2)精馏段操作线方程 R R+1R+1 =3.2x/(32+1+096/(32+1 0.762x+0.22 提馏段操作线方程:y=(L’)x-(W/)xn 7F=RD+gF=[R (D/F)+gF =V-(1-q)F=V-(R+1)(D/F)F W=(1-D/F)F R(D/F)+q 1-D/F (R+1)(D/F)(R+1)(D/F) 3.2×0.3476+1 1-0.3476 (3.2+1)×0.3476(3.2+1)×0.3476 1447x-00112 10)某二元混合物含易挥发组分0.24,以热状态参数q=0.45的汽、液混合 物状态进入连续精馏塔进行分离。进料量为14.5kmol/h,塔顶产品浓度x-=0.95, 塔底产品浓度x=0.03。若回流比R=2.8,泡点回流,提馏段L’V’为多少?试 计算塔顶全凝器的蒸汽冷凝量及蒸馏釜的蒸发量。以上浓度皆指易挥发组分的摩 尔分率 解:D/F=(r-xn)/(xD-x)=(0.24-003)1(095-003)=02283 L'=L+gF=R(D/F)F+ gF=[R (D/F)+qF I=V-(1-q)F=(R+1)(D/F)F-(1-q)F=[R+1)(D/F)-(1-q)F L' [R (D/F)+qF 2.8×0.2283+045 3.43 ′[R+1)(D/F)-(1-q)]F(28+1)×0.2283-(1-0.45) 全凝器内蒸汽冷凝量:=(R+1)D=(28+1)×02283×145=12.58kmol/h 釜的蒸发量:=[R+1)(D/F)-(1-q]F =[(28+1)×0.2283-(1-045)]×145 4.604kmol/h 11)用常压精馏塔连续分离苯和甲苯混合液。进料中苯的摩尔分率为0.30。 操作条件下苯的汽化潜热为355kJ/kg。试求以下各种情况下的q值:①进料温 度为25℃;②98.6℃的液体进料;③98.6℃的蒸汽进料。 苯~甲苯体系在常压下的部分汽液平衡数据如下 「温度t,℃110.6 102.2 98.6 95.2 液相组成,x 0.000 0.2000.3000.397 汽相组成,y 0.000 0.370 0.500 0.618
1.447 0.0112 3.2 1 0.3476 1 0.3476 3.2 1 0.3476 3.2 0.3476 1 1 / 1 / 1 / / 1 / 1 1 / [ / ] / / 0.762 0.229 3.2 / 3.2 1 0.96 / 3.2 1 1 1 2 = − + − − + + = + − − + + = = − = − − = − + = + = + = + = − = + = + + + + + + = x x x R D F D F x R D F R D F q y W D F F V V q F V R D F F L L qF RD qF R D F q F y L V x W V x x x R x x R R y W W D （ ） （ ） （ ）（ ） （ ）（ ） （ ） （ ） （ ） （ ）（ ） （ ） 提馏段操作线方程： （ ’ ’） （ ’） （ ） （ ） ）精馏段操作线方程： ’ ‘ 10）某二元混合物含易挥发组分 0.24，以热状态参数 q=0.45 的汽、液混合 物状态进入连续精馏塔进行分离。进料量为 14.5kmol/h，塔顶产品浓度 xD=0.95， 塔底产品浓度 xw=0.03。若回流比 R=2.8，泡点回流，提馏段 L’/V’为多少？试 计算塔顶全凝器的蒸汽冷凝量及蒸馏釜的蒸发量。以上浓度皆指易挥发组分的摩 尔分率。 kmol h V R D F q F V R D kmol h R D F q F R D F q F V L V V q F R D F F q F R D F q F L L qF R D F F qF R D F q F D F z x x x f w D W 4.604 / [ 2.8 1 0.2283 1 0.45 ] 14.5 [ 1 / 1 ] 1 2.8 1 0.2283 14.5 12.58 / 3.43 2.8 1 0.2283 1 0.45 2.8 0.2283 0.45 [ 1 / 1 ] [ / ] 1 1 / 1 [ 1 / 1 ] / · [ / ] / / 0.24 0.03 / 0.95 0.03 0.2283 = = + − − = + − − = + = + = = + − − + = + − − + = = − − = + − − = + − − = + = + = + = − − = − − = （ ） （ ） 釜的蒸发量： （ ）（ ）（ ） 全凝器内蒸汽冷凝量： （ ） （ ） （ ）（ ）（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ）（ ） （ ） （ ）（ ）（ ） （ ） （ ） 解： （ ）（ ）（ ）（ ） 11）用常压精馏塔连续分离苯和甲苯混合液。进料中苯的摩尔分率为 0.30。 操作条件下苯的汽化潜热为 355kJ/kg。试求以下各种情况下的 q 值：①进料温 度为 25℃；②98.6℃的液体进料；③98.6℃的蒸汽进料。 苯～甲苯体系在常压下的部分汽液平衡数据如下： 温度 t，℃ 110.6 102.2 98.6 95.2 液相组成，x 0.000 0.200 0.300 0.397 汽相组成，y 0.000 0.370 0.500 0.618
解:①原料液的汽化潜热 rm=0.30×380kJ(kg7&kg/mol)+07×~35kJ kg /mol =8892+22862=31754kJ/mol 由附表可知xr=0.30时,液体的泡点为986℃,则 平均温度t 25+986 =618℃=33495K 查教材附录得618℃下苯和甲苯的比热为184kJ(kgK), 故原料液的比热为:Cp=1.84×0.3×78+1.84×0.7×92 Cp4t1+rm161552×(986-25)+31754 1374 31754 ②属饱和液体进料q2=1 ③属饱和蒸汽进料q3=0 12)已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料,操作线方程分别如下: 精馏线y=0.7143x+0.2714 提馏线y=1.25x-001 试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率 解:由精馏线得:R 07143,R=2.500 由提馏线得 =02714,xD=0.9499≈0.950 提馏线斜率 V′(R+)D-(1-q)F 125,得F=1.5D F-D 提馏线截距 001 =001,得xw=004 R+I)D-F 由FxF=DxD+Wxw得 (F-D)Xw D D 095 001 15 =0647
