化工原理-蒸馏

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1、第六章蒸馏1、质量分数与摩尔分数的相互换算：（1）甲醇-水溶液中，甲醇（CH3OH）的摩尔分数为0.45，试求其质量分数。（2）苯-甲苯混合液中，苯的质量分数为0.21，试求其摩尔分数。解：（1）因为xA=0.45所以（2）因为wA=0.21所以2、在压强为101.3kPa下，正己烷-正庚烷物系的平衡数据如下：t,℃30364046505658x1.00.7150.5240.3740.2140.0910y1.00.8560.7700.6250.4490.2280试求：（1）正己烷组成为0.5（摩尔分数）的溶液的泡点温度及其平衡蒸汽的组成；（2）将该溶

2、液加热到45℃时，溶液处于什么状态？各相的组成是多少？（3）将溶液加热到什么温度才能全部气化为饱和蒸汽？这时蒸汽的组成是多少？解：由所给平衡数据做t-x-y图（见本题附图）。（1）当xA=0.5时，由图中读得泡点温度ts=41℃，其平衡瞬间蒸汽组成yA=0.75；（2）当t=45℃时，溶液处于气液共存状态，此时xA‘=0.38，yA’=0.64；（3）由图知，将溶液加热到49℃时，才能全部汽化为饱和蒸汽，蒸汽组成为0.5。3、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

3、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）简单蒸馏时因为D/F=1/3所以W/F=2/3将y=0.46x+0.549直接代入式（6-20）解之xw=0.498由式（6-22）其中所以（2）平衡蒸馏时由FxF=Dy+Wx得与y=0.46x+0.549联立求解，得到x=0.509，y=0.7834、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为14000kg/h，组成wF为0.3（二硫化碳的质量分数，下同）。若要求釜液组成wW不大于0.05，馏出液回收率为90％。试求馏出液的流量

4、和组成，分别以摩尔流量和摩尔分数表示。解：因为原料液平均摩尔质量MF=0.465×76+（1-0.465）×154=117.7kg/kmol所以F=14000/117.7=118.95kmol/h馏出液回收率DxD/FxF=90%DxD=0.9×118.95×0.465=49.78由全塔物料衡算F=D+W118.95=D+WFxF=DxD+WxW118.95×0.465=0.9×118.95×0.465+0.096W解之D=61.33kmol/h故xD=49.78/61.33=0.815、在连续精馏塔中分离苯-苯乙烯混合液。原料液量为5000kg/h

5、，组成为0.45，要求馏出液中含苯0.95，釜液中含苯不超过0.06（均为质量分数）。试求馏出液量和釜液产品量各为多少？解：统一用摩尔流量及摩尔分数所以由全塔物料衡算整理得W=F-D=55.29-27.76=27.5kmol/h6、在一连续精馏塔中分离某混合液，混合液流量为5000kg/h，其中轻组分含量为30％（摩尔百分数，下同），要求馏出液中能回收原料液中88％的轻组分，釜液中轻组分含量不高于5％，试求馏出液的摩尔流量及摩尔分数。已知MA=114kg/kmol,MB=128kg/kmol。解：由于又DxD/FxF=88%所以由全塔物料衡算F=D+

6、W40.39=D+WFxF=DxD+WxW40.39×0.3=0.88×40.39×0.3+0.05W解之D=11.31kmol/h所以7、在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，要求馏出液中苯的含量为0.97（摩尔分数），馏出液量6000kg/h，塔顶为全凝器，平均相对挥发度为2.46，回流比为2.5，试求：（1）第一块塔板下降的液体组成x1；（2）精馏段各板上升的蒸汽量及下降液体量。解：（1）因塔顶为全凝器，所以y1=xD=0.97由得（2）L=RD=2.5×76.51=191.3kmol/hV=（R+1）D=（2.5+1）×76.51=267.8k

7、mol/h8、连续精馏塔的操作线方程如下：精馏段：y=0.75x+0.205提馏段：y=1.25x-0.020试求泡点进料时，原料液、馏出液、釜液组成及回流比。解：由于精馏段操作线方程为所以R=3xD=0.82因为（xW，xW）为提馏段操作线上一点，所以将x=xW，y=xW代入提馏段操作线方程xW=1.25xW-0.020解之xW=0.08由于泡点进料时xq=xF，即两操作线交点的横坐标为原料组成，所以0.75xF+0.205=1.25xF-0.020解之xF=0.459、在常压连续操作的精馏塔内分离正己烷－正庚烷混合液。已知原料液中正己烷含量为0.

8、5（摩尔分数），进料温度为35℃，试求进料热状况参数q并写出q线方程。此物系的气液平衡数据见习题2。解：由第