物系,原料液浓度x=0.42,连续精馏分离得塔顶产品浓度x=0.95 已知塔顶产品中易挥发组分回收率η=0.92,求塔底产品浓度x。以上浓度皆指 易挥发组分的摩尔分率。 解:n=DxD/(Fx)即092=0.95D10.42F D/F=04067 且W/F=1-D/F=1-04067=0.5933 物料衡算式:Fx=DxD+称即xr=(D/F)xD+(W/F)x 代入数据:042=04067×095+0.5933xy xm=0.0567 9)某二元混合液含易挥发组分0.35,泡点进料,经连续精馏塔分离,塔顶 产品浓度x=0.96,塔底产品浓度x=0.025(均为易挥发组分的摩尔分率),设 满足恒摩尔流假设。试计算塔顶产品的采出率D/F。 若回流比R=3.2,泡点回流,写出精馏段与提馏段操作线方程 解:l)按杠杆规则 D/F=(x-x)/(x-x) =(0.35-0.025)/(096-0.025) 0.3476
0.767 0.60 0.60 0.539 / 1.365 1 / / 1.365 0.311 { [ 0.60 / 0.539 2.47 [ 1 0.539 / 1 0.60 ]}/ 2.47 1 / { / [ 1 / 1 ]}/ 1 2 0.539 0.742 1 2.47 1 2.47 0.70 / 0.30 0.60 / 0.30 2.33 2.0 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 = = + − − = + − − = = = + − − − = + − − − = = + − = = − + = − + − − − = （ ）（ ） （平均） （ ）（ ） （ ） （ ）（ ） （ ） （ ） （ ） （ ）（ ） （ ） ）简单蒸馏 解得 （ ） （ ， 为平衡汽，液相的摩尔分率） 解：）闪蒸 y x w x x w w w w Ln Ln Ln w w Ln x x Ln x x x y x x y y x x y x q x x q q y f 8）某二元物系，原料液浓度 xf=0.42，连续精馏分离得塔顶产品浓度 xD=0.95。 已知塔顶产品中易挥发组分回收率η=0.92，求塔底产品浓度 xw。以上浓度皆指 易挥发组分的摩尔分率。 0.0567 0.42 0.4067 0.95 0.5933 / / / 1 / 1 0.4067 0.5933 / 0.4067 / 0.92 0.95 / 0.42 = = + = + = + = − = − = = = = W W f D W f D W D f x x Fx Dx Wx x D F x W F x W F D F D F Dx Fx D F 代入数据： 物料衡算式： 即 （ ） （ ） 且 解： （ ） 即 9）某二元混合液含易挥发组分 0.35，泡点进料，经连续精馏塔分离，塔顶 产品浓度 xD=0.96， 塔底产品浓度 xw=0.025（均为易挥发组分的摩尔分率），设 满足恒摩尔流假设。试计算塔顶产品的采出率 D/F。 若回流比 R=3.2，泡点回流，写出精馏段与提馏段操作线方程。 0.3476 0.35 0.025 / 0.96 0.025 / / 1 = = − − = − − （ ）（ ） （ ）（ ） 解：）按杠杆规则 D F x x x x
2)精馏段操作线方程 R R+1R+1 =3.2x/(32+1+096/(32+1 0.762x+0.22 提馏段操作线方程:y=(L’)x-(W/)xn 7F=RD+gF=[R (D/F)+gF =V-(1-q)F=V-(R+1)(D/F)F W=(1-D/F)F R(D/F)+q 1-D/F (R+1)(D/F)(R+1)(D/F) 3.2×0.3476+1 1-0.3476 (3.2+1)×0.3476(3.2+1)×0.3476 1447x-00112 10)某二元混合物含易挥发组分0.24,以热状态参数q=0.45的汽、液混合 物状态进入连续精馏塔进行分离。进料量为14.5kmol/h,塔顶产品浓度x-=0.95, 塔底产品浓度x=0.03。若回流比R=2.8,泡点回流,提馏段L’V’为多少?试 计算塔顶全凝器的蒸汽冷凝量及蒸馏釜的蒸发量。