精馏例题06.

精馏例题例1：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水0.6(均为摩尔分率)的溶液,由平衡数据知原料液的泡点为75.3℃,甲醇的汽化潜热为1055kJ/kg,水的汽化潜热为2320kJ/kg，求以下各种进料状态下的q值：⑴进料温度为40℃；⑵泡点进料；⑶饱和蒸汽进料。解:⑴rm=0.4×1055×32＋0.6×2300×18＝38560kJ/ktm=(40+75.3)/2=57.7℃cpm=0.4×2.68×32+0.6×4.19×18＝79.6kJ/kmol﹒℃q=(rm+cpm△t)/rm=1.073⑵泡点进料：q=1⑶饱和蒸汽进料：q=0例2：某连续精馏操作中，已知操作线方程如下：精馏段：y=0.723x+0.263提馏段：y=1.25x－0.0137若原料液于露点温度下进入塔内，试求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。解：723.01RRR=2.61263.01RxD95.0Dx提馏段操作线与对角线交点坐标为：y=x=xw故xw=0.0748由两操作线交点得：0.723x+0.203＝1.25x-0.0137x＝0.535y＝0.65q线为水平线xF＝y＝0.65xFxWxD例3：用一连续精馏塔分离苯－甲苯混合液，原料液中含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（均为摩尔分率），原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1／3（摩尔数比）苯－甲苯的平均相对挥发度为2.5，试求：解：q=2／3＝0.67xxxxy5.115.2)1(12.1211xqxqqxyF两方程交点:xe=0.33,ye=0.55即为进料组成。xeye82.133.055.055.095.0mineeeDxyyxR（1）原料液气相和液相的组成。（2）最小回流比。例4：用连续精馏塔分离二元理想溶液混合物，已知相对挥发度α＝3，F=10kmol/h,饱和蒸汽进料，xF=0.5,xD=0.9,泡点回流，R=2Rmin,易挥发组分的回收率为90％,塔釜为间接蒸汽加热，计算提馏段的上升蒸汽量。解：平衡线方程：xxxxy213)1(1露点进料，q线方程：y=xf=0.5联立两方程得：ye=0.5,xe=0.256.125.05.05.09.0mineeeDxyyxRxFxWxD9.0FDFxDxD=0.9×10×0.5／0.9=5kmol/hV=V－（1－q）FV=(R+1)DV=(R+1)D－FV=(3.2+1)×5－10=11kmol/hR=2Rmin=3.2例5：若用一精馏塔分离A、B两组份的理想溶液，原料液为饱和液,xf=0.5。塔顶为全凝器，饱和液回流。XD=0.9,回流比R=2Rmin。物系相对挥发度为2.5。计算从塔顶算起，第二块理论板上的气相组成。解：q=1xe=xf=0.5714.0)1(1eeexxy87.05.0714.0714.09.0mineeeDxyyxRR=2Rmin=1.74xFxWxD9.0)1(1111xxyx1=0.7882.074.29.078.074.274.11112RxxRRyDy1=xD=0.9xFxWxD例题6：某二元理想溶液，易挥发组分A的含量为0.35，（摩尔分率，下同），将此饱和液体送入一连续精馏塔中，塔顶产品A的组成为0.95，塔底产品A的组成为0.01。进入冷凝器的蒸汽量为900kmol/h，流入精馏塔的回流液为700kmol/h。求：（1）塔顶塔底产品量为多少（kmol/h）;(2)操作回流比为多少；（3）若改为饱和蒸汽进料，塔釜上升蒸汽量为多少？(2)R=L/D=700/200=3.5(3)饱和气进料q=0V’=V－F(1－q)=V－FF＝D+W＝200+352.9＝552.9kmol/hV’＝900－552.9=347.1kmol/h解：(1)D=V-L=200kmol/h物料衡算：F=D+WFXF=DXD+WXWhkmolxxxxDWwFFD/9.352)(例题7：精馏塔由一块实际板和塔釜组成，A,B混合液预热到泡点由塔顶连续加入塔内，原料液组成为0.20，馏出液组成为0.28，釜液组成为0.095，已知系统的相对挥发度为2.5。求：⑴若以1kmol进料为基准，上升蒸汽量为多少？⑵该实际板的板效率Emv为多少？wwnnnnmvyyyyyyyyE1111xFx1y1xDxWyW解：(1)V=DF=D+WFxF=DxD+Wxw解得：V=0.57kmol(2)28.01DxyyW与xw平衡21.0095.05.11095.05.2)1(1x1与yw为操作关系:wWxVWxVLy1代入上式x1=0.16y1*与x1成平衡:y1*=2.5×0.16/(1+1.5×0.16)=0.32636.021.032.021.028.0mvEL=F=1kmolV=D=0.57kmolW=F-D=0.43kmol例题8：将含有易挥发组分A为0.08的水溶液，在连续精馏塔中进行精馏，进料量为1000kmol/h，原料预热到泡点从塔顶加入。塔顶产品组成为0.16，釜液组成0.016（以上均为摩尔分率）。未从塔顶引入回流。塔釜采用直接蒸汽加热，两组份相对挥发度为4，符合恒摩尔流假定，塔顶为全凝器。