化工原理精馏计算题.docx

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1、其次部分计算题示例与分析4-93已知某林福塔塔顶蒸汽的温度为80C,经全凝涔冷凝后谣出液中茶的组成为0.90,卬苯的组成为0.10(以上均为轻组分A的摩尔分数，试求该塔的操作压强,溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即.8“一C/+c式中米和甲笨的存数为组分ABC笨6.8981206.35220.24甲藻6.953IS43.94219.58分析：求塔内操作压强即是求塔内蒸汽总压p.因此体系为志向体系，可通过道尔顿分压定律PA=PyA及拉玛尔定律求得解：利用安托尼公式分别计算SOC时苯与甲苯两种纯加分饱和热气压，即Igd=6.89890635=28880.0+220.24P；=758.5

2、8W时=IO1.14KPa.1,AQ-1343.94,IgPh=6.953=2.47B80.0+219.58p=295.12曲=39.35KPa由于全旗器中,进入塔顶的蒸气与己冷凝的饱出液加成相同，则y=x1.,=0.9由道尔顿分压定律V=PA=EXA二瑶5一扇PPXP-)().mHg=157.31KPaIg=6.9531.343-4=2.68295.05+219.58捕=4K0.3wHi=MXBKPa谖底残液组成凝顶产物组成P-Pf一成Y101.3-64.03157.31-64.03=0.3998尸虫=您蹙=0.62077)将已知残液百分率q=I-0.35=0.65,料液组成=0.477和挪

3、联组成X=O.3998代入(a)式,得0.650.65-1X0.3998-0.4770.65-1=0.6204可见3式均满意,故假设的温度成立.(2)当操作压演增大I倍时.仍用上述3式试差设/=120.45C,可得成=33().39KPap；=133.5()AW1.-c_P-Pb_Pa-1.,1.101.3-133.5033(139-133.50=0.4070x330.39x0.4()7P101.3=().6093睑证q-0.650.65-1qX0.4070-0-477=0.607()0.65-1两数接近，假设成立.从结果看，残液浓度有所增加，而然气组成都有所降低，明显是分别效果随压强的增大而

4、变差。放在气化率不变的前提卜，平衡蒸慵时，操作压强越低，分别利好。这是因为当压强增新时，系统的相对挥发度降低的缘由所致。4-95果纳二级平衡闪蒸法分别正质烷与正辛烷混合液，流程如图解4-7.己知原料组成X,为0.42(庚烷的摩尔分数)，塔A的气化率为24.6%.塔B的气化率为59.0%,若两塔的操作压力均为106.66K4(8.0()”“为).求B塔底产品组成.图4-7分析：因为正度烷与正辛烷组成的混合液近似志向溶液,所以平衡闪蒸后的液相组成可由走向溶液的泡点方程确定。由相律可知，若操作温度和压力确定后，：元溶液的平衡气液两相如成即肯定。本题温度未知，要先依据气化率的数值通过试徵法确定海度后,

5、才能确定液相组成.气化率与进料祖成有关，在两塔申联运用的状况中，若求B塔的乙，应先确定A塔的巧，而为的确定同样基于上述原则.解；定庚烧为A组分，辛烷为B组分。设塔A的闪蒸温度r,=115C,吉得正庆烷和正辛烷的饱和蒸气压分别为M=159.99KPa(1200v，曲)=74.82KPa(561女)代入泡点方程得上工些竺3=0.374p：-p；159.99-74.82期气相组成Pa2(X)0.374八SV1=X=0.561p800由气化率脸证xf-内0.42-0.374e.=1.=0.2461.-X10.561-0.374与题中所给气化率相同.故故设成立，X1=0.374再设塔B闪热温度=8C,杳