解：①原料液的汽化潜热 rm= 0.30380kJ/(1kg/78kg/mol)＋ 0 7 355 1 92 . / kJ kg kg mol = 8892＋22862 = 31754 kJ/mol 由附表可知 xf = 0.30 时，液体的泡点为 98.6℃，则 平均温度 t m = + = 25 98 6 2 618 . . ℃= 334.95 K 查教材附录得 61.8℃下苯和甲苯的比热为 1.84kJ/(kgK)， 故原料液的比热为：Cp = 1.840.378＋1.840.792 = 161.552 kJ/(kmolK) ∴ ( ) q C t r r p m m 1 1 161552 98 6 25 31754 31754 = 1374 + = − + = . . . ②属饱和液体进料 q2 = 1 ③属饱和蒸汽进料 q3 = 0。 12）已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线方程分别如下： 精馏线 提馏线 试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。 解：由精馏线得： R R + = 1 0.7143，R = 2.500 由提馏线得： x R D + = 1 0.2714 ，xD = 0.9499≈0.950 提馏线斜率 ( ) ( ) = + + − − = L V L qF R 1 D 1 q F 1.25 ，得 F = 1.5D 提馏线截距 W V xW = 0.01， ( ) F D R D F xW − + − = 1 0.01 ，得 xW = 0.04 由 FxF = DxD＋WxW 得： x Dx F D x F D F x D F f x D W = D W + − = + − ( ) 1 = + − = + − D D x D D D xW 15 1 15 0 95 15 1 1 15 0 01 . . . . . . = 0.647
13)用一连续精馏塔分离甲醇和水的混合物,进料量为100kmol/h,进料中 甲醇的摩尔分率为0.10,以饱和蒸汽形式连续进入塔底。要求塔顶产品中甲醇 含量为0.90,塔釜产品中甲醇含量为0.05。试求:①该精馏塔操作回流比及塔 内的液汽比;②塔顶全凝器的蒸汽冷凝量。 解:①FXr=DxD+(F-Dw 0.1-00 D=F D-X=100 5.882 moli 09-005 V=F=100 kmol/ 由V=(R+1)D得R D 5882 RD 16 0.941 (R+1)D16+1 ②塔顶全凝器蒸汽冷凝量 L 14)以连续精馏分离正庚烷(A)与正辛烷(B)。已知相对挥发度α=2.16 原料液浓度Z=0.35(正庚烷的摩尔分率,下同),塔顶产品浓度x=0.94,加料 热状态q=1.05,馏出产品的采出率D/F=0.34在确定回流比时,取2/m=140。 设泡点回流。试写出精馏段与提馏段操作线方程。 解:1)计算R和R 平衡线方程:y=ax/1+(a-1)x]=2.6x/(1+1.16x) 9线方程:y=qx/q-1)-=(q-1)=1.05x/05-0.35/005 2lx-7 二线交点:x。=0.3594y。=0.5476 0.94-0.5476 =2.085 R=140R=1.40×2085=29 2)精馏段操作线方程: L'=L+gF=R(d/F) F+g=[(r (d/F)+q]F =V-(1-q)F=(R+1)(D/F)F-(1-q)F =[(R+1)(D/F)-(1-q]F
13）用一连续精馏塔分离甲醇和水的混合物，进料量为 100kmol/h，进料中 甲醇的摩尔分率为 0.10，以饱和蒸汽形式连续进入塔底。要求塔顶产品中甲醇 含量为 0.90，塔釜产品中甲醇含量为 0.05。试求：①该精馏塔操作回流比及塔 内的液汽比；②塔顶全凝器的蒸汽冷凝量。 解：①Fxf = DxD＋(F－D)xW D F x x x x f w D w = − − = − − 100 = 01 0 05 0 9 0 05 5882 . . . . . kmol/h V = F = 100 kmol/h 由 V = (R+1)D 得 R V D = − 1 = − 100 5882 1 16 . L V RD R D = + = + = ( ) . 1 16 16 1 0 941 ②塔顶全凝器蒸汽冷凝量 V = 100 kmol/h 14）以连续精馏分离正庚烷（A）与正辛烷（B）。已知相对挥发度α=2.16， 原料液浓度 Zf=0.35（正庚烷的摩尔分率，下同），塔顶产品浓度 xD=0.94，加料 热状态 q=1.05，馏出产品的采出率 D/F=0.34。在确定回流比时，取 。 设泡点回流。试写出精馏段与提馏段操作线方程。 1.40 1.40 2.085 2.92 2.085 0.5476 0.3594 0.94 0.5476 0.3594 0.5476 21 7 / 1 / 1 1.05 / 0.05 0.35 / 0.05 /[1 1 ] 2.16 / 1 1.16 1 min min * min = = = = − − = − − = = = = − = − − − = − = + − = + R R y x x y R x y x q y qx q z q x y x x x x R R e e D e e e f 二线交点： 线方程： （ ） （ ） 平衡线方程； （ ） （ ） 解：）计算 和 R D F q F V V q F R D F F q F L L qF R D F F qF R D F q F [ 1 / 1 ] 1 1 / 1 / [ / ] 2 （ ）（ ）（ ） （ ） （ ）（ ） （ ） （ ） （ （ ） ）精馏段操作线方程： = + − − = − − = + − − = + = + = + V L F xD xf q=0 xw