精馏计算题

1、每小时分离乙醇-水混合液2360kg的常压连续精馏塔，塔顶采用全凝器，进料组成xF=0.2。现测得馏出液组成xD=0.8，釜液组成xW=0.05，精馏段某一块板上的汽相组成为0.6，由其上一板流下的液相组成为0.5（以上均为摩尔分率）。 试求： 1.塔顶馏出液量及釜液排出量；

2.回流比。

解：（1）设料液的平均分子量为MF，则MF?46?0.2?18?0.8?23.6 料液的摩尔流率 F?23602360??100kmol/h 23.6MF?F?D?W ?

Fx?Dx?WxDW?F?100?D?W即 ?

100?0.2?D?0.8?W?0.05?解之得 D?20kmol/h; W?80kmol/h （2） 由 y?xRx?D R?1R?10.6?R0.8?0.5? R?1R?1

?R?2

2、用板式塔在常压下分离苯???甲苯溶液，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47，进料量为150kmol/h，组成为0.4(mol%)的饱和蒸汽，回流比为4，塔顶馏出液中苯的回收率为0.97，塔釜中甲苯的回收率为0.95，求：

（1）塔顶馏出液及釜液的组成； （2）精馏段与提馏段操作线方程； （3）回流比与最小回流比的比值；

（4）全回流操作时，塔顶第一块板的汽相莫弗里板效率为0.6，全凝器液相组成为0.98，求由塔板第二块的汽相组成。 解：（1）

W(1?xW)DxD?0.97；?0.95；F?D?W?150; FxFF(1?xF)FxF?DxD?WxW?150?0.4

解得：D?62.7kmol/h;W?87.3kmol/h;xD?0.928;xW?0.0208 （2）精馏段操作线方程：y?饱和蒸汽进料：q=0 提馏段操作线方程：y??WxwL?qF x??L?qF?WL?qF?WxR40.928x?D?x??0.8x?0.186 R?1R?14?14?1WxwRD?qFx??RD?qF?WRD?qF?W4?62.7?0?15087.3?0.0208?x?? 4?62.7?0?150?87.34?62.7?0?150?87.3?1.53x??0.011?（3）q线方程为：y?xqx?F q?1q?1饱和蒸汽进料时：q=0，故由上式得：yq?xF?0.4

xq?yq??(??1)yqxD?yqyq?xq??0.4?0.213

2.47?(2.47?1)0.4Rmin?0.928?0.4?2.82

0.4?0.213R4??1.42 Rmin2.82（4）Emv?yn?yn?1y1?y2 E??0.6 mv1**yn?yn?1y1?y2 y2?x1（全回流操作线方程为yn?1?xn） y1?xD?0.98；*y1??x12.47y2 ?1?(??1)x11?1.47y20.98?y2?0.6 y2?0.952

2.47y2?y21?1.47y23、某连续精馏塔进料液中含易挥发组分55%（mol%，下同），与此相平衡的汽相组成为75%，要求塔顶产品含易挥发组分95%，饱和液体进料。求： （1）最小回流比；

（2）若加料板上液体组成与进料组成相同，回流比为1.5时，求进料板上一板流下的液体组成。 解：（1）饱和液体进料时：q=1 由q线方程：y?xqx?F得：xq?xF?0.55；由已知：yq?0.75 q?1q?1故：Rmin?xD?yqyq?xq?0.95?0.75?1

0.75?0.55xRx?D有： R?1R?11.50.95x? x?0.62 1.5?11.5?1（2）R?1.5；由精馏段操作线方程y?0.75?

4、用连续精馏塔每小时处理100kmol、含苯40%和甲苯60%的混合物，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯1%（组成均为mol%），求： （1）馏出液和残液各多少kmol/h？

（2）饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol，求R=? 解：（1）

F?D?W100?D?W

FxF?DxD?WxW100?0.4?D?90%?W?1%解得：W?56.2kmol/h；D?43.8kmol/h （2）q?1 V??V?132kmo/lh

故：L?V?D?132?43.8?88.2kmol/h R?L88.2??2.02 D43.8

5、用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度???，加料量F=10kmol/h，饱和蒸汽进料，进料中易挥发组分浓度为0.5（mol%，下同），塔顶产品浓度为0.9，塔顶蒸汽全凝液于泡点下回流，回流比R=2Rmin，易挥发组分的回收率为90%，塔釜为间接蒸汽加热，试求提馏段上升蒸汽量？ 解：由q线方程y?xqx?F知： q=0时：yq?xF?0.5 q?1q?1由相平衡方程：y?yq?x0.5有：xq???0.25

