总精馏习题课.docx
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总精馏习题课.docx
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总精馏习题课
1、在连续精馏操作中,已知精馏段操作线方程及q线方程分别为y=0.8x+0.19;y=-0.5x+0.675,试求:
(1)进料热状况参数q及原料液组成xF;
(2)精馏段和提馏段两操作线交点坐标。
解:
由q线方程 y=-0.5x+0.675知
故q=1/3
又
故xF=0.675(1-q)=0.675×(1-1/3)=0.45
因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q线的交点,所以
yq=-0.5xq+0.675
yq=0.8xq+0.18
联立求解 xq=0.373 yq=0.489
2、在连续精馏塔中,分离某二元理想溶液。
进料为汽-液混合物进料,进料中气相组成为0.428,液相组成为0.272,进料平均组成xf=0.35,假定进料中汽、液相达到平衡。
要求塔顶组成为0.93(以上均为摩尔分率),料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。
取回流比为最小回流比的1.242倍。
试计算:
(1)塔底产品组成;
(2)写出精馏段方程;(3)写出提馏段方程;(4)假定各板效率为0.5,从塔底数起的第一块板上,上升蒸汽的组成为多少?
解题过程:
3、精馏塔具有一块实际板,原料预热至泡点,由塔顶连续加入,原料组成xf=0.2(摩尔分率,下同),塔顶易挥发组分回收率为80%,且塔顶组成xD=0.28,系统的平均相对挥发度α=2.5。
假定塔内汽、液摩尔流率恒定,塔釜可视为一块理论板,试求该实际板的板效率。
解题过程:
4用一连续精馏塔分离苯-甲苯物系,已知进料组成xf=0.44,要求塔顶组成达xD=0.9(摩尔分率,上同)。
已知物系的平均相对挥发度α=2.47,最小回流比Rm=3,试求此时的进料状况参数q值。
解题过程:
5、在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。
该物系的平均相对挥发度为2.5。
原料液组成为0.35(易挥发组分摩尔分率,下同),饱和蒸气加料。
塔顶采出率
为40%,且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20,试求:
(1).提馏段操作线方程;
(2).若塔顶第一板下降的液相组成为0.7,求该板的气相默夫里效率Emv1。
解:
(1).提馏段操作线方程
由精馏段操作线方程知
解得 R=3.0
解得 xD=0.8
设原料液流量F=100kmol/h
则 D=0.4×100=40kmol/h
W=60kmol/h
因q=0,故
L′=L=RD=3×40=120kmol/h
V′=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F=4×40-100=60kmol/h
提馏段操作线方程为
(2).板效率Emv1
由默夫里板效率定义知:
其中 y1=xD=0.8
y2=0.75×0.7+0.2=0.725
故
6 在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水0.6(摩尔分数,下同)的混合液,其流量为100kmol/h,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04,回流比为2.6。
试求:
(1)馏出液流量;
(2)饱和液体进料时精馏段的下降液体量和提馏段的上升蒸气量;
(3)进料温度为40℃时,提馏段下降液体量和上升蒸气量。
解:
(1)由全塔物料衡算
F=D+W 100=D+W
FxF=DxD+WxW 100×0.4=0.95D+0.04W
解之D=39.56kmol/h
(2)由L/D=R=2.6 得
L=RD=2.6×39.56=102.9kmol/h
V=(R+1)D=(2.6+1)×39.56=142.4kmol/h
因为饱和液体进料 q=1
所以 V‘=V=142.4kmol/h
(3)由平衡数据查 xF=0.4时的ts=75.3℃,
已知进料温度tF=40℃
查
=57.7℃下 CPB=4.21KJ/(kg·℃),CPA=2.68kJ/(kg·℃)
所以 CPm=CPAxAMA+CPBxBMB=2.68×0.4×32+4.21×0.6×18=79.77kJ/(kmol·℃)
由ts=75.3℃查得 rA=1095kJ/kg rB=2450kJ/kg
所以 rm=rAxAMA+rBxBMB=1059×0.4×32+2450×0.6×18=40476kJ/kmol
L‘=L+qF=102.9+1.073×100=210.2kmol/h
V‘=V+(q-1)F=142.4+0.073×100=149.7kmol/h
7、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xf=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。
试用逐板计算法计算离开塔顶第2块塔板的液体浓度x2。
试用快速估算法计算总理论板数和确定加料板序号。
总理论板数
(2)精馏段理论板数
8、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=2.500
由提馏线得:
,xD=0.9499≈0.950
提馏线斜率
,得 F=1.5D
提馏线截距
,
,得xW=0.04
问?
xW
由FxF=DxD+WxW 得:
=0.647
问:
xf(=yf)的另一求法?
(证实结果同)
9、以连续精馏塔分离某二元混合物。
进料xf=0.50(摩尔分率,下同),q=1,塔顶产品D=50kmol/h,xD=0.95,塔顶馏出液中易挥发组分回收率η=0.96。
塔顶采用一个分凝器及一个全凝器。
分凝器液体泡点回流。
已知回流液浓度x0=0.88,离开第一块塔板的液相浓度x1=0.79。
塔底间接蒸汽加热。
塔板皆为理论板,相对挥发度α为常数。
试求:
①加料流量F;②操作回流比是Rmin的倍数;③精馏段、提馏段气相流量。
另:
y1与x0什么关系?
如何的R?
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