以上浓度皆指易挥发组分的摩 尔分率 解:D/F=(r-xn)/(xD-x)=(0.24-003)1(095-003)=02283 L'=L+gF=R(D/F)F+ gF=[R (D/F)+qF I=V-(1-q)F=(R+1)(D/F)F-(1-q)F=[R+1)(D/F)-(1-q)F L' [R (D/F)+qF 2.8×0.2283+045 3.43 ′[R+1)(D/F)-(1-q)]F(28+1)×0.2283-(1-0.45) 全凝器内蒸汽冷凝量:=(R+1)D=(28+1)×02283×145=12.58kmol/h 釜的蒸发量:=[R+1)(D/F)-(1-q]F =[(28+1)×0.2283-(1-045)]×145 4.604kmol/h 11)用常压精馏塔连续分离苯和甲苯混合液。进料中苯的摩尔分率为0.30。 操作条件下苯的汽化潜热为355kJ/kg。试求以下各种情况下的q值:①进料温 度为25℃;②98.6℃的液体进料;③98.6℃的蒸汽进料。 苯~甲苯体系在常压下的部分汽液平衡数据如下 「温度t,℃110.6 102.2 98.6 95.2 液相组成,x 0.000 0.2000.3000.397 汽相组成,y 0.000 0.370 0.500 0.618
1.447 0.0112 3.2 1 0.3476 1 0.3476 3.2 1 0.3476 3.2 0.3476 1 1 / 1 / 1 / / 1 / 1 1 / [ / ] / / 0.762 0.229 3.2 / 3.2 1 0.96 / 3.2 1 1 1 2 = − + − − + + = + − − + + = = − = − − = − + = + = + = + = − = + = + + + + + + = x x x R D F D F x R D F R D F q y W D F F V V q F V R D F F L L qF RD qF R D F q F y L V x W V x x x R x x R R y W W D （ ） （ ） （ ）（ ） （ ）（ ） （ ） （ ） （ ） （ ）（ ） （ ） 提馏段操作线方程： （ ’ ’） （ ’） （ ） （ ） ）精馏段操作线方程： ’ ‘ 10）某二元混合物含易挥发组分 0.24，以热状态参数 q=0.45 的汽、液混合 物状态进入连续精馏塔进行分离。进料量为 14.5kmol/h，塔顶产品浓度 xD=0.95， 塔底产品浓度 xw=0.03。若回流比 R=2.8，泡点回流，提馏段 L’/V’为多少？试 计算塔顶全凝器的蒸汽冷凝量及蒸馏釜的蒸发量。以上浓度皆指易挥发组分的摩 尔分率。 kmol h V R D F q F V R D kmol h R D F q F R D F q F V L V V q F R D F F q F R D F q F L L qF R D F F qF R D F q F D F z x x x f w D W 4.604 / [ 2.8 1 0.2283 1 0.45 ] 14.5 [ 1 / 1 ] 1 2.8 1 0.2283 14.5 12.58 / 3.43 2.8 1 0.2283 1 0.45 2.8 0.2283 0.45 [ 1 / 1 ] [ / ] 1 1 / 1 [ 1 / 1 ] / · [ / ] / / 0.24 0.03 / 0.95 0.03 0.2283 = = + − − = + − − = + = + = = + − − + = + − − + = = − − = + − − = + − − = + = + = + = − − = − − = （ ） （ ） 釜的蒸发量： （ ）（ ）（ ） 全凝器内蒸汽冷凝量： （ ） （ ） （ ）（ ）（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ）（ ） （ ） （ ）（ ）（ ） （ ） （ ） 解： （ ）（ ）（ ）（ ） 11）用常压精馏塔连续分离苯和甲苯混合液。进料中苯的摩尔分率为 0.30。 操作条件下苯的汽化潜热为 355kJ/kg。试求以下各种情况下的 q 值：①进料温 度为 25℃；②98.6℃的液体进料；③98.6℃的蒸汽进料。 苯～甲苯体系在常压下的部分汽液平衡数据如下： 温度 t，℃ 110.6 102.2 98.6 95.2 液相组成，x 0.000 0.200 0.300 0.397 汽相组成，y 0.000 0.370 0.500 0.618
