精馏计算题

补充1 在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn＋1为0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度?为2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成yn；（2）流入该板的液相组成xn－1；（3）回流比R。 答案与评分标准 解：（1）求yn 可用气液平衡方程由?、xn求出yn yn???xn2.5?0.65??0.823（2分） 1????1?xn1?1.5?0.65（3）求R LR1?（1分）可解出：2R＝R＋1，R＝1（1分） 由?VR?12（2）求xn－1 ①由精馏段操作线方程yn?1?解出xD＝0.85（2分） ②因yn?0.823?

xx1R＝?0.65＋D xn?D，得0.7522R?1R?1xRxn?1?D，代入已知量得 R?1R?110.85xn?1?，解出xn?1?0.796（2分） 22 1

补充2 在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R为2.6，若要求易挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D；（2）提馏段操作线方程。 答案与评分标准 解：（1）求D 据易挥发组分回收率可求出D D?xD?0.96，可得0.98D?0.96?100?0.5，解出D＝48.98kmol/h（2分） F?xF（2）提馏段操作线方程 先求L，W，xW；已知饱和蒸气进料q＝0 ①L?RD?2.6?48.98?127.35kmol/h（1分） ②W?F?D?100?48.98?51.02kmol/h（1分） ③由F?xF?D?xD?W?xW（1.5分）可得 xW?F?xF?D?xD100?0.5?48.98?0.98??0.039（1.5分） W51.02④提馏段操作线方程为：q＝0 ym?1?''L?qFW127.3551.02''xm?xW?xm??0.039 L?qF?WL?qF?W127.35?51.02127.35?51.02'即ym?1?1.668xm?0.026（4分） 2

补充3： 某连续操作精馏塔，分离苯－甲苯混和液，原料中含苯45％，馏出液中含苯95％，残液中含甲苯95％（以上均为摩尔分数）。塔顶全凝器每小时全凝28000kg蒸汽，液体在泡点下回流。提馏段回流液量为470kmol/h，原料液于泡点进料。求：（1）釜残液和馏出液的流量（W和D）；（2）回流比R 答案与评分标准 解：（1）求釜残液流量W，馏出液流量D ①M苯＝78，M甲苯＝92。泡点进料q＝1，此时V＝V’，V即等于全凝器冷凝蒸V?汽量，故G28000?Mm顶Mm顶（2分） 式中Mm顶＝78×0.95＋92×（1－0.95）＝78.7kg/kmol（1分） V?28000?355.878.7kmol/h（1分） ②由提馏段物料衡算可求出W W?L'?V'?L'?V?470?355.8?114.2kmol/h（1分） ③由全塔物料衡算求D F＝D+W F?xF?D?xD?W?xW（2分）式中，xF＝0.45，xD=0.95 xW=1－0.95=0.05，W＝114.2kmol/h 联立求解：F=D+114.2 0.45F=0.95D+114.2×0.05 可解出D＝91.4kmol/h及F＝205.6kmol/h（2分） （2）求R R?LV?D355.8?91.4???2.89DD91.4（2分）

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补充4： 在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为788kmol/h，泡点进料；馏出液组成为0.95（易挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03；回流比R为3，塔顶回流液量为540kmol/h。 求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量L’ 答案与评分标准 解：（1）精馏段操作线方程 将已知量R＝3，xD＝0.95代入精馏段操作线方程可得： yn?1?xR30.95xn?D?xn?即 R?1R?13?13?1yn?1?0.75xn?0.238（3分） （2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量 L540?180kmol/h（1分） ①已知R＝3，L＝540kmol/h，可得D??R3②由全塔物料衡算：F=D+W，可得W=F－D=788－180＝608kmol/h（1分） ③泡点进料q＝1，提馏段回流液量L'?L?qF?L?F?540?788?1328（1分） ④提馏段操作线方程为： L'Wym?1'?xm'?xW（2分）代入已知量得： L'?WL'?W1328608ym?1'?xm'??0.03即 1328?6081328?608ym?1'?1.844xm'?0.02533（2分） 4

补充5： 有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液，在泡点温度下进入连续精馏塔。进料组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9；回流比为1.5，全塔效率为0.5。求（1）用逐板计算法求精馏段所需要的理论板数NT精；（2）计算精馏段所需的实际板数NP精。（假设塔顶为全凝器） 答案与评分标准 解：（1）用逐板计算法求NT精。已知xF＝0.6，xD＝0.9，R＝1.5，??3。 ①求精馏段操作线方程： yn?1?x1.50.9Ryn?1?xn??0.6xn?0.36xn?D1.5?11.5?1R?1R?1。代入已知量得：（A）（2分） ② 气液平衡方程： y?由??xyyx??1????1?x可得y??1?y??y?3?1?y?（B）（2分） ③ 因假设塔顶为全凝器，故有xD?y1?0.9（1分）代入（B）式可求出x1， x1?y10.9??0.75y1?3?1?y1?0.9?3?0.1（1分）将x1?0.75代入（A）式可求出y2，y2?0.6x1?0.36?0.6?0.75?0.36?0.81（1分）再将y2?0.81代入（B）x2?0.81?0.5870.81?3?0.19＜xF（xF＝0.6）（1分），故可知第二式求出x2，块理论板为加料板，精馏段所需理论板数NT精＝2－1＝1块（层）（1分） （2）求精馏段所需的实际板数NP精，已知ET＝50％， NP精?

NT精ET?1?20.5（1分） 5

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