化工原理習(xí)題解答(第六章)

第6章蒸餾6-1、苯(A)與甲苯(B)得飽與蒸氣壓數(shù)據(jù)為苯得飽與蒸氣壓甲苯得飽與蒸氣壓80、284、188、092、096、0100104108110、4101、33113、59127、59143、72160、52179、19199、32221、19233、0539、9944、450、657、665、6674、5383、3393、93101、33根據(jù)上表數(shù)據(jù)作下苯與甲苯溶液得圖及圖。此溶液服從拉烏爾定律。解:;80、284、188、092、096、0100104108110、41、00、8230、6590、5080、3760、2560、1550、05801、00、9250、830、720、5960、4530、3040、12306-2.利用習(xí)題6-1得數(shù)據(jù)(1)計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度。(2)寫(xiě)出平衡方程式。(3)算出得一系列平衡數(shù)據(jù)與習(xí)題1作比較。(答:(1),(2))解:⑴,80、284、188、092、096、0100104108110、42、532、562、522、502、442、402、392、362、301、00、8230、6590、5080、3760、2560、1550、058010、9190、8250、7160、5950、4560、3090、1310⑵⑶由計(jì)算所得得一系列、值與習(xí)題6-1之值很接近。6-3.將含(摩爾分?jǐn)?shù),下同)易揮發(fā)組分得某液體混合物送入一連續(xù)精餾塔中。要求餾出液含易揮發(fā)組分,釜液含易揮發(fā)組分。送至冷凝器得蒸氣量為,流入精餾塔得回流液量為。試求:(1)每小時(shí)能獲得多少得餾出液？多少得釜液？(2)回流比為多少？(答:,;)解:,,,,即,解得:,。6-4.有含物質(zhì)A(摩爾質(zhì)量為)(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)與含物質(zhì)B(摩爾質(zhì)量為)得混合蒸氣自一連續(xù)精餾塔底送入。若要求塔頂產(chǎn)品中物質(zhì)A得組成為,釜液中物質(zhì)A得組成為。試求:(1)進(jìn)入冷凝器底蒸氣流量為多少？以摩爾流量表示。(2)回流比為多少？(答:(1);(2))解:,,,,,,,,,。6-5.某連續(xù)精餾塔,泡點(diǎn)加料,已知操作線方程如下:精餾段提餾段試求原料液、餾出液、釜液組成及回流比。(答:;;;)解:精餾段操作線得斜率為,;精餾段操作線得截距為。;提餾段操作線在對(duì)角線得坐標(biāo)為:,,;泡點(diǎn)進(jìn)料,線為垂直線,兩操作線交點(diǎn)得橫坐標(biāo)為,,,。6-6.要在常壓操作得連續(xù)精餾塔中把含苯及甲苯得溶液加以分離,以便得到含0、95苯得餾出液與苯(以上均為摩爾分?jǐn)?shù))得釜液?；亓鞅葹?泡點(diǎn)進(jìn)料,進(jìn)料量為。求從冷凝器回流入塔頂?shù)没亓饕旱昧髁考白愿胨椎谜魵獾昧髁俊?答:;)解:由、,解得:,,。6-7.在連續(xù)精餾塔中將甲醇(摩爾分?jǐn)?shù),下同)得水溶液進(jìn)行分離,以便得到含甲醇得餾出液及得釜液。操作壓力為常壓,回流比為,進(jìn)料為泡點(diǎn)液體,試求理論板數(shù)及加料位置。常壓下甲醇與水得平衡數(shù)據(jù)如下:液相中甲醇得摩爾分?jǐn)?shù)氣相中甲醇得摩爾分?jǐn)?shù)10096、493、591、289、387、784、481、778、075、373、171、269、367、666、065、064、50、02、04、06、08、010、015、020、030、040、050、060、070、080、090、095、0100、00、013、423、430、436、541、851、757、966、572、977、982、587、091、595、897、9100、0(答:塊板進(jìn)料)解:,在圖上得點(diǎn),精餾段截距,在圖上得點(diǎn),連接得精餾段操作線,過(guò)做垂直線與精餾段操作線得交點(diǎn),當(dāng)時(shí),提餾段操作線對(duì)角線上點(diǎn),在平衡線與操作線間作梯級(jí),塔內(nèi)理論板數(shù)為八塊,加料板為第六塊。