化工原理 精馏习题 下载本文

3.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 y?0.80x?0.16 提馏段 y?1.40x?0.02

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

4. 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,釜液组成为0.05.料液的处理量为100kmol/h.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)提馏段上升蒸气量;

(2)自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

分析:欲解提馏段的蒸气量v?,须先知与之有关的精馏段的蒸气量V。而V又须通过V?(R?1)D才可确定。可见,先确定最小回流比Rmin,进而确定R是解题的思路。

5.在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体,其组成为0.5,要求塔顶馏出液组成不小于0.95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分A的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器,所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器,全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为2.5,操作回流比R?1.5Rmin。当馏出液流量为

100kmol/h时,试求:

(1)塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成; (2)提馏段上升的气体量。

分析:因为出分凝器的冷凝液L与未液化的蒸气V0成相平衡关系,故分凝器相当一层理论塔板。应注意,自分凝器回流塔内的液相组成x0与自全凝器出来的产品组成xD不同。 6.在一常压连续精馏塔中分离二元理想混合物。塔顶上升的蒸气通过分凝器后,3/5的蒸气冷凝成液体作为回流液,其浓度为0.86。其余未凝的蒸气经全凝器后全部冷凝为塔顶产品,其浓度为0.9(以上均为轻组分A的摩尔分数)。若已知回流比为最小回流比的1.2倍,当泡点进料时,试求:

(1)第1块板下降的液体组成; (2)料液的组成。 分析:抓住分凝器中气液相组成为平衡关系,而回流液组成与第1块板上升蒸气为物料平衡(即精馏段操作线)关系,此题可顺利求解。

3.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 y?0.80x?0.16 提馏段 y?1.40x?0.02

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 y?0.80x?0.16 及 y?x 得塔顶产品组成 xD?x?0.80

再联解 y?1.40x?0.02 及 y?x 得塔底产品组成部分 xW?x?0.05

再联解 y?0.80x?0.16 及 y?1.40x?0.02 得 x?0.3,y?0.4

将此代入q线方程,且由题巳知q?

x1q y?x?F 2q?1q?1 0.4?xF0.50.3? 解得 xF?0.35

0.5?10.5?1由全塔物料衡算式 F?D?W

及全塔轻组分物料衡算式 FxF?DxD?WxW

DxF?xW0.35?0.05???0.4?40% 知塔顶产品产率

FxD?xW0.80?0.05WF?D??1?0.4?0.6?60% FFR?0.80 解得 R?4 由精馏段操作线方程斜率

R?1塔底产品产率

4. 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,釜液组成为0.05.料液的处理量为100kmol/h.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)提馏段上升蒸气量;

(2)自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

分析:欲解提馏段的蒸气量v?,须先知与之有关的精馏段的蒸气量V。而V又须通过

V?(R?1)D才可确定。可见,先确定最小回流比Rmin,进而确定R是解题的思路。

理想体系以最小回流比操作时,两操作线与进料方程的交点恰好落在平衡线上,所以只

须用任一操作线方程或进料方程与相平衡方程联立求解即可。

解:(1)由相平衡方程 y??x3x ?1?(??1)x1?2x及进料方程 y?xq0.50.5x?F?x???x?1 q?1q?10.5?10.5?1?2?4?8

4 ?0.633联立解得 2x2+2x+1=0 x?取 xq?0.367 则 yq?3xq1?2xq Rmin?xD?yqyq?xq?0.95?0.63?1.23 R=1.4Rmin?1.722

0.63?0.37再由物料衡算方程 F?D?W 及 FxF?DxW?WxW 解得 D?50kmol/h W?F?D?50kmol/h

V?(R?1)D?(1.722?1)50?136.1kmol/hV?V?(1?q)F?V?0.5F?136.1?50?86.1kmol/h'

(2)已知y1?xD?0.95 由相平衡关系 x1?y1?0.86

??(??1)y1再由精馏段操作线方程解得 y2?xR1.7220.95x1?D??0.86??0.88 R?1R?11.722?11.722?1 5.在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体,其组成为0.5,要求塔顶

馏出液组成不小于0.95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分A的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器,所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器,全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为2.5,操作回流比R?1.5Rmin。当馏出液流量为

100kmol/h时,试求:

(3)塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成; (4)提馏段上升的气体量。

分析:因为出分凝器的冷凝液L与未液化的蒸气V0成相平衡关系,故分凝器相当一层理论塔板。应注意,自分凝器回流塔内的液相组成x0与自全凝器出来的产品组成xD不同。

解:(1)由平衡方程及泡点进料时 xq?0.5

yq?axq1?(a?1)xq?2.5?0.5?0.714

1?1.5?0.5