化工原理14第九章蒸馏习题课ppt课件.ppt

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1、第九章蒸馏——习题课乙苯-苯乙烯精馏塔的塔顶压强为6.665kPa，在塔顶第一块板上的液体中装有温度计，已测得液体温度为58.8℃，假设板上的液体与上方气体已达到平衡状态，求气液两相组成及相对挥发度各为多少？若保持操作压强不变，由于空气漏入，气相中空气的分压为0.6665kPa，并假设板上液体组成不变，且已与气相呈平衡状态，问温度计的读数为多少？气相组成和相对挥发度有何变化？此时气相中乙苯与苯乙烯的相对含量有何变化？乙苯（A）-苯乙烯（B）混合液可视为理想溶液。例1惰性气体对相平衡的影响解：①未漏气则：A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得：ABC乙苯9.39933279.47

2、-59.95苯乙烯9.39913328.57-63.72式中p0单位：bar；T的单位K同理：则：则：②空气漏入令：试差法求解温度：设℃，则：设℃，则：取：℃，则：反复迭代，最后：℃则：，③惰性气体对相平衡没有直接的影响，但在总压不变的条件下，惰性气体的存在使气相中各组分的蒸汽分压降低，其作用相当于提高真空度，导致平衡温度下降。因此真空操作的精馏塔，塔顶漏气越严重，气相中空气分压越高，液体温度越低。在常压下将含苯60%、甲苯40%的混合液进行平衡精馏，汽化率为30%，已知物系的相对挥发度为2.47，试求：①汽、液两相的组成；②若对此混合液进行简单精馏，使残液浓度与平衡精馏相同，所得

3、馏出物中苯的平均浓度为多少？馏出物占原料液的百分率为多少？③若将剩下的残液继续进行简单精馏，使总汽化率与平衡精馏相同，所得馏出物单独收集，此馏出物中苯的平均浓度为多少？两阶段简单精馏所得馏出物的总平均组成如何？例2平衡精馏与简单精馏的比较解：①根据物料衡算根据题意：，则：根据相平衡：两方程联立求解：，②根据：，（注：）则：③根据：则有：因为：，即：而：则：化简：试差法求解该方程，得：两阶段总平均组成：结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出物（第一阶段得

4、到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。某苯与甲苯混合物中含苯的摩尔分率为40%，流量为100kmol/h，拟采用精馏操作，在常压下加以分离，要求塔顶产品浓度为0.9，苯的回收率不低于90%，原料预热到泡点加入塔内，塔顶设有全凝器，液体在泡点下进行回流，回流比取其最小值的1.5倍。已知在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47，试求：①为完成分离任务所需要的最少理论板数为多少？②在精馏塔内循环的物料量为多少？

5、例3理论板数的计算解：①最少理论板数的计算则：根据：因为：求q线：，故：q线与平衡线交点e（xe，ye）为：求最小回流比Rmin：则：故精馏段操作线：即：则q线与精馏段操作线交点d（xd，yd）为：则提馏段操作线为：相平衡关系：逐板计算理论板数，列表如下：n012345678910xn0.90.78470.65570.53620.44300.37970.32480.25610.18220.11470.0617yn+10.90.82470.74060.66270.60190.54300.45950.35490.24240.1398精馏段操作线方程提馏段操作线方程共用理论板数：加料板为

6、第5块。块②在塔内循环的物料量：提馏段：精馏段：结论：从计算结果可知：为将的料液加工成的塔顶产品和的塔底产品，需要塔内循环。此部分物料的液态形式自塔顶流到塔底，而在塔底又以气态形式返回塔顶。精馏过程正是利用汽液两相在塔内的接触传质，使混合液分离得以完成。当分离要求一定时，循环量越大所需要的板数越少。物料循环的代价是发生相变时所消耗的能量。的物料在有两股苯和甲苯混合物，摩尔流量之比为1:3，含苯浓度依次为0.5与0.2（皆为摩尔分率），欲在同一精馏塔内进行分离，要求塔顶产品浓度为0.9，而釜液浓度不高于0.05。两股物料皆预热至泡点，分别在适当位置加入塔内，在操作条件下，两组分的相对

7、挥发度为2.47，试求该精馏过程的最小回流比。例4复杂塔最小回流比的计算解：精馏过程图示如下：求q1线与平衡线交点e1点坐标（xe1，ye1）因泡点进料，故：求q2线与平衡线交点e2点坐标（xe2，ye2）即：因泡点进料，故：由于：故：同理：而：故：因为：，根据全塔物料衡算：则：最后：则：由于：故最小回流比为：结论：在精馏塔内的任何一点，只要假定操作线与平衡线相交，均可求出一个最小回流比，而所有这些最小回流比的最大值才是精馏过程的最小回流比。因此，精馏过程的最小回流比