化工原理精馏计算题.doc

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1、第二部分计算题示例与分析4-93已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分A的摩尔分数），试求该塔的操作压强。溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即式中苯和甲苯的常数为组分ABC苯6.8981206.35220.24甲苯6.9531343.94219.58分析：求塔内操作压强即是求塔内蒸汽总压,因此体系为理想体系，可通过道尔顿分压定律及拉乌尔定律求得。解：利用安托尼公式分别计算80℃时苯与甲苯两种纯组分饱和蒸气压，即由于全凝器中，进入塔顶的蒸气与已冷凝的馏出液组成相同，则由

2、道尔顿分压定律解得4-94苯与甲苯的混合溶液在总压下经单级釜进行闪蒸，气化率为，若溶液中苯的组成为，蒸馏后，闪蒸罐顶产物和罐底产物的组成各为多少？操作压力增大１倍时，两产物的组成有何变化？分析：闪蒸即平衡蒸馏，蒸馏后罐顶产物与罐底产物实质是处于平衡状态的气液两相，其组成应既满足物料平衡关系又满足相平衡关系。　　　解：（１）由物料衡算式　　　　　（a）及　　(b)和　　　　　(c)用试差法解以上３式，即可求得罐底组成，罐底组成及平衡温度。当时，设℃，求得苯与甲苯的饱和蒸气压各为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　罐底残液组成　罐顶产物组成将已知残液百

3、分率，料液组成和罐底组成代入（ａ）式，得-可见3式均满足，故假设的温度成立。（2）当操作压强增大1倍时，仍用上述3式试差设℃，可得则验证两数接近，假设成立。从结果看，残液浓度有所增加，而蒸气组成都有所降低。显然是分离效果随压强的增大而变差。故在气化率不变的前提下，平衡蒸馏时，操作压强越低，分离越好。这是因为当压强増高时，系统的相对挥发度降低的原因所致。4-95采用二级平衡闪蒸法分离正庚烷与正辛烷混合液，流程如图解4-7。已知原料组成为0.42（庚烷的摩尔分数），塔A的气化率为24.6%,塔B的气化率为59.0%，若两塔的操作压力均为,求B塔底产品组成

4、。MFxF12L’x2y2y’2VVLDxDywV’Wxwx1图4-7分析：因为正庚烷与正辛烷组成的混合液近似理想溶液，所以平衡闪蒸后的液相组成可由理想溶液的泡点方程确定。由相律可知，若操作温度和压力确定后，二元溶液的平衡气液两相组成即一定。本题温度未知，要先根据气化率的数值通过试算法确定温度后，才能确定液相组成。气化率与进料组成有关，在两塔串联使用的情况中，若求B塔的，应先确定A塔的，而的确定同样基于上述原则。解：定庚烷为A组分，辛烷为B组分。设塔A的闪蒸温度℃，查得正庚烷和正辛烷的饱和蒸气压分别为代入泡点方程得则气相组成由气化率验证与题中所给气化

5、率相同，故假设成立，再设塔B闪蒸温度℃，查得该温度下正庚烷与正辛烷的饱和蒸气压为则由气化率验证与题中所给气化率接近，故假设成立，4—96饱和汽态的氨—水混合物进入一个精馏段和提馏段各只有1块理论塔板的精馏塔分离，进料中的氨组成为0．001（摩尔分数）。塔顶回流为饱和液体，回流量为1．3。塔底再沸器产生的汽相量为。若操作范围内氨—水溶液的汽液平衡关系可表示为。求塔顶、塔底的产品组成。图4-8x1xFABx2M分析：如图4—8，作全塔物料衡算，可将塔顶、塔底产品与进料相联板作物料衡算时，可将进入该板的气相组成与塔顶产品组成相联系。对提馏塔板作物料衡算时，

6、可将离开该板的气相组成与经再沸器入塔的蒸汽组成相联系。将上述3种物料衡算关系与相平衡关系相配合，即可使此题得解。解：已知当露点进料时则由全塔轻组分物料衡算得(a)再将以及由板1的气相衡算整理成代入精馏段板1的物料衡算式则有化简得(b)再代入提馏段板2的物料衡算式则有化简得(c)因(b)等于(c),则有（d）联立(a),(d)二式，则塔顶产品组成（氨的摩尔分数）塔底产品组成（氨的摩尔分数）4—97某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：精馏段提馏段若进料时，原料为气液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。分析：若求产品产率，必须确

7、定塔顶产品,塔底产品和进料的组成。将精馏段操作线方程、提馏段操作线方程分别与对角方程联立，即可确定塔顶，塔底组成。而进料组成可由两个操作线方程与进料方程联解求得解：联解　　　及　　　得塔顶产品组成　　再联解　及得塔底产品组成部分　　　　　再联解　及　　　　得　　　,将此代入线方程，且由题巳知解得　由全塔物料衡算式及全塔轻组分物料衡算式知塔顶产品产率塔底产品产率　由精馏段操作线方程斜率解得用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为０．９５

8、，釜液组成为０．０５．料液的处理量为１００．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求：（1）提馏