解:①原料液的汽化潜热 rm=0.30×380kJ(kg7&kg/mol)+07×~35kJ kg /mol =8892+22862=31754kJ/mol 由附表可知xr=0.30时,液体的泡点为986℃,则 平均温度t 25+986 =618℃=33495K 查教材附录得618℃下苯和甲苯的比热为184kJ(kgK), 故原料液的比热为:Cp=1.84×0.3×78+1.84×0.7×92 Cp4t1+rm161552×(986-25)+31754 1374 31754 ②属饱和液体进料q2=1 ③属饱和蒸汽进料q3=0 12)已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料,操作线方程分别如下: 精馏线y=0.7143x+0.2714 提馏线y=1.25x-001 试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率 解:由精馏线得:R 07143,R=2.500 由提馏线得 =02714,xD=0.9499≈0.950 提馏线斜率 V′(R+)D-(1-q)F 125,得F=1.5D F-D 提馏线截距 001 =001,得xw=004 R+I)D-F 由FxF=DxD+Wxw得 (F-D)Xw D D 095 001 15 =0647
解：①原料液的汽化潜热 rm= 0.30380kJ/(1kg/78kg/mol)＋ 0 7 355 1 92 . / kJ kg kg mol = 8892＋22862 = 31754 kJ/mol 由附表可知 xf = 0.30 时，液体的泡点为 98.6℃，则 平均温度 t m = + = 25 98 6 2 618 . . ℃= 334.95 K 查教材附录得 61.8℃下苯和甲苯的比热为 1.84kJ/(kgK)， 故原料液的比热为：Cp = 1.840.378＋1.840.792 = 161.552 kJ/(kmolK) ∴ ( ) q C t r r p m m 1 1 161552 98 6 25 31754 31754 = 1374 + = − + = . . . ②属饱和液体进料 q2 = 1 ③属饱和蒸汽进料 q3 = 0。 12）已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线方程分别如下： 精馏线 提馏线 试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。 解：由精馏线得： R R + = 1 0.7143，R = 2.500 由提馏线得： x R D + = 1 0.2714 ，xD = 0.9499≈0.950 提馏线斜率 ( ) ( ) = + + − − = L V L qF R 1 D 1 q F 1.25 ，得 F = 1.5D 提馏线截距 W V xW = 0.01， ( ) F D R D F xW − + − = 1 0.01 ，得 xW = 0.04 由 FxF = DxD＋WxW 得： x Dx F D x F D F x D F f x D W = D W + − = + − ( ) 1 = + − = + − D D x D D D xW 15 1 15 0 95 15 1 1 15 0 01 . . . . . . = 0.647
13)用一连续精馏塔分离甲醇和水的混合物,进料量为100kmol/h,进料中 甲醇的摩尔分率为0.10,以饱和蒸汽形式连续进入塔底。要求塔顶产品中甲醇 含量为0.90,塔釜产品中甲醇含量为0.05。试求:①该精馏塔操作回流比及塔 内的液汽比;②塔顶全凝器的蒸汽冷凝量。 解:①FXr=DxD+(F-Dw 0.1-00 D=F D-X=100 5.882 moli 09-005 V=F=100 kmol/ 由V=(R+1)D得R D 5882 RD 16 0.941 (R+1)D16+1 ②塔顶全凝器蒸汽冷凝量 L 14)以连续精馏分离正庚烷(A)与正辛烷(B)。