6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。 常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
温度t 液相中甲醇的 气相中甲醇的 温度t 液相中甲醇的 气相中甲醇的 ℃ 摩尔分率 摩尔分率 ℃ 摩尔分率 摩尔分率 100
解：（1）进料温度40℃
℃时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kJ/kg 水蒸汽的汽化潜热r2 = kg
℃时 ，甲醇的比热 CV1 = (kg·℃)
水蒸汽的比热 CV2 = (kg·℃)
查附表给出数据 当xA = 时，平衡温度t = ℃ ∴40℃进料为冷液体进料
即 将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将℃饱和液体变成气体所需要的汽
化潜热Q2 ，即 q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2） Q1 = ×32××（）= kg
Q2 = 825××32 + ××18 = kJ/kg
∴q = 1 +（Q1/Q2）= （2）泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料 ∴q = 1 （3）饱和蒸汽进料 q = 0
7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为，釜液组成为（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。 解： ①产品的流量
由物料衡算 FxF = WxW + DxD
D + W = F 代入数据得 W = kmol/h
∴ 产品流量 D = 100 – = kmol/h ②精馏段的下降液体流量L L = DR = × = kmol/h ③提馏段的上升蒸汽流量V' 40℃进料q =
V = V' + （1-q）F = D（1+R）= kmol/h ∴ V' = kmol/h
8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = + ；提馏段y = –
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。
解：露点进料 q = 0
即 精馏段 y = + 过（xD ，xD）∴xD =
提馏段 y = – 过（xW ，xW）∴xW =
精馏段与y轴交于[0 ，xD/（R+1）] 即 xD/（R+1）= ∴R =
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（ ，） ∴ xF =
9.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。若原料为饱和液体，其中含苯（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为，塔底釜残液组成为，回流比为，试求理论板层数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例1-1。
解： 常压下苯-甲苯相对挥发度α=
精馏段操作线方程 y = Rx/（R+1）= 2x/3 + 3 = 2x/3 +
精馏段 y1 = xD = 由平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 得
x1 = 再由精馏段操作线方程 y = 2x/3 + 得 y2 = 依次得到x2 = y3 =
x3 = y4 =
x4 = ∵x4 ﹤ xF = < x3
精馏段需要板层数为3块 提馏段 x1'= x4 =
提馏段操作线方程 y = L'x/（L'-W）- WxW/（L'-W） 饱和液体进料 q = 1
L'/（L'-W）= （L+F）/V = 1 + W/（3D） 由物料平衡 FxF = WxW + DxD
D + W = F 代入数据可得 D = W
L'/（L'-W）= 4/3 W/（L'-W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3 即提馏段操作线方程 y' = 4x'/3 – 3 ∴y'2=
由平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 得 x'2 = 依次可以得到y'3= x'3 =
y'4= x'4 =
y5= x5 =
∵ x'5 < xW = < x4'
∴ 提馏段段需要板层数为4块
∴理论板层数为 n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器） 加料板应位于第三层板和第四层板之间
10.若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题9相同，但回流温度为20℃，试求所需理论板层数。已知回流液的泡殿温度为83℃，平均汽化热为×10kJ/kmol，平均比热为140 kJ/(kmol·℃)
解：回流温度改为20℃，低于泡点温度，为冷液体进料。即改变了q的值 精馏段 不受q影响，板层数依然是3块
提馏段 由于q的影响，使得 L'/（L'-W）和 W/（L'-W）发生了变化 q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）
Q1= CpΔT = 140×（83-20）= 8820 kJ/kmol Q2= ×10kJ/kmol
∴ q = 1 + 8820/×104)=
L'/（L'-W）=[V + W - F(1-q)]/[V - F(1-q)]
= [3D+W- F(1-q)]/[3D- F(1-q)] ∵D = W，F = 2D 得 L'/（L'-W）= (1+q)/+q)=
W/（L'-W）= D/[3D- F(1-q)]= 1/（1+2q）= ∴ 提馏段操作线方程为 y = -
x1'= x4 = 代入操作线方程得 y2' = 再由平衡关系式得到 x2'= 依次计算y3' = x3'= y4' = x4'= y5' = x5'=
∵ x5'< xW = < x4'
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