6、得该温度下正快烷与正辛烷的饱和蒸气压为p=171.99,d(1290r三)瑶=861.4”g)P-加-Pa-Ph三三=-=171.99xO275=04431()6.66由气化率验证一=*一二=374-0.275=()5的0.443-0.275与题中所给气化率接近.故假设成立,2=0.2754T6饱和汽态的银一水混合物进入个粕甯段和提馆段各只彳f1块理论塔板的精增塔分别，进料中的氨组成为0001（摩尔分数）.塔0可流为饱和液体，回流量为I.3knoUs.塔底再沸器产生的汽相他为GSknioHs.若操作范树内以一水溶液的汽液平衡关系UJ衣示为）,=1.26x求塔顶、塔底的产品组成.图4-8分析：如

7、图48.作全塔物料衡算.可一塔顶、塔底产品与进料相联板作物料衡算时,可将进入该板的气相组成与塔顶产丛组成相联系.对提谣塔板作物料衡算时，可将离开该板的气相组成与经再沸嚣入塔的蒸汽组成相般系，将上述3种物料衡眸关系与相平衡关系相协作，即可使此题得解。解：己知/.=3kv1.s,V=0.6Ax/s当露点进料时1.=1.=3kt1.sW1.V=(-q)F+V=F+V=I.6kmo1.sZ)=V-1.=1.6-1,3=0.3kmoHsIV=F-D=I-OJ=OJkmo1.Is再联解y=1.40x-0.02Ry=x得塔底产品组成部分xh.=.v=0.05再联解y=0.80+0.16&y=1.40x-0.

8、02得X=0.3.=0.4将此代入g战方程，且由题1.1.知q=1.、，=_幺_*一3-2q-4/-10.4=0.3一一之一解得XF=0.350.5-10.5-1由全塔物料衡算式F=D+W及全塔轻组分物料衡算式Fxr=Zh+Wvh.知塔顶产品率M=x.fx=0.4=40%Fxo-xwO.8O-O.O5IVF-D塔底产品产率=1-0.4=0.6=60%FF由粕慵段操作处方程斜率一幺=0.80解得R=4R+4-98用精端塔分别：元忐向混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻级分0.5（摩尔分数，下同），操作回流比取最小回流比的1M倍，所得塔顶产品组成为0.95.釜液组成为0.05.料

9、液的处理盘为1。OkmoIUI.料液的平均相对挥发度为3.若进料时蒸气量占一半试求：（1）提储段上升蒸气量：（2）白塔顶第2层板上升的然气组成。分析：欲解提循段的然气；，1:/，须先知与之有关的精慵段的然气情V,而V又须通过V=（R+1）O才可确定.可见，先确定最小W1.流比RmM,进而确定犬足解Sfi的思路.志向体系以最小回流比操作时.两操作线与进料方程的交点恰好落在平衡线上，所以只须用任一操作线方程或进料方程与相平衡方程联立求解即可.解：（I由相平衡方程r_3x1.+(-1.)-1+2X及进料方程y=J-2=-S=r+1.=W代入物料平衡方程F=D+W及Fxf=Dx1.t+Wtt,联立解得

10、，=0.34整理精储段操作线方程RXDR+I2.515Vay11,1=0.174+0.214而相平衡方程整理成X(xI+(-1.)ya-(a-1.)y2.5-1.5y交替利用（八）(b)两式逐板计算出代入(b)得代入（八）得代入(b)D=M=675x=0.545y2=0.603x2=0.378m,1=1.286a-w-0.097将X,=0.378代入得力=1.2860.378-0.097=0.389-代入(b)斜X,=0.203w.=0.34故包括塔釜在内共需3块理论塔板.4-1(X)在一连续新储塔中分别二元志向混合液,原料液为饱和液体，具组成为0.5,要求塔顶馆出液组成不小于0.95.毛残液组成不大于0.05(以上均为轻祖分A的摩尔分数),塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷联液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产M.全塔平均相对挥发度为25、操作I可流比R=1.5Rmn当馈出液流鼠为100kmoh时,试求：(I)塔原第1块理论板上升的蒸汽组成：(2)提耀段上升的气体盘.分析：因为出分凝器的冷凝液1.与未液化的蒸气匕成相平衡关系，故分凝器相当一层理论塔板,应留意，自分凝器回流塔内的液相组成X(I与自全凝器出来的产品组成不同。解：(1)由平衡方程及泡点进料时=05巨丝=O.7I41.+(