化工原理蒸馏例题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,例1：在常压下对苯与甲苯二元抱负溶液分别进展平衡蒸馏与简洁蒸馏。假设原料液中苯的浓度为0.5摩尔分率。物系的相对挥发度为2.47。试求：,1用平衡蒸馏方法分别，当汽化率为 0.4时，釜液与馏出液的组成。,2用简洁蒸馏方法分别，使釜液浓度与平衡蒸馏一样，所得馏出物中苯的平均组成。,解：1,由于汽化率f=0.4，q=0.6,物料衡算式为：,2简洁蒸馏中了时的釜液浓度与平衡蒸馏时一样,设馏出液的平均组成为,在一样的原料液浓度及一样釜液的条件下，简洁蒸馏所得到的馏出液浓度高于平衡蒸馏，而平衡蒸馏的优点是连续操作，但其分别效果不如间歇操作的简洁蒸馏。,例:将15000kg/h含苯40%质量分率和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进展分别，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。,解：,进料组成：,釜残液组成：,平均分子量：,原料液流量：,：,全塔物衡：,即：,某精馏塔精馏段的操作线方程为,，求回流比和塔顶馏出液组成。,例：求以下各种进料状况对应的q值。,如进料中，蒸汽量:液体量3:1,原料的液化率为1/3,每千摩尔原料液变成饱和蒸汽所需热量等于原料液的千摩尔汽化潜热的1.2倍。,饱和蒸汽进料(露点进料),饱和液体进料(泡点进料,冷液进料,过热蒸气进料,例：在常压操作的连续精馏塔中分别含甲醇0.4与水0.6摩尔分率的溶液，进料的热状况参数为1.1，原料液流量为100kmol/h，要求塔顶易挥发组分的回收率不低于0.94，釜液组成为0.04以上均为易挥发组分的摩尔分率，回流比为2.5，试求产品的流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏段上升的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流淌。,解:,(1),(2),精馏段操作线方程:,(3),提馏段操作线方程:,(4),另,例：在一两组份连续精馏塔中，进入精馏塔中第n层理论板的气相组成为0.75，从该板流出的液相组成为0.65(均为摩尔分数)，塔内气液比V/L2，物系的相对挥发度为2.5，求：从该板上升的蒸汽组成；流入该板的液相组成；回流比R。,解:,和 成平衡,求,由第n板的物料衡算可得：,方法2：,和,满足精馏段操作线关系。,但 和,满足精馏段操作线关系。,第四节 双组分连续精馏塔的计算,四、理论板数确实定,例：某苯与甲苯的混合原料，苯的摩尔分率为0.4。拟承受精馏塔加以分别，原料液处理量为100kmol/h。要求塔顶产品含量为0.9，苯的回收率不低于90，原料预热至泡点参加塔内。塔顶承受全凝器冷凝，回流比为1.875。在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47。求为完成分别任务所需要的理论板数及加料位置。,解:,(1)求,D，W,(2)求精馏段操作线方程,第四节 双组分连续精馏塔的计算,四、理论板数确实定,1.逐板计算法：,(3)求提馏段操作线方程,(4)求相平衡方程,由,(5)计算精馏段理论板数,由,第5块板为加料板,以下计算提馏段操作线方程代替精馏段操作线方程,(6)计算提馏段理论板数,由,2.,梯,级,图,解,法,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,例：某混合物在一常压连续精馏塔进展分别。进料中轻组分A含量为0.4(摩尔分率),流量为 。要求塔顶馏出液中含A为0.9,A的回收率不低于0.9。泡点进料，取回流比为最小回流比的1.5倍,塔釜间接蒸汽加热.且知系统的相对挥发度为=2.5。试求(1)塔顶产品流量D,塔底产品流量W 及组成 ;(2)最小回流比;(3)精馏段和提馏段操作线方程;(4)从塔底数起的其次块理论板上(塔底可视为第一块理论板)流下的液体组成;(5)操作时,假设第一块板下降的液体中含苯0.8,求该板的气相默弗里板效率 。,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,解：,1,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,2,泡点进料,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,3,精馏段操作线：,提馏段操作线：,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,或,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,4,又,第四节 双组分连续精馏塔的计算,五、回流比的影响及选择,5,例：在常压连续提馏塔中，分别两组分抱负溶液。该物系平均相对挥发度为2.0，原料液流量为100kmol/h，进料热状态参数q为0.8，流出液流量为60kmol/h。釜残液组成为0.01易挥发组分摩尔分率试求：,1)操作线方程,2)由塔内最下一层理论板下流的液相组成,解：,1操作线方程,2塔内最下一层理论板下降的液相组成,再沸器相当于一层理论板,与,呈操作关系,例：在常压连续精馏中，分别甲醇水混合液，原料液组成为0.3，甲醇摩尔分率，下同冷液进料q=1.2，馏出液组成为0.9，甲醇回收率为90%，回流比为2.0，试分别写出以下两种加热方式时的操作线方程。,1)间接蒸汽加热,2)直接蒸汽加热。,解：,1),间接蒸汽加热时操作线方程,精馏段操作线方程为：,提馏段操作线方程为：,对易挥发组分,2)直接蒸汽加热时操作线方程,精馏段操作线方程与1同,提馏段操作线方程为：,设,F,=1 kmol/h,，,加热蒸汽流量：,争论：,当,相同时，两种加热方式比较,间接蒸汽加热,直接蒸汽加热,W,W,N,T,N,T,=,=,直接蒸汽加热所需理论板数比间接蒸汽加热的多，由于直接蒸汽的稀释作用，故需增多理论板数来回收易挥发组分。,例：在常压连续精馏塔中，分别乙醇水溶液，组成为xF1=0.6易挥发组分摩尔分率，下同及xF2=0.2的两股原料液分别被送到不同的塔板进入塔内，两股原料液的流量之比F1/F2=0.5，均为饱和液体进料。操作回流比R=2，假设要求馏出流组成xD为0.8，釜残液组成xW为0.02，试求理论板层数及两股原料液的进料板位置。,分析：,求理论板层数,图解法,操作线,两股进料,三段,？,解：,组成为xF1的原料液从塔较上部位的某加料板进入，该加料板以上塔段的操作线方程式与无侧线塔的精馏段操作线方程一样。,两股进料板之间塔段的操作线方程，可按,虚线范围,内作物料衡算求得,：,总物料：,易挥发组分：,两股进料之间塔段的操作线方程,因进料为饱和液体,D,如何求？,全塔物料衡算,总物料：,易挥发组分：,设,对原料液组成为xF2的下一股进料，其加料板以下塔段的操作线方程与无侧线塔的提馏段操作线方程一样,各段操作线交点的轨迹方程分别为：,理论板层数为,9,自塔顶往下的第5层为原料,F,1,的加料板,自塔顶往下的第8层为原料,F,2,的加料板,总结：,塔段数或操作线数=塔的进出料数-1,各段内上升蒸汽摩尔流量及下降液体摩尔流量分,别各自一样,各段操作线首尾相接,精馏段及提馏段操作线方程的形式与简洁精馏塔,一样,中间段的操作线方程应通过各段的物料衡算求得,