精馏例题讲解

精馏

[例1] 当分离要求和回流比一定时， 进料的q值最小，此时分离所需的理论板数 。

[解题思路] 5种进料状况中的q值是依过冷液体、饱和液体、气—液混合和蒸气和过热蒸气顺序由大变小的，这是由热状况参数q的定义确定的。

由定义可见，在Iv、I L为定值的情况下，原料的原状态焓值越低，q值越大。q值的改变使提馏段操作线与平衡曲线间的距离发生变化。当q值减小时，两线靠近，故所需理论板数增多。

[答案] 过热蒸气，最多

[例2] 精馏操作的依据是 。精馏操作得以实现的必要条件包括 和 。

[解题思路] 精馏操作的依据只能是各组分间挥发度的差异或者说相对挥发度不等于1，而不可认为是各组分间沸点的不同。对于纯组分，当压力一定时，沸点低者挥发性大。但对于混合溶液，由于一个组分的挥发性受其他组分的影响，故不能仅从沸点或蒸气压大小来判断其挥发性能，为此，组分的挥发度是用蒸气压与液相摩尔分数的比值来表示的。而在有些物系中，各组分沸点虽存在差异，但在恒沸组成处，相对挥发度为1，不能用普通的精馏方法分离。

塔内始终有逆向流动的液、气两股物流是实现精馏的必要条件，但并不意味塔顶必须有液相回流，塔底必须有产生回流蒸气的再沸器。例如：将液态原料自塔顶加入，将气态原料自塔底加入或将饱和蒸气直接加入塔底等情况，均可替代回流作用。

[答案] 混合液中各组分的挥发度的差异；自塔顶向下的液流；自塔底向上的气流

[例3] 若精馏塔塔顶某块理论板上气相露点为t1，液相泡点为t2；塔底某块理论板上气相露点为t3，液相泡点为t4。将4个温度间的关系用“＞”、“＝”、“＜”表示为 。

[解题思路] 精馏塔内塔底压力大于塔顶压力．故塔底温度高于塔顶温度；同一块理论板上，当气、液两相达成平衡时，温度一致。

[答案]

[例4] 当增大操作压力时，精馏过程中物系的相对挥发度度 ，塔顶温度 ，塔釜温度 。

[解题思路] 同一物系，总压越高，物系中各组分的沸点及混合物的泡点越高。物系中各组分的饱和蒸气压也随总压升高而升高，由于轻组分的饱和蒸气压上升的速率低于重组分的饱和蒸气压上升的速率，故各组分的挥发度差异变小。

[答案] 减小；增加；增加

[例5] 某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成(以摩尔分数表示，下同)为0.625，则下层塔板的气相组成为

[答案] 0.4

[例6] 连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越 ，若进料气液比 为l：4(摩尔分数)时，则进料热状况参数q为 。

[解题思路] 若进料气液比为1:4，则液相占总进量的比率为4/(1+4)＝0.8 [答案] 不利；0.8

[例7] 精馏操作时，若进料的组成、流量和汽化率不变，增大回流比，则精馏段操作线方程的斜率 ，提馏段操作线方程的斜率 ，塔顶组成 ，塔底组成 。

[解题思路] 当F、xF和q一定时，精馏段操作线斜率为增加，同时D降低，故其斜率增大。

[答案] 增大；减小；增大；减小

，R增加即L

[例8] 精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只减少塔釜的热负荷，则塔顶xD ，塔底xW ，提馏段操作线斜率 。

[解题思路] 塔釜热负荷减少意味着蒸发量减少，当D不变时，V的减少将导致L减少，即回流比只减小，故精馏段操作线斜率

减小，提馏段操作线斜率增加。塔板数

不变时，两段操作线斜率的改变只能使xD减小和xW增大。

[答案] 减小；增大；增大

[例9] 总压为99．7kPa，100℃时苯与甲苯的饱和蒸气压分别是179．18kPa和74．53kPa，平衡时苯的气相组成(以摩尔分数表示，下同)为 ，甲苯的液相组成为 。苯与甲苯的相对挥发度为 。

[答案] 0.241；0．567；2.40

[例10] 在精馏塔内任意l块理论板，其气相露点高于液相泡点。( )

[解题思路] 理论板是为了便于研究塔板上的传质情况而理想化的塔板，其特点是无论进入该板前气、液两相组成如何，离开该板时气、液两相在传质、传热两方面都达到平衡，即离开该板的气、液两相组成平衡，温度相同。

[答案] ×

[例11] 恒摩尔流假定，精馏塔内气、液两相的流量一定相等。〔 )

[解题思路] 馏段与提馏段的流量由于受进料时不同的热状况的影响而不一定相等。对于有侧线抽出的复杂塔，依抽出物的热状况不同而有差异。

[答案] ×

[例12] 连续精馏塔的塔顶和塔底产品流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于l，提馏段液气比总是大于1。( )

[解题思路] 若D＝W＝0，则为全回流，此时是液气比的极限值，即

[答案] √

[例13] 纯液体的沸点与总压有关，相反，组成一定的液体混合物，其泡点与总压力无关。( )

[解题思路] 纯组分的沸点随压力的增高而升高，混合后虽受各自组成的影响，但泡点仍随总压的升高而升高。 [答案] ×

[例14] 在馏出率相同的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓度组成低于平衡蒸馏所得到的馏出物的浓度。( )

[解题思路] 由于简单蒸馏所得的多数馏出物(开始阶段得到的)与组成较高的液体相平衡，而平衡蒸馏所得全部馏出物都与组成较低的残液相平衡，所以连续操作的平衡蒸馏不如间歇操作的简单蒸馏的分离效果好。 [答案] ×

[例15] 连续精馏操作时，如采用的回流比小于原回流比，则（ ）

[解题思路] 当回流比变小时，精馏段操作线斜率减小，同时提馏段操作线斜率增大，若保持塔板数不变，结果必然是B。 [答案] B

[例16] 某精馏塔精馏段和提馏段的理论板数分别为Nl和N 2，若只增加提馏段理论板数，而精馏段理论板数不变，当

等条件不变时，则有( )。

【例17】 苯（A）与甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系数据如本题附表1所示。试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯—甲苯混合液在总压P为101.33kPa下的气液平衡数据，并作出温度—组成图。该溶液可视为理想溶液。

例5-1附表1

温度，℃ PA°，kPa PB°，kPa

80．1 101．33 40．0

85 116．9 46．0

90 135．5 54．0

95 155．7 63．3

100 179．2 74．3

105 204．2 86．0

110．6 240．0 101．33

解：（1）利用拉乌尔定律计算气液平衡数据，在某一温度下由本题附表1可查得该温度下纯组分苯与甲苯的饱和蒸气压pA与pB，由于总压P为定值，即P=101.33kPa，则应用式5-4求液相组成x，再应用式5-5a求平衡的气相组成y，即可得到一组标绘平衡温度—组成（t-x-y）图的数据。

以t=95℃为例，计算过程如下： x?P?pB?101.33?63.3?0.412

??155.7?63.3pA?pB???p155.7和 y?Ax??0.412?0.633

P101.33其它温度下的计算结果列于本题附表2中。

例5-1附表2

t，℃ x y

80．1 1．000 1．000

85 0．780 0．900

90 0．581 0．777

95 0．412 0．633

100 0．258 0．456

105 0．130 0．262

110．6 0 0

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