已知相对挥发度α=2.16 原料液浓度Z=0.35(正庚烷的摩尔分率,下同),塔顶产品浓度x=0.94,加料 热状态q=1.05,馏出产品的采出率D/F=0.34在确定回流比时,取2/m=140。 设泡点回流。试写出精馏段与提馏段操作线方程。 解:1)计算R和R 平衡线方程:y=ax/1+(a-1)x]=2.6x/(1+1.16x) 9线方程:y=qx/q-1)-=(q-1)=1.05x/05-0.35/005 2lx-7 二线交点:x。=0.3594y。=0.5476 0.94-0.5476 =2.085 R=140R=1.40×2085=29 2)精馏段操作线方程: L'=L+gF=R(d/F) F+g=[(r (d/F)+q]F =V-(1-q)F=(R+1)(D/F)F-(1-q)F =[(R+1)(D/F)-(1-q]F
13）用一连续精馏塔分离甲醇和水的混合物，进料量为 100kmol/h，进料中 甲醇的摩尔分率为 0.10，以饱和蒸汽形式连续进入塔底。要求塔顶产品中甲醇 含量为 0.90，塔釜产品中甲醇含量为 0.05。试求：①该精馏塔操作回流比及塔 内的液汽比；②塔顶全凝器的蒸汽冷凝量。 解：①Fxf = DxD＋(F－D)xW D F x x x x f w D w = − − = − − 100 = 01 0 05 0 9 0 05 5882 . . . . . kmol/h V = F = 100 kmol/h 由 V = (R+1)D 得 R V D = − 1 = − 100 5882 1 16 . L V RD R D = + = + = ( ) . 1 16 16 1 0 941 ②塔顶全凝器蒸汽冷凝量 V = 100 kmol/h 14）以连续精馏分离正庚烷（A）与正辛烷（B）。已知相对挥发度α=2.16， 原料液浓度 Zf=0.35（正庚烷的摩尔分率，下同），塔顶产品浓度 xD=0.94，加料 热状态 q=1.05，馏出产品的采出率 D/F=0.34。在确定回流比时，取 。 设泡点回流。试写出精馏段与提馏段操作线方程。 1.40 1.40 2.085 2.92 2.085 0.5476 0.3594 0.94 0.5476 0.3594 0.5476 21 7 / 1 / 1 1.05 / 0.05 0.35 / 0.05 /[1 1 ] 2.16 / 1 1.16 1 min min * min = = = = − − = − − = = = = − = − − − = − = + − = + R R y x x y R x y x q y qx q z q x y x x x x R R e e D e e e f 二线交点： 线方程： （ ） （ ） 平衡线方程； （ ） （ ） 解：）计算 和 R D F q F V V q F R D F F q F L L qF R D F F qF R D F q F [ 1 / 1 ] 1 1 / 1 / [ / ] 2 （ ）（ ）（ ） （ ） （ ）（ ） （ ） （ ） （ （ ） ）精馏段操作线方程： = + − − = − − = + − − = + = + = + V L F xD xf q=0 xw
又FZ=Dx0+W 即Z=(D/F)xn+(W/F) Wxm=0.0304F 提馏段操作线方程 y=(L'/V)x-(W/V)xp IR(D/F)+qF 0.0304 (R+1)(D/F)-(1-q]F(R+1(D/F)-(1-q 2.92×0.34+1.05 0.0304 (292+1)×0.34-(1-1.05)(2.92+1)×0.34-(1-1.05) =1477x-0.0220 且xm=00304(F/W)=0.0304/(1-D/F)=0.0304/(1-0.34)=0.046 15)承第14题,按最佳加料板位置加料,试用作图法求总理论板数,并指 明加料板的序号。 解:又作图知,总理论板数为13.4块,第7块为加料板。(图略) 16)承第14题,试用逐板计算法计算离开塔顶第2块塔板的液体浓度x2 精馏段操作线方程:y=0.745x+0.240……① 平衡线方程: y/a-(a-1)y]…(2) 计算顺序:已知y经(2)→x经(1→y2经(2)→x2 y1=0.94 0.94 0.8788 2.16-(2.16-1)×0.94 y2=0.745×0.8788+0.240=0.8947 0.8947 0.7973 2.16-1.16×0.8947 17)承第14题,试用快速估算法计算总理论板数和确定加料板序号。 解:(1)总理论板数
