1、1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*，P A*，由于总压 P = 99kPa，则由图数据。 以t = 80.1为例 x =（99-40）/（同 根 由 2.正戊烷（C 5H12）和正己下该溶液的平衡数据。 度 C 5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 248.2 259.1 27
2、6.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53解： 根据附表数据得出相同温度下C 5H12（A）和C 6H14（B）的查得P A*= 6.843kPa 得到其他温度下AB的饱和蒸汽压如下表 t(9.3 PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 .000101.300 PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.82利用拉乌尔定律计算平衡数据 例 当 t= 260.6时 x = (=（13.3
3、-2.826）/（13.3-2.826 平衡气相组成 以260.6为例 当t= 260.6时 y = P A*x/P = 13.31/13.3 = 1 理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t() 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 利用习题2的数据，计算：的结果相比较。 解：计算平均相对挥发度 理想 t() 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3 - - - - 5.291 5.563 275.1和279时的值做平均 按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x
4、 = 0.3835时， y = 4.730.3835/1+(4.73-1)0.3835= 0.746 同理得到其他y值列表如下 t() 260.6 275.1 276.9 279 289 5.291 5.563 4.178 x y 1 0.746 0.700 0.555 4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发平衡蒸馏，若汽化率为关系可表示为y = 0.46x + 0.549 简单蒸馏 由ln(W/F)= xxFdx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x得ln(W/F)= xxFdx/(0.549-0.54x) = 0.54ln(0.549-0.54xF)/(0. 汽化率1-q =
5、 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3 ln(2/3) = 0.5 x = 0.49 y = 0.804 xF = Wx + Dy D + W = F 将W/F = 2/3代入得到 x = 0.509 再次代入平衡关系式得 y = 0.783 5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量4000kg/h，组成x F为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若液回收率为88。试求馏出液的流量和组分，分别以出回收率 = Dx D/FxF = 88 得 = 40000.30.88 = 1056kg/ 结合物料衡算 Fx F = WxW + DxD D + W =
6、F 得x D = 0.943 馏出液的摩尔流量 1056/(760.943) = 14.7kmol/h 以 = 0.976.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说. 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 摩尔分率 摩尔分率 摩尔分率 摩尔分率 100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2
7、0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81 78.0 0.30 解：（1）进料温度40 5.3时，甲醇的汽化潜热r 1 = 825kJ/kg 蒸汽的汽化潜热r 2 = 2313.6kJ/kg 57.6时 ，甲醇的比热 C V1 = 2.784kJ/(kg) 水蒸汽的比热 查附表给出数据 当x A = 0.4时，平衡温度t = 75.3 40进料为冷液体进料 将1mol进料变成饱和蒸汽所需热
8、量包括两部分 一部分是将40冷液体变成饱和液体的热量Q 1，二是将要的汽化潜热Q 2 ，即 q = （Q 1+Q2）/ Q 2 = 1 + （Q 1/Q2） Q1 = 0.4322.784（75 Q2 = 8250.4 q = 1 +（Q 1/Q2）= 1.08 （2）泡点进料 的 .7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.0（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，馏出液组成为以上均为易挥发组分的摩尔分率）FxF = WxW + DxD D + W = F 代入数据W = 60 产品流量 D = 100 60.44 = 39.56精馏段的
9、下降液体流量L L = DR = 2.539.5提馏段的上升蒸汽流量V 40进料q = 1.08 V = 146.46 kmol/h 8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = 0.723x + 0.263；提馏段y = 1.25x 0.0187 料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液进料 q = 0 即 精馏段 y = 0.723x + 0.263 过（x D ，x D）x D = 0.949 提馏段 y = 1.25精馏段与y轴交于0 ，x D/（R+1） 即 x D/（R+1）= 0.263 R = 2.6 x F = 0.649 9.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混
