化工原理 蒸馏作业

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1、第六章蒸馏作业1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。解：（查例1-1附表可得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PA0，PB0，由于总压P=99kPa，则由x=(P-PB0)/(PA0-PB0)可得出液相组成）以t=80.1℃为例x=(P-PB0)/(PA0-PB0)=（99-40）/（101.33-40）=0.962同理得到其他温度下液相组成如下表t（℃）80.1859095100105x0.9620.7480.5520.3860.2360.11根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线t-x

2、图…….由图可查得当x=0.5时，相应的温度为92℃4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔分数）的两组分溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+0.549解：①简单蒸馏由ln(W/F)=∫xxFdx/(y-x)以及气液平衡关系y=0.46x+0.549得ln(W/F)=∫xxFdx/(0.549-0.54x)=0.54ln[(0.549-0.54xF)/(0.549-0.54x)]∵汽化率1-q=1/3，则q=2/3即W/F=2/3∴ln(2/3)=0.54ln[(0.5

3、49-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)]解得x=0.498代入平衡关系式y=0.46x+0.549得y=0.804②平衡蒸馏由物料衡算D+W=FFxF=Wx+Dy将W/F=2/3代入得到xF=2x/3+y/3代入平衡关系式得x=0.509再次代入平衡关系式得y=0.7835.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量为4000kg/h，组成为0.3（二硫化碳的质量分数，下同）。若要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分数表示。解：由馏出液回收率=DxD/FxF=88％得馏出液的质量流量

4、DxD=FxF88％=4000×0.3×0.88=1056kg/h结合物料衡算D+W=FFxF=WxW+DxD得xD=0.943馏出液的摩尔流量D=1056/(76×0.943)=14.7kmol/h以摩尔分率表示馏出液组成xD=(0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]=0.978.某连续精馏操作中，已知操作线方程式为：精馏段y=0.723x+0.263；提馏段y=1.25x–0.0187。若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。解：露点进料q=0精馏段y=0.723x+0.263，过（xD，xD）点，∴xD=0.

5、949提馏段y=1.25x–0.0187，过（xW，xW）点，∴xW=0.0748精馏段与y轴交于[0，xD/（R+1）]即xD/（R+1）=0.263∴R=2.61联立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345，0.6490）∴xF=0.649或另解：9.在常压连续精馏塔中，分离苯-甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分数，下同）。塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例1-1。解：常压下苯-甲苯相对挥发度α=2.46精馏段操作线方程y=Rx/（R+1）+xD/(R+1)=2x/3+0.

6、9/3=2x/3+0.3y1=xD=0.9,由平衡关系式y=αx/[1+(α-1)x]得x1=0.7853再由精馏段操作线方程y=2x/3+0.3得y2=0.8236依次得到x2=0.6549y3=0.7366x3=0.5320y4=0.6547x4=0.4353∵x4﹤xF=0.5

7、馏段操作线方程y'=4x'/3–0.1/3x1'=x4=0.4353,∴y'2=0.5471由平衡关系式y=αx/[1+(α-1)x]得x'2=0.3293依次可以得到y'3=0.4058x'3=0.2173y'4=0.2564x'4=0.1229y'5=0.1306x'5=0.0576∵x'5