求：（1）塔顶、塔底产品量及加热蒸汽消耗量。（2）建立操作线方程。（3）在上述进料浓度下塔顶馏出液最大浓度为多少。解：（1）F=W=1000kmol/hD=V0F+V0=D+WV0y0+FxF=DxD+WxW解得：D=400kmol/hV0=400kmol/h（2）对塔内任意截面与塔底间作物料衡算：V0y0+Lx=Vy+WxwL=F=1000V0=V=400得操作线方程：y=2.5x-0.04（3）R=0XF=0.08xFye如图ye=ymax258.008.03108.04)1(1FFexxyYmax=0.258例题9：用精馏塔分离苯－甲苯溶液，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶用全凝器。进料为100kmol/h,含苯40％（摩尔分数）的饱和蒸汽。塔顶产品量为40kmol/h,已知精馏段操作线方程为y=0.825x+0.17,计算：（1）塔顶和塔底产品的组成；（2）塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量；（3）塔底每小时上升的蒸汽量；（4）提馏段操作线方程和q线方程；（5）若物系的相对挥发度为2.5，由第一块板下流的液相含苯94.3％，求第一块塔板以气相组成表示的板效率Emv。解：（1）97.017.01714.4825.01DDxRxRRR(另解：精线与对角线交点x=0.825+0.17,x=0.97)F=D+WW=60kmol/hFxF=DxD+WxWxw=0.2(2)V=L+D=(R+1)D=228.6kmol/h(4)0089.0466.10191.06.128606.1286.1886.18840714.4xyxyRDLLxVWxVLyWq线方程：y=xF=0.40(3)饱和汽进料q=0V=V+(1-q)F=V+FV=128.6kmol/h(5)21211yyyyEmV948.017.0825.097.0121xyxyD7746.0948.09764.0948.097.09764.0943.05.11943.05.211111mVExxy例10：用连续精馏塔分离由A、B组成的理想溶液，原料中含A＝0.44，馏出液中含A＝0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的相对挥发度为2.5，最小回流比为1.63，试说明原料的热状况并计算q值。解：eeeDxyyxRminxxyxxye5.115.2)1(159.0366.00957.051.3445.22eeeeyxxx67.003.2366.044.0)44.059.0()(1qxxxyqqeFFeq线斜率：原料为气液混合进料。xeye例11、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35，饱和蒸汽加料。塔顶采出率D/F=40%，精馏段操作线方程y=0.75x+0.20，求：1、提馏段操作线方程；2、若塔顶第一块板下降的液体组成为0.7，求该板的气相默夫里效率。37501R.RR802001.x.RxDD05040.Wx.WxDxWxFxFDqFLLF)q(VV10qh/kmolRDLL120h/kmolFVV60提馏段操作线方程05021.xxxywVWnVLn解：设原料液流量F=100kmol/h1、2、580725085407250800y2y*1y2y11.....EmvDxy17250200.77502...y85400.75110.75211111...x)(x*y例2在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进料平均组成xF=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？解：(1)022303610193036103503610930350960,9601.....x....FD.FxDxwfDwxDxwxFxFD3610960.FD.FxDxFD112xaaxy27201127204280.a.a.2axxy12平衡线方程为：可视为液相所占分率在汽、液混合进料中，qFFFyqFFqxFx150q.1503501505011..x..qxxqqyF进料线方程为：70.xy428027207012.y.x.xyxxyee223272042804280930.....xyyxReeeDinm0422324212421...R.Rmin精馏段方程为11RxxRRyD186080.x.yFDqFRDxFDxFDqFRDqFRDw111FDqFDRxFDxFDqFDRqFDRw01090491.x.ywVWVLxxy(3)),wwx,x点（解法二：提馏段方程过）的交点（又通过精馏线与进料线11y,x701860801111.xy.x.y4140285011.y.x121121xxxxyyyy28500223028504140022304140...x...y01070491.x.y4成平衡关系与wwxy0436002230102230212...xxy服从提馏段操作线关系与wnyx01070491.x.ynw03640491010701...yxn成平衡关系与n*nxy0702012.xxynn*nBoil第n板xwywxnyn50.yyyyEw*nwnMV05690.yn