10、合溶液。尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为0.9，塔底数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例 1-1。解： 常 +(-1)x 得 x1 = 0.7853 再由精馏 .3 得 y2 = 0.8236 依次得到 0.5320 y4 = 0.6547 x4 xF = 0.5 x3 .4353 L-W） L/（L-W）= （ D = W W/（L-W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3 由平衡关 x 2 = 0.3293 依次可以得 x 4 = 0.1229 0.0576 理论板层数为 n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器） 及气液平衡关系都与习题 9 相同，但回流温 化热为 3.2
11、 压下苯-甲苯相对挥发度= 2.46 精馏段操作线方程 y = Rx/（R+1）= 2x/3 + 0.9/3 = 2x/3 + 0.3 精馏段 y 1 = xD = 0.9 由平衡关系式 y = x/1段操作线方程 y = 2x/3 + 0x2 = 0.6549 y3 = 0.7366 x3 =x4 = 0.4353 精馏段需要板层数为3块 提馏段 x 1= x4 = 0提馏段操作线方程 y = L x/（L -W）- Wx W/（饱和液体进料 q = 1 L+F）/V = 1 + W/（3D） 由物料平衡 Fx F = WxW + DxD D + W = F 代入数据可得 L/（L -W）=
12、 4/3 即提馏段操作线方程 y = 4x/3 0.1/3 y 2= 0.5471 系式 y = x/1 +(-1)x 得到y 3= 0.4058 x3 = 0.2173 y4= 0.2564 y5= 0.1306 x5 = x5 xW = 0.1 x4 提馏段段需要板层数为4块 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104kJ/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 馏段 由于
13、q的影响，使得 L /（L -W）和 W/ q = （Q 1+Q2）/ Q1= CpT = 140（83-20）= 8820 kJ/kQ2= 3.2104kJ/kmol q = 1 + 8820/(3.210 4)= 1.2756 L/（L -W）=V + W - F(1-q)/V - F(1 = 3D+W- F(1-q)/3D- F(1-q) D = L/（L -W）= (1+q)/(0.5+q)= 1.2815 L-W）= D/3D- F(1-q)= 1/（1+2q）= 0.2815 馏段操作线方程为 y = 1.2815x - x1= x4 = 0.4353 代入操作线方程得x2= 0.
14、3141 依次计算y 3 = 0.3743 x3= 0.1956 y4 = 0.2225x4= 0.1042 x5= 0.0457 x5 xW = 0.1 x4 理论板层数为 3 + 4 + 1 = 8块（包括再沸器） 11.在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇0.15（摩尔分率，下同），馏出液组成不低于0.8，釜液组成为0.02；操作回流比为2线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的 1/2，侧线产品为饱和液体，组成为 0.6。试求所需的理论板层数，加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例 1-7。 解：如图所示，有两股出料，故全塔可以分为三段，由例 1-7 附表
15、，在 x-y 直角坐标图上绘出平衡线，从xD = 0.8 开出料口为第9层；侧线取料为第5层 12.用一连续精馏塔分离由组分AB组成0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最回流比为1.63，试说明原料液的 热状况，并求出q值。 解：在最回流比下，操作线与q线交点坐标（x q ，y q）位于平衡线上斜率即 q/(1-q)，这样就可以得到q的值 min = (xD/xq)-(1-x D)/(1-xq)/（-10.63 = (0.957/xq)-2.5(1-0.957)/(1-xq)/（2.5-1） x q = 0.366 或即 x q = 0.366 根据平衡关系式y
16、= 2.5x/（1 + 1.5x） 得到y q = 0.591 qx/（q-1）- x F/（q-1）过（0.44，0.44） 0 q 1 原料液为气液混合物 13.在连续精馏塔中分离某种组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？ ：（1）在塔顶满足气液平衡关系式 y = x/1 +(-1)x 0.95 = 0.88/1 + 0.88(
17、-1) = 2.591 第一块板的气相组成 y1 = 2.5= 2.591 做物料衡算 V = L + D Vy1 = LxL 0.907（L + D）= 0.88L + 0.95D L/D = 1.593 即回流比为 R = 由式1-47 R min = (xD/xq)-(1-x R min = 1.031 （F = 1000.95/（0.50.96）= 197.92 kmol/h 15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混组 成分别为 0.28，0.41操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数 x 0.26 0.38 0.51 y 0.45 0.60 0.72 ：假设测得相邻三层板分别为第n-1层，第n即 x n-1 = 0.28 xn = 0.41 y n = 0.28 yn+1 = 0.41 yn+2 = 0.57 由表中所给数据 = 2.4 与第n层板液相平衡的气相组成 y n* = 2.40.41第n+1层板液相平衡的气相组成 y n+1* = 2.40.57/（1+0.式1-51 E MV = （y n-yn+1）/（y n*-yn+1） 可得第n层板气相单板效率 E MVn = （x n-1-xn = （0.57-0.41）/（0.625-0.4 = 74.4 第n层板气相单板效率 E MVn+1 = （x n-x = 64
