化工原理第9章液体精馏典型例题题解

1 第 9 章 精馏 典型例题 例 1：逐板法求理论板的基本思想 有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为 2.5 。试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。 解: 884.095.05.15.295.05.115.20000xxxxyD R=L/D=2 905.03/95.0884.0323/95.032:11yxynn精馏段方程 845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111yyyx 例 2：板数较少塔的操作型计算 拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯 50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。处理量 F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 xD>84%。若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α =4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h 精馏段操作线方程：yn+1=0.5xn+0.42 提馏段的操作线方程：FqDRWxxFqDRqFRDyw)1()1()1()1( 将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1xy 逐板计算：y1=xD=0.84 y2=0.5×0.56+0.42=0.70 57.0134.036.061.13y .22.05584.04550WDxFxxDfw56.084.01.31.484.01111yyx 2 3 6.07.01.31.47 0.02x 2 2.02 4.05 7.01.31.45 7.03x 所以不能完成任务。 例 3：一块板的塔计算 在一块理论板和再沸器组成的精馏塔中，对苯-甲苯混合物进行分离。已知α=2.5，F=100 Kmol/h,xf=0.15（摩尔分率，下同），饱和液体加料在第一块板上，分离要求为 xD=0.25，xw=0.06。试求： （1）塔顶，塔底的产量 D ， W （2）回流比 R 解：（1）F=D+W (1) Fxf=DxD+Wxw (2) 联立（1）（2）得 D=47kmol/h W=53kmol/h 在再沸器上升汽相组成yw与塔板下降液相组成x1之间符合操作线关系： FqDRWxxFqDRqFRDyw)1()1()1()1( )1(4 70 6.05 3)1(4 71 0 04 71RxRRyw 解上式得到：R=2.38 例 4：板效率的计算 某精馏塔具有一块实际板和一只蒸馏釜（可视为一块理论板）。原料预热到泡点，由塔顶连续加入，F=100 Kmol/h， xf=0.2（摩尔分率，下同）。泡点回流，回流比 R=2.0系统相对挥发度α =2.5。今...