精馏习题及答案

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1、精馏习题课例题1.一分离苯、甲苯的常压精馏塔，按以下三种方式冷凝(图1，图2，图3)，塔顶第一板上升蒸汽浓度为含苯0.8(摩尔分率)，回流比均为2。(1)采用全凝器冷凝，在塔顶及回流处插二支温度计，测得温度分别为、，问、是否相等?为什么?并求、的值。(2)在图1，图2，图3三种冷凝情况下，第一板浓度为含苯0.8(摩尔分率)。①比较温度、、的大小；②比较回流液浓度、、的大小；③比较塔顶产品浓度、、的大小。将以上参数分别按顺序排列，并说明理由。(3)三种情况下精馏段操作线是否相同?在同一图上表示出来，并将三种情况下、、的值在图

2、上表示出来。已知阿托因常数如下(阿托因方程为，其中P单位为，单位为℃)：ABC苯6.897401206.35220.237甲苯6.9581343.91219.58例题2.用一连续精馏塔分离苯—甲苯混合液。进料为含苯0.4(质量分率，下同)的饱和液体，质量流率为1000kg/h。要求苯在塔顶产品中的回收率为98%，塔底产品中含苯不超过0.014。若塔顶采用全凝器，饱和液体回流，回流比取为最小回流比的1.25倍，塔底采用再沸器。全塔操作条件下，苯对甲苯的平均相对挥发度为2.46，塔板的液相莫弗里(Murphree)板效率为70

3、%,并假设塔内恒摩尔溢流和恒摩尔汽化成立。试求：①塔顶、塔底产品的流率D、W及塔顶产品的组成xD；②从塔顶数起第二块板上汽、液相的摩尔流率各为多少；③精馏段及提馏段的操作线方程；④从塔顶数起第二块实际板上升气相的组成为多少？例题3.如图所示，对某双组分混合液，分别采用简单蒸馏和平衡蒸馏方法进行分离，操作压力、原料液的量F、组成xF均相同。①若气相馏出物浓度（或平均浓度）相同，即，试比较残液（或液相产品）浓度xW，简、xW，平，气相馏出物量V简、V平；②若气相馏出物量相同，即V简=V平，试比较残液（或液相产品）浓度xW，简、

4、xW，平，气相馏出物浓度（或平均浓度）及残液（或液相产品）量。例题4.现成塔的操作因素分析：①操作中的精馏塔，将进料位置由原来的最佳位置进料向下移动几块塔板，其余操作条件均不变（包括F、xF、q、D、R），此时xD、xW将如何变化？②操作中的精馏塔，保持F、xF、q、D不变，而使V'减小，此时xD、xW将如何变化？③操作中的精馏塔，若保持F、R、q、D不变，而使xF减小，此时xD、xW将如何变化？④操作中的精馏塔，若进料量增大，而xF、q、R、V'不变，此时xD、xW将如何变化？例题5.如图所示，组成为0.4的料液（摩尔分

5、率，下同），以饱和蒸汽状态自精馏塔底部加入，塔底不设再沸器。要求塔顶馏出物浓度xD=0.93，xW=0.21，相对挥发度α=2.7。若恒摩尔流假定成立，试求操作线方程。若理论板数可增至无穷，且F、xF、q、D/F不变，则此时塔顶、塔底产品浓度的比为多大？精馏习题课答案例题1.解：(1)>,因为是露点温度，是泡点温度。有两种求法：①图解法：在图上从=0.8处作垂线与线和线分别交于、点(如图1.28所示)点对应温度为84.3℃，点对应温度为89℃，即塔顶＝89℃，回流液＝84.3℃。②解析法：求塔顶温度，用露点方程试差：设＝8

6、9℃，组分A为苯，组分B为甲苯。代入阿托因方程得：　　　　　　　　0.8塔顶露点温度＝89℃求回流液温度，用泡点方程试差：设＝84.3℃同理由阿托因方程得：回流液温度＝84.3℃(2)比较三种冷凝情况下的、、①　②③分析：从图可得：；第一种情况：全凝器，第二种情况：先部分冷凝(R=2)后全凝，由杠杆法则作图得。第三种情况：从塔顶出来得轻组分的量相等，回流比皆为2，且，由物料衡算，。(3)求三种情况下的操作线及、、的位置。三条操作线的斜率相同。均为，所以三条线平行，但顶点不同，I线顶点为(，)，Ⅱ线顶点(，)；Ⅲ线顶点为(，

7、)。、、点的横坐标分别为三个回流液浓度。、点作垂线交平衡线于、。、、的纵坐标分别为冷凝器上方气相浓度，，塔顶产品浓度；而。由物料领算定出以确定点的位置(图1.30所示)讨论：1.混合物冷凝过程中，温度由露点降到泡点，露点＞泡点。2．浓度、与流量、之间遵循杠杆法则。混合物中气液两相达平衡时，温度相同，而组成不同，>。3.图解法对定性问题的分析直观，简洁。4.在生产中是采用全凝器还是分凝器视具体情况而定，分凝器的作用相当于一层理论板。采用分凝器的另一作用是合理利用热能。以酒精厂酒精精馏为例：第一分凝器温度高，用于预热原料。第二

8、分凝器冷却水可作洗澡水。第三分凝器冷却水可作发酵用水。例题2.解：(1)根据物料衡算方程代入数据解得(2)求最小回流比：q=1,xe=xF=0.44R=1.25Rmin=1.519L=RD=1.159×5.43=8.25(kmol/h)V=(R+1)D=2.519×5.43=13.68(kmol/h)(