五 蒸馏
汽液相平衡
苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下: t 90 100 110 120 130 p0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p0 B 719 760
若苯—氯苯溶液遵循Raoult定律,且在1atm下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t—x(y)图及y—x图；
(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x—y值。
苯—甲苯混合液的组成x=(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。已知苯—甲苯混合液服从拉乌尔定律。
0
苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p0 A、pB [mmHg],按下述Antoine方程计算：式中t为温度[℃]。
0
lg p0 A= pB=
0
某双组分理想物系当温度t=80℃时，p0 A=，pB=40kPa，液相摩尔组成为 xA=，试求: (1) 与此液相组成相平衡的汽相组成yA； (2) 相对挥发度α。
一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组成y1=(?摩尔分率,下同)，冷凝液组成xD=，两个组分的相对挥发度α=2，求:
(1) 出分凝器的汽相组成yD=?
(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/VD=? 习题4附图
在1atm下对x=(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。设x=附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=+
某二元混合物原料中易挥发组分xF=(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。（设相对挥发度为3）
将含有24%(摩尔,以下同)易挥发组分的某液体混合物送入连续操作的精馏塔，馏出液中含有95%的易挥发组分，残液中含有3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为850[kmol/h]， 回流量为670[kmol/h]，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。
现有一连续精馏塔只有精馏段，用于A、B两组分的分离。已知A与B?的分子量分别为78与92，进料量为100[kg/h]，含A组成为10%(质量%以下同)，进料状态为饱和蒸汽自塔底送入，如图示。如果要求馏出产品中A的组成为95%，残液中A的组成为1%,试求:
(1) 塔顶馏出液的量、釜残液量及塔顶的蒸汽量各为多少[kg/h]? (2) 回流比R?
(3) 写出该塔操作线的数值表达式。
在连续精馏塔中,精馏段操作线方程
y=+,q线方程为y=+, 试求: (1) 回流比R (2)馏出液组成xD (3) 进料液的q值
(4) 当进料组成xF=时,精馏段操作线与
提馏段操作线的交点处?xq值为多少? 并要求判断进料状态。 习题8附图
一常压精馏塔将含苯(摩尔分率以下同)的苯
甲苯混合液1000[kg/h],分离为组成xD=塔顶产品和xw=的底部产品。已知回流比R=,进料温度为20℃，料液平均比热为[kJ/kmol·℃]，在常压下苯的汽化潜热为30807[kJ/kmol]，甲苯汽化潜热为33320[kJ/kmol]。试求：
(1) 精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L[kmol/h];提馏段上升蒸汽量V′和下降的液体量L′[kmol/h];
(2) 求塔顶冷凝器的热负荷；如使用水为冷却剂，且水初温为20℃，出口温度为 50℃，求每小时耗水量[kg/h]?
2
(3) 求再沸器的热负荷；设加热所用水蒸汽压强为[kgf/cm](绝压)，求蒸汽 消耗量[kg/h]？
(4) 写出提馏段操作线方程数值表达式。
在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为 (摩尔分率)，回流比R=3，提馏段操作线斜率为，截距为，求xD。 ?
由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40%(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成xD=，塔顶采用全凝器，回流比R=3, 在操作条件下的平衡关系为y=+，求:
(1) 塔釜液组成xw；
(2) 每小时能获得的馏出液量D。
某连续精馏操作中，已知操作线方程如下：
精馏段 y=+ 习题12 附图
提馏段 y=试求馏出液和釜液的组成及回流比。若原料为饱和蒸汽进料，求其组成?
某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=(摩尔分率)，二元系统相对挥发度α=4，进料组成为
xF=(摩尔分率)，回流比R=1时，求:
(1) 离开第一块板的液相组成x1为多少? (2) 进入第一块板的气相组成y2为多少? (3) 两操作线交点d的气液组成?
