精馏习题课.doc

1 精馏****题课例题 1. 一分离苯、甲苯的常压精馏塔,按以下三种方式冷凝(图1 ,图 2 ,图 3) ,回流比均为 2。试比较: ①温度 1t 、 2t 、 3t 的大小; ②回流液浓度 1Lx 、 2Lx 、 3Lx 的大小; ③塔顶产品浓度 1Dx 、 2Dx 、 3Dx 的大小。将以上参数分别按顺序排列,并说明理由。例题 —甲苯混合液。进料为含苯 ( 质量分率,下同)的饱和液体, 质量流率为 1000kg/h 。要求苯在塔顶产品中的回收率为 98% ,塔底产品中含苯不超过 。若塔顶采用全凝器,饱和液体回流,回流比取为最小回流比的 倍,塔底采用再沸器。全塔操作条件下, 苯对甲苯的平均相对挥发度为 , 塔板的液相莫弗里(Murphree) 板效率为 70%, 并假设塔内恒摩尔溢流和恒摩尔汽化成立。试求: ①塔顶、塔底产品的流率 D、W及塔顶产品的组成 x D; ②从塔顶数起第二块板上汽、液相的摩尔流率各为多少; ③精馏段及提馏段的操作线方程; ④从塔顶数起第二块实际板上升气相的组成。例题 : ①操作中的精馏塔,将进料位置由原来的最佳位置进料向下移动几块塔板,其余操作条件均不变(包括 F、x F、q、D、R),此时 x D、x W将如何变化? ②操作中的精馏塔,若进料量增大,而x F、q、R、 V'不变,此时 x D、x W将如何变化? 2 例题 ,组成为 的料液(摩尔分率,下同), 以饱和蒸汽状态自精馏塔底部加入,塔底不设再沸器。要求塔顶馏出物浓度 x D = , x W = ,相对挥发度α= 。若恒摩尔流假定成立,试求操作线方程。若理论板数可增至无穷,且 F、 x F、 q、 D/F 不变,则此时塔顶、塔底产品浓度的比为多大? 3 精馏****题课答案例题 1. 一分离苯、甲苯的常压精馏塔,按以下三种方式冷凝(图 1 ,图 2 ,图 3) ,塔顶第一板上升蒸汽浓度为含苯 ( 摩尔分率),回流比均为 2。(1) 采用全凝器冷凝,在塔顶及回流处插二支温度计,测得温度分别为 0t 、1t ,问 0t 、 1t 是否相等?为什么?并求 0t 、1t 的值。(2) 在图 1,图 2,图 3三种冷凝情况下,第一板浓度为 1y 含苯 ( 摩尔分率)。①比较温度 1t 、2t 、3t 的大小; ②比较回流液浓度 1Lx 、2Lx 、3Lx 的大小; ③比较塔顶产品浓度 1Dx 、2Dx 、3Dx 的大小。将以上参数分别按顺序排列,并说明理由。(3) 三种情况下精馏段操作线是否相同? 在同一 xy?图上表示出来,并将三种情况下 Dx 、Lx 、Vx 的值在 xy?图上表示出来。已知阿托因常数如下(阿托因方程为) /( lg 0TCBAp???,其中 P单位为 mmHg ,T 单位为℃): ABC 苯 甲苯 解: (1) 0t > 1t ,因为 0t 是露点温度, 1t 是泡点温度。有两种求法: 4 ①图解法:在yxt??图上从 x = 处作垂线与 xt?线和yt?线分别交于 a 、b 点( 所示)a 点对应温度为 ℃,b 点对应温度为 89℃,即塔顶 0t = 89℃,回流液 1t = ℃。②解析法:求塔顶温度,用露点方程试差: 设 0t =89℃,组分 A为苯,组分 B为甲苯。代入阿托因方程得: 237 .220 89 35 .1206 89740 .6 lg 0??? Ap mmHg p A6. 991 0?58 .219 89 94 .1343 953 .6 lg 0??? Bp mmHg p B 06 . 396 0?????????)06 .396 (760 )06 .396 760 ( )( )( 00 00BA BAppP pppy ?塔顶露点温度 0t =89℃求回流液温度,用泡点方程试差:设 1t = ℃同理由阿托因方程得: mmHg p A 26 . 863 0? mmHg p B 16 . 339 0? mmHg xpxpp BBAA760 44 .758 .339 .863 00?????????回流液温度 1t = ℃(2) 比较三种冷凝情况下的 t 、 Lt 、 Dx ① 132ttt??② 231LLLxxx??③ 132DDDxxx?? 5 分析:从 yxt??图可得: 132ttt??; 231LLLxxx??第一种情况:全凝器, LDxx? 1 第二种情况:先部分冷凝(R=2)