第六章-蒸馏复习与练习

化工原理II—复习与练习蒸馏易均辉2017-03-27yLLDxDLDxyRRxxRnnDnnD1111RLDyqqxxqf11yxxnnn11()FDWFxDxWxfDwFqVVqFLL)1(//ynyn+1ymym+1xnxmVV'’LL'F,xfVLD,xDW,xwyLLwxWLWxmmw1'''一、精馏塔物料衡算方程本章归纳总结RxyyxRRqEyyyyExxxxNNEmDqqqmMVnnnenMLnnnnepT112011110.~.,,每千摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量原料的千摩尔汽化潜热xq,yqxfxD二、最小回流比与板效率实际塔板数确定理论板数求法（Ⅰ）理论板数求法（Ⅱ）塔效率平衡线方程精馏段方程提馏段方程理论板概念恒摩尔流假设回流比选择进料状况影响吉利兰图芬斯克公式板效率蒸馏-习题课5/第六章主要题型有：填空题，选择题，简答题，判断题，读图题，计算题。复习与练习一、填空及选择填空1、蒸馏是分离的一种常用方法，其分离依据是混合物中各组分差异，分离的条件是。答：均相液体混合物；挥发性；造成气液两相系统(回流)2、总压101.3kPa、95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为155.7kPa与63.3kPa，则平衡时气相中苯的摩尔分数为___，液相中苯的摩尔分数为___，苯与甲苯的相对挥发度=___。0.41163.3155.763.3101.3pppPx0B0A0BA答：0.632,0.411,2.46632.0411.03.1017.155xPpyA0AA46.23.637.155pp0B0AAB46.2411.01411.0632.01632.0xxyyBABAAB3、已测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的两股物流的组成分别为0.82和0.70，则其中_____是气相组成;该物系的相对挥发度。答：0.82;1.95BABAxxyy已知汽化率(1-q)x,y求4、某二元混合液中含易挥发组分为0.5（摩尔分数），经平衡蒸馏（闪蒸）后得到汽量：液量＝1:1，相对挥发度为2，则闪蒸后气相中易挥发组成为，液相中难挥发组成为。答：x=0.59，y=0.591qxx1qqyF1)x(α1αxy物料衡算：平衡关系：tete答：yn-1ynyn+1xn-1xnxn+1tn-1tntn+11ntnt1nt1nxnx1nx1nyny1ny5、试比较相邻三块塔板上的气、液组成和温度的相对大小。7、某连续精馏塔，若精馏段操作线方程的截距为零，则回流比等于，操作线斜率等于。答：无穷大16、当进料为气液混合物且气液摩尔比为2比3时，则进料热状况参数q值为______。答：0.68、精馏塔操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，馏出液组成xD,釜残液组成xW。答：增加，减小9、精馏塔设计时，当回流比加大时，所需要的理论板数，同时蒸馏釜中所需要的加热蒸汽消耗量，塔顶冷凝器中冷却剂消耗量。答：减少；增加；增加DRVRDL)1(FqVVqFLL)1(''10.一连续精馏塔，露点加料。已知操作线方程如下：精馏段y=0.8x+0.172；提馏段y=1.3x–0.018则回流比，馏出液组成，釜液组成，原料液组成。4R86.0DxxF=0.476xW=0.06答：1Rxx1RRyDn1n精馏段：y=0.8x+0.172比较：求:xWWx018.03.1xyxy提馏段方程：y=1.3x-0.018xW=0.06对角线方程：y=x露点加料求：xFFx精馏段方程y=0.8x+0.172提馏段方程y=1.3x-0.018∵q=0∴xF=yd=0.476求交点：dxd=0.38yd=0.47611、精馏过程的操作线是直线,主要基于如下原因：______。（1）理论板假定（2）理想物系（3）恒摩尔流假定12、当精馏操作中的q线方程为x=xF时，则此时q=___。(1)0(2)1(3)0.5(4)不确定√√13.连续精馏塔操作时，增大塔釜加热蒸气量，回流量和进料F、xF、q都不变，则xD,xw。(1)增大(2)减小(3)不变(4)不确定VV''VVL不变'L不变L''VLWx分析：精馏段塔板分离能力降低提馏段塔板分离能力提高Dx√14.操作中精馏塔，今保持F、xF、q、V不变，使残液量W增加，则xD,xw。(1)增大(2)减小(3)不变(4)不确定RDRV1RVLVWVVLxD提馏段塔板分离能力降低分析：xW精馏段塔板分离能力提高√DW）('不变VV1、在一常压精馏塔中分离某二元混合物，已知相对挥发度=3，进料量F=1000kmol/h，饱和蒸汽进料，进料浓度为50%，塔顶产品浓度为90%（以上浓度均为摩尔百分数）。要求塔顶馏出液中能回收原料中90%的易挥发组分。塔顶装有全凝器，回流比R=2Rmin，塔釜用间接蒸汽加热。试求：（1）回流比；（2）精馏段和提馏段上升的蒸汽量；（3）第二块理论板上升气体的浓度（属于精馏段）。123二、计算题解（1）回流比5.0xy0qFq0.250.5230.5y1ααyxqqq2.36.12R2Rmin6.125.05.05.09.0qqqDminxyyxRFxdqyqxq题目h/kmol21005002.4h/kmol110010002100（2）精馏段和提馏段上升蒸汽量90.05.01000D9.0FxDxFDh/kmol500DDRV1F)1q(VV'题目（3）精馏段操作线方程214.0x762.02.49.0x2.42.31Rxx1RRynnDn1n9.0xyD175.09.0239.0y1yx1110.7860.2140.750.7620.2140.762xy12题目2x2y3x1y22、在连续精馏塔中分离苯一甲苯溶液。