组成为xF=的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为1:2，塔顶xD=(以上均为摩尔分率)，易挥发组分回收率为95%，回流比R=，?相对挥发度α=,试求: (1) 原料中汽相和液相组成; (2) 列出提馏段操作线方程。
精 馏 设 计 型 计 算
欲设计一连续精馏塔用以分离苯和甲苯各50%的料液,要求xD=96%，xw=5%(以下均为摩尔%)。泡点进料，操作回流比R=3，系统相对挥发度为，试用逐板计算法求所需的理论板数与加料板的位置。
某二元混合液的精馏操作过程如图所示。已知原料以饱和液体状态直接加入塔釜，原料组成xF=(摩尔分率,下同)，要求塔顶产品组成xD=，D/F=?的操作条件下，物系的α=，塔顶设全凝器，泡点回流。若设计回流比R=，?求为完成上述分离任务所需的理论板板数。(操作满足恒摩尔流假定)。
习题17附图 习题19附图
乙烯—乙烷混合液于饱和蒸汽状态加入精馏塔中，回流比R=5，且已知xD= ,xw=，xF=(均为乙烯的摩尔分率)。试用图解法求取所需的理论板数。
用一塔顶设全凝器的常压精馏塔分离含甲醇为，流量为100kmol/h的甲醇— 水溶液，泡点进料,并要求塔顶产品含甲醇为，塔底产品含甲醇为(?以上均为摩尔分率),已知精馏段操作线为:y=+;操作条件下的平衡关系如图所示，试求： (1) 塔顶及塔底的产品流量(kmol/h); (2) 塔的理论板数及进料位置:
(3) 流入再沸器的液相流量及组成，离开再沸器的气相流量及组成。
用一连续精馏塔分离苯与氯苯混合物，xF=，xD=(以上均为摩尔分率)。 进料状态为汽液混合物,其中汽液比为1:2(摩尔比)。苯与氯苯的平均相对挥发度α=。试求: (1) 原料中汽相和液相组成; (2) 最小回流比R min。
试用捷算法计算环氧乙烷—环氧丙烷连续精馏塔的理论板数与加料板位置。如全塔效率EO=70%，求实际板数(釜可视为一块理论塔板)和实际加料板位置。已知xF=, xD=,xw=(皆为环氧乙烷的摩尔分率)，R= min，相对挥发度α=，饱和液体进料。
今用连续精馏塔同时取得两种产品xD1=，xD2=(如图所示)，已知xF=(?以上均为摩尔分率)，泡点进料，R=2，相对挥发度α=，D1/D2=2(摩尔比)。求精馏段所需的理论论板数。(逐板计算法与图解法均可)。
现用连续精馏塔将含甲醇35%与水65%的混合液分离，以便得到含甲醇95%?的馏出液与含甲醇4%的残液(均为%摩尔)。操作回流比R=，料液温度为20℃，釜中用直接蒸汽加热，试用图解法求理论板数。已知35%的甲醇水溶液泡点为78℃，比热为??0.??88 [kcal/kg·℃]；水的汽化潜热为552[kcal/kg]。在1atm下,甲醇—水的平衡数据如下：
x y x y
习题22附图 习题24附图
在常压连续精馏塔中分离A、B混合液(如图所示)。?两股进料情况如下?:? F1=100kmol/h，xF1=(摩尔分率，下同); F2=200kmol/h，xF2=,均为饱和液体进料。要求分离后馏出液中组分A含量不小于，釜液中组分A浓度不于 ，操作回流比为2。试求两股进料间的操作线方程。
0 0 精馏操作型计算
一精馏塔有24层塔板(实际板数)，用于分离xF=的苯—甲苯溶液。全塔效率为50%，泡点进料，加料板位置为第14层板。现要求xD = ，再沸器最大蒸发能力V′=[kmol/h]，求馏出液的最大产量。
为测定塔内塔板效率，在常压下对苯—甲烷物系进行全回流精馏。待操作稳定后，测得相邻三层塔板的液相组成为：x n-1=，xn=，x n+1=。?相对挥发度α=，求第n板和n+1板的板效率。
如图示的精馏塔具有一块实际塔板及一只蒸馏釜，原料予热到泡点，由塔顶连续加入，xF=(摩尔分率,以下同)。今测得塔顶产品易挥发组分的回收率为80%，且xD=，系统的相对挥发度α=。试求该块塔板的板效率。设蒸馏釜可视为一块理论塔板。
如图所示的苯—甲苯常压连续精馏塔，塔顶设置全凝器，泡点回流。塔内有三层理论板，而且塔釜可视
为一层理论板，每小时100kmol含苯50mol%?的苯—甲苯
混合液 ，从第三层塔板以泡点状态加入。塔顶产品含苯85kmol%，相平衡关系如图如示。试求:
(1) 回流比R，塔底排出液组成Xw，塔顶产品D及塔釜蒸发量 V′；
(2) 当回流中断，进料情况及塔釜供热状况仍保持不变时，精馏塔处于什么状态?
综合计算题
拟设计一常压连续精馏塔以分离某易挥发组分含量为40%(mol%下同?)，流量为100kmol/h的料液，要求馏出液组成为92%，回收率为90%，料液为泡点进料。?回流比为最小回流比的倍，全塔效率为，操作条件下物系的平衡关系见附图。试求:
(1) 完成分离任务所需的实际塔板数及实际加料板的位置；