(圖略)6-8.用一連續(xù)精餾塔分離苯－甲苯混合液,原料中含苯,要求塔頂餾出液中含苯,釜液中含苯(以上均為摩爾分?jǐn)?shù)),若原料液溫度為,求進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)為多少？若原料為氣液混合物,氣液比為,值為多少？(答:;)解:,泡點(diǎn)為,查得:,,,平均溫度:,查得苯得比熱為,甲苯得比熱為,,;氣液混合物:。6-9.某液體混合物含易揮發(fā)組分(摩爾分?jǐn)?shù),下同),以飽與蒸汽加入連續(xù)精餾塔中,加料量為,殘液組成為,塔頂產(chǎn)品得回收率為,回流比為,試求:(1)塔頂、塔底得產(chǎn)品流量;(2)精餾段與提餾段內(nèi)上升蒸汽及下降液體得流量;(3)寫(xiě)出精餾段與提餾段得操作線方程。解:⑴根據(jù)回收率得定義有:,又,,則,;⑵根據(jù)回流比得定義有:,又,因?yàn)檫M(jìn)料為飽與蒸氣,所以提餾段上升蒸氣與下降得液流量如下:,;⑶由回收率定義得:,精餾段操作線方程為:,即,提餾段操作線方程為:,即。6-10.一常壓操作得精餾塔用來(lái)分離苯與甲苯得混合物。已知進(jìn)料中含苯(摩爾分?jǐn)?shù),下同),且為飽與蒸汽進(jìn)料。塔頂產(chǎn)品組成為,塔底產(chǎn)品組成為,塔頂為全凝器,泡點(diǎn)回流。原料處理器為,系統(tǒng)得平均相對(duì)揮發(fā)度為,回流比就是最小回流比得倍。試求:(1)塔頂、塔底產(chǎn)品得流量;(2)塔釜中得上升蒸汽流量;(3)塔頂?shù)诙K理論板上升蒸汽得組成。解:⑴,,,;⑵,,,又,,則,,,塔釜中得上升蒸汽流量:;⑶塔頂上升蒸汽量,,,塔頂?shù)谝粔K板下降液體組成(理論板)為:,,塔頂?shù)诙K理論板上升得蒸汽組成為:。6-11.某二元混合物含易揮發(fā)組分(摩爾分?jǐn)?shù),下同),用精餾方法加以分離,所用精餾塔具有塊理論板(不包括釜)。塔頂裝有全凝器,泡點(diǎn)進(jìn)料與回流。在操作條件下該物系平均相對(duì)揮發(fā)度為,要求塔頂組成為,輕組分回收率為。試求:(1)為達(dá)到分離要求所需要得回流比為多少？(2)若料液組成因故障降為,餾出率及回流比與(1)相同。塔頂產(chǎn)品組成及回收率有何變化？(3)若料液組成降為,但要求塔頂產(chǎn)品組成及回收率不變,回流比應(yīng)為多少？(答:)解:本題由于理論板數(shù)已定,要確定各操作參數(shù)屬操作型計(jì)算,需采用試差法計(jì)算。⑴根據(jù)回收率與物料衡算可計(jì)算出:,,由于、、及均為已知。先設(shè)一值,則平衡線與操作線如下:平衡線:,精餾線:,加料線:,提餾線:將平衡線與操作線繪在圖上,在兩線間作梯級(jí)得理論板數(shù)。如果,則應(yīng)增大回流比,否則反之,重復(fù)計(jì)算;如果,但,此時(shí)應(yīng)稍微增大回流比值,直到稍小于與等于為止。根據(jù)上述過(guò)程經(jīng)試差作圖得理論板數(shù)(圖略)。此時(shí),,。即所求回流比為;⑵由于料液組成得改變,在餾出率及回流比均與⑴相同得情況下,塔頂、塔底產(chǎn)品組成均要發(fā)生改變。先設(shè)一塔頂組成,由物料衡算得,根據(jù)、、、、及作操作線。在操作線與平衡線間作梯級(jí)。如果則降低,否則反之,重復(fù)計(jì)算直到,時(shí)為止。經(jīng)圖解試差得:。(圖略)則,與,一致,即為所求。回收率為