1?(??1)x??(??1)yq3?(3?1)?0.5Rmin?xD?yqyq?xq?0.9?0.5?1.6

0.5?0.25R?2Rmin?2?1.6?3.2

易挥发组分回收率：??DxD FxF?90%?10?0.5?5kmol/h

0.9D??FxFxD由已知饱和蒸汽进料：V?V?F

V?V?F?(R?1)D?F?(3.2?1)?5?10?11kmol/h

6、在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y = 0.75x + 0.2075，q线方程为 y =－0.5x + 1.5xF，求：

（1）回流比R和馏出液组成xD； （2）进料的q值，并判断进料状态；

（3）当进料组成为0.44时，精馏段与提馏段操作线交点处xq值为多少？ 解：（1）精馏段操作线方程为：y?xRx?D?0.75x?0.2075 R?1R?1R?0.75R?3R?1故有： 解得：

xD?0.83xD?0.2075R?1（2）q线方程为：y?qxx?F??0.5x?1.5xF q?1q?1故有：

qx??0.5 （或?F?1.5xF）

q?1q?1解得：q?0.333

因 0?q?0.333?1， 故：进料为汽液混合进料

（3）由y?0.75x?0.2075

y??0.5x?1.5xF xF?0.44 解得：xq?0.362

7、某精馏塔用于分离苯???甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中

苯的摩尔分率为0.5，塔顶、塔底产品中含苯分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下??????，试求：?（?）塔顶、塔底的产品量；?

（2）若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解：（1）

F?D?W30?D?W

FxF?DxD?WxW30?0.5?0.95D?0.10W解得：W?15.9kmol/h；D?14.1kmol/h （2）泡点进料时：q=1 由q线方程：y?xqx?F得：xq?xF?0.5； q?1q?1?xq?x2.40?0.5由相平衡方程y?有：yq???0.706

1?(??1)x1?(??1)xq1?(2.40?1)0.5Rmin?xD?yqyq?xq?0.95?0.706?1.18

0.706?0.5R?1.5Rmin?1.5?1.18?1.77 对于全凝器，有y1?xD?0.95 由y??xy10.95??0.888 有：x1???(??1)y12.40?(2.40?1)?0.951?(??1)x

由操作线方程有：y2?由y?Rx1.770.95x1?D??0.888??0.910 R?1R?11.77?11.77?1?xy20.910有：x2???0.808

??(??1)y22.40?(2.40?1)?0.9101?(??1)x

8、精馏塔采用全凝器用以分离平均相对挥发度为2的某理想溶液，已知原料液的总浓度为0.5（mol%，下同），塔顶馏出液浓度为0.96，实际回流比为最小回流比的1.5倍，进料为气液两相共存且汽相和液相的分子数相等，求离开第二块理论板的汽相组成。

1解：由于汽相和液相的分子数相等，由q为液相分率的定义有：q??0.5

2故q线方程为y?qx0.50.5x?F?x??1?x q?1q?10.5?10.5?1由y?1?x和

?xy? 解得：xq?0.414

1?(??1)xyq?1?xq?1?0.414?0.586

Rmin?xD?yqyq?xq?0.96?0.586?2.174

0.586?0.414R?1.5Rmin?1.5?2.174?3.26

精馏段操作线方程为：y?

对于全凝器，有y1?xD?0.96 由y?Rx3.260.96x?D?x??0.765x?0.225 R?1R?13.26?13.26?1?xy10.96有：x1???0.923

??(??1)y12?(2?1)?0.961?(??1)xy2?0.765x1?0.225?0.765?0.923?0.225?0.931

9、某精馏塔在常压下分离苯和甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线

方程分别为y?0.723x?0.263和y??1.25x??0.0188，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少？

Rxx?D 解：精馏段操作线方程：y?R?1R?1R?0.723R?2.61R?1故有： 解得：

xD?0.9494xD?0.263R?1由 y?0.723x?0.263

y??1.25x??0.0188 可求出交点xq?0.5347 泡点进料时：q=1 由q线方程：y?xqx?F得：xF?xq?0.5347 q?1q?1因提馏段操作线过点（xW,xW）

故xW?1.25xW?0.0188 xW?0.0752

F?D?W75?D?W由 有： FxF?DxD?WxW75?0.5347?0.9494D?0.752W解得：D?39.42kmol/h；W?35.58kmol/h

V?(R?1)D?(2.61?1)?39.42?142.3kmol/h

q=1时：V?V?142.3kmol/h

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