塔釜间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（mol%，下同），进料量为100kmol/h，以饱和蒸汽状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40kmol/h。系统的相对挥发度为2.5。且知精馏段操作线方程为y=0.8x+0.16。试求：(1)提馏段操作线方程；(2)求进入第二块理论塔板的气液组成（属于精馏段）;(3)若离开第一块塔板的液相组成为70%，则该板的气相默弗里板效率为多少？（1）（2）（3）解（1）由精馏段操作线方程可知：8.0x16.01Rx4R8.01RRDD由全塔物料衡算可知：05.0608.04035.0100WDxFxxh/kmol6040100DFWDFWq=0h/kmol100100405F1qD1RVh/kmol160404RDqFRDL故提馏段操作线方程为：03.0x6.110005.060x100160VWxxVLymmWm1m题目y1=xD=0.8(全凝器)615.08.05.15.28.01111yyx652.016.0615.08.016.08.012xy428.0652.05.15.2652.01222yyx502.016.0428.08.016.08.023xy（2）求进入第二块理论塔板的气液组成（属于精馏段）题目（3）已知x1=0.7,y1=xD=0.872.016.07.08.016.0x8.0y122*1211,yyyyEmV%7.5972.0854.072.08.0y1y2x1x0y1*题目854.07.05.117.05.2x11xy11*1用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设再沸器。进料量为150kmol/h，其中含苯0.4（摩尔分数，下同），泡点进料，塔顶馏出液中苯回收率为92.20%，塔底产品中苯的组成为0.05，实际操作回流比R=2.43。试求：（1）塔顶、塔底产品流量及塔顶产品组成；（2）塔釜上升蒸汽量；（3）因长期操作，再沸器内结垢，试问对塔顶、塔底产品质量有何影响？如何才能维持产品质量不变？假设此时D不变（写出分析过程）12课堂练习32.55%20.924.0150Dx05.0WDx4.0150WD150DD解得：D=56.4kmol/h；W=93.6kmol/h；xD=0.981h/kmol45.19304.5643.3F1qD1RV解：%20.92FxDxWxDxFxWDFFDWDF（2）（1）题目VDRVV1R1RRDXVW1VWVVLVLWX要想维持xD、xW不变，措施：1）应及时清除污垢;2）提高再沸器的加热蒸汽压力。再沸器内结垢，导致传热不良（3）D不变W不变题目4.在一连续常压精馏塔中精馏某一混合液，塔顶产品中易挥发组分的含量为0.96（摩尔分数，下同），塔底产品中易挥发组分的含量为0.03，已知此塔的q线方程为y=6x-1.5，操作回流比为最小回流比的1.5倍，此混合液体在本题条件下的相对挥发度为2。试求：（1）精馏段的操作线数值方程；（2）若每小时得到塔底产品量100kmol，求进料量和塔顶产品量；（3）提馏段的操作线数值方程。5.16xyxxy12xq=0.333yq=0.5求q线与平衡线交点坐标:qqqDmxyyxR75.2333.05.05.096.0R=1.5Rm=1.52.75=4.13113.496.0x113.413.41Rxx1RRynDn1n精馏段操作线方程为:解：187.0x805.0n（2）由q线方程知q=1.261qq5.11qxFxF=0.3WDFWxDxFxWDFWDWFxxxxFD71.0FD1FW29.003.096.003.03.0FD141kmol/h0.711000.71WFh/kmol41WFDh/kmol5.3381412.14113.4qFRDL'h/kmol5.2381412.04113.5F)1q(D)1R(V'h/kmol5.2381005.338WLV''或：提馏段操作线方程为:013.0x419.15.23803.0100x52385338VWxxVLyW..＝课堂作业:某精馏塔用于分离苯一甲苯混合液，泡点进料，进料量为30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，取回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下系统的平均相对挥发度为2.4。求：（1）塔顶、底的产品量；（2）最小回流比和回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，则离开第二块板的蒸汽和液体的组成。WDFWxDxFxWDF解：（1）1.095.05.03030WDWD得：D=14.12kmol/，W=15.88kmol/h77.118.15.15.118.15.0706.0706.095.0706.05.040.115.040.211min**min*RRxyyxRxxyFFFDFFF（2）（3）精馏段操作线方程为：34.064.077.295.077.277.1111nnDnnxxRxxRRy804.0908.040.140.2908.01908.034