（ ）（ ）（ ） （ ）（ ）（ ） （ ） （ ） （ ） 提馏段操作线方程： 又 即 （ ） （ ） R D F q x R D F q F R D F q F y L V x W V x Wx F FZ Dx Wx Z D F x W F x W W f W f D W + − − − + − − + = = − = = + = + 1 / 1 0.0304 [ 1 / 1 ] [ / ] / / 0.0304 / / 0 0.0304 / 0.0304 / 1 / 0.0304 / 1 0.34 0.046 1.477 0.0220 (2.92 1) 0.34 (1 1.05) 0.0304 (2.92 1) 0.34 (1 1.05) 2.92 0.34 1.05 = = − = − = = − + − − − + − − + = 且x （F W） （ D F） （ ） x x W 15）承第 14 题，按最佳加料板位置加料，试用作图法求总理论板数，并指 明加料板的序号。 解：又作图知，总理论板数为 13.4 块，第 7 块为加料板。（图略） 16）承第 14 题，试用逐板计算法计算离开塔顶第 2 块塔板的液体浓度 x2。 解： 0.7973 2.16 1.16 0.8947 0.8947 0.745 0.8788 0.240 0.8947 0.8788 2.16 2.16 1 0.94 0.94 0.94 2 1 2 /[ 1 ] 2 0.745 0.240 1 2 2 1 1 1 1 2 2 * = − = = + = = − − = = → → → = − − = + x y x y y x y x x y y y x （ ） 计算顺序： 已知 经（ ） 经（） 经（ ） 平衡线方程： （ ） （ ） 精馏段操作线方程： （） 17）承第 14 题，试用快速估算法计算总理论板数和确定加料板序号。 解：（1）总理论板数
3[(.”0-)(— N Lga ls0941-0046 l-0.940.046 6 75 R-Rmn292-2.085 R+1 查吉利蓝图,得m=045即 =045 N+1 解得 N=1447(包括蒸馏釜) (2)精馏段理论板数 8(,09 1-0.35 小、436821353y n=0.45即 N-4.736 0.45 N"+1 解得 N"=8.77 18)以常压操作的连续精馏塔分离“乙醇~水”溶液。原料液含乙醇0.10 (摩尔分率,下同),进料热状态q=1.10,塔顶产品浓度0.80,釜液浓度0.001 塔顶用全凝器,泡点回流,塔底用蒸馏釜,间接加热,操作回流比为最小回流比 的2.0倍。试用作图法求总理论板数和确定加料板序号。 解:根据教材附录数据作“y-x”图
解得 （包括蒸馏釜） 查吉利蓝图，得 即 14.47 0.45 1 7.51 0.45 1 0.213 2.92 1 2.92 2.085 1 7.51 2.16 )] 0.046 1 0.046 )( 1 0.94 0.94 [( )] 1 )( 1 [( min min min = = + − = + − = + − = + − = − − = − − = N N N N N N R R R Lg Lg Lg x x x x Lg N W W D D （2）精馏段理论板数 8.77 0.45 1 4.736 0.45 1 4.376 2.16 ] 0.35 1 0.35 1 0.94 0.94 [ ] 1 1 [ min min = = + − = + − = − − = − − = N N N N N N Lg Lg Lg x x x x Lg N f f D D 解得 即 （ ）（ ） （ ）（ ） 18）以常压操作的连续精馏塔分离“乙醇～水”溶液。原料液含乙醇 0.10 （摩尔分率，下同），进料热状态 q=1.10，塔顶产品浓度 0.80，釜液浓度 0.001。 塔顶用全凝器，泡点回流，塔底用蒸馏釜，间接加热，操作回流比为最小回流比 的 2.0 倍。试用作图法求总理论板数和确定加料板序号。 解：根据教材附录数据作“y-x”图