第六章蒸馏例题
化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案.
化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案6-31 某二元混合物蒸汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为0.75和0.25，在总压为300kPa 条件下被冷凝至40℃，所得的汽、液两相达到平衡。
求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。
已知轻、重组分在40℃时的蒸汽压分别为370kPa 和120kPa 。
解：两相中，720.01203701203000B0A 0B =--=--=p p p p x 888.0300720.03700A A =⨯===x p p p p y设汽相摩尔量为V ，液相摩尔量为L ，总量为F ，则L V F +=Lx Vy Fx F +=由以上两式可得：217.075.0888.072.075.0F F =--=--=x y x x L V 事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。
6-32 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下：5077.0F =x ，7201.0F =y 。
用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下：8.2201211031.6lg 0A +-=t p5.2191345080.6lg 0B +-=t p其中压强的单位为Pa ，温度的单位为℃。
试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92℃） 解：（1）混合物中两组分的相对挥发度：49.25077.015077.07201.017201.011F F F F=--=--=x x y y α （2）设进料温度为92℃，则16.28.220921211031.6lg 0A =+-=pkPa 38.1440A =p 762.15.219921345080.6lg 0B =+-=pkPa 83.570B =p由此求得体系的相对挥发度为：496.283.5738.144'0B0A ===p p α 其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为92℃。
(完整版)化工原理(第四版)习题解第六章蒸馏
第六章蒸馏相平衡【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
尔定律。
解计算式为0 0p P B P Ax 0 0, y xP A P B p计算结果见下表苯-甲苯溶液的t x y计算数据温度(t)/CxP P By 0P A ——xP 0P A PJB80.11.0 1.0101.33 44.4 113.590.823 0.823 0.92384 113.59 44.4 101.33101.33 50.6 127.59O O0.659 0.659 0.83088127.59 50.6 101.33101.33 57.6 143.7292 0.508 —0.508 0.721143.72 57.6 101.33101.33 65.66 160.5296 0.376 0.376 0.596160.52 65.66 101.33100101.33 74.53 0.256 179.19 0.256 0.453179.19 74.53 101.33101.33 83.33 199.32104 0.155 0.155 0.305199.32 83.33 101.33101.33 93.93 221.19108 0.058 0.058 0.127221.19 93.93 101.33110.6 0 0苯-甲苯溶液的t y x图及y x图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图【6-2】在总压101.325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
试求：（1）在总压101.325kPa 下，溶液中正庚烷为 0.35 （摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬 间组成；⑵在总压101.325kPa 下，组成x 0.35的溶液，加热到117C ，处于什么状态？溶液加热 到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制t y x 图。
《化工原理教学资料》第六章蒸馏(郭锴)
m 顶 釜
式中: α 顶: 塔顶的相对挥发度 α 釜: 塔釜的相对挥发度
4.α 的物理意义 气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之 比的倍数；
α 标志着分离的难易程度；
若α>1,则 y>x ,可用蒸馏方法分离，且α愈大，
平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；
α =1, 无法用普通蒸馏方法分离。
6.3 简单蒸馏和平衡蒸馏
一 、 简单蒸馏 1. 装置 2. 特点: • 间歇非定态 • 一次进料
• xD, xW不是一对平衡 组成
• 适合于大的组分 • 对A部分提出, 粗分
二. 平衡蒸馏(又叫闪蒸) 1. 流程 2. 特点: •一次进料，粗分 •xD, xW是一对平 衡组成 F xF
D xD
1、收率低；
2、设备重复量大，设备投资大； 3、能耗大，过程有相变。 问题：工业上如何实现？
2. 有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝
6.4.2 连续精馏装置流程
进料板：原料液进入的 那层塔板
精馏段：进料板以上的 塔段 提馏段：进料板以下 （包括进料板） 的塔段
6.4.3 塔板的作用
特点：
•塔板提供了汽液 分离的场所； •每一块塔板是一 个混合分离器； •足够多的板数可 使各组分较完全分 离。
A pA xA 一般物系： B pB xB
yA xA 理想气体： yB xB
对于二元物系：yB=1-yA xB=1-xA 则
y 1 y x 1 x
即
x y ——相平衡方程 1 ( 1) x
理想溶液：
p p
o A o xW
6.4 精馏原理
6.4.1 多次部分汽化、部分冷凝
第六章石油蒸馏例题(详细分析：汽化)共4张PPT
不吻合，则重新假设，重复以上步骤。
4
③ 试差法求油的汽化率 e油，假定e油=10%： 由分压定律：NS/NO=PS/PO=PS/PO0
原油含水量
N NO Sຫໍສະໝຸດ P P 1 10 0 0 0 1 0. % 4 0 % // 1108 0
S O0
又：P=2atm= PS+ PO0
可求得：PO0
油气化率
水、油分子量
由PO0和T查P-T-e相图得到汽化率e油，看e油是否和假设吻合，如
焦点压力=45atm；
③ 250℃时水的饱和蒸气压为41atm。
1
2
由又4汽③4又③③ 汽444焦4汽又 焦汽4③又②又汽4③4焦4②%%%%%%%%%%分：化：化点化：点化：：化点22试2原 2原((((((((((wwwwwwwwww5555压 P%P%压 %P压 温 PP%压差 油油0000))))))))))=====，，，，，，，，，，((((℃℃℃℃定力力度力vvvv22222法 平平))))aaaaa经经经经经经经经经经时时时时律==，=求 均均ttttt444mmmmm一一一一一一一一一一水水水水：℃555油 分分=====aaa组组组组组组组组组组的的的的Nttt的 子子PPPPPmmmS换换换换换换换换换换1饱饱饱饱SSSSS汽 量量；；；/60000+++++N热热热热热热热热热热和和0和和化==OPPPPP器器器器器器器器器器11蒸蒸蒸蒸2=OOOOO率1111003P换换换换换换换换换换0000气气气气00000000S，，e热热热热热热热热热热压压压压/油P焦焦3后后后后后后后后后后2222为为为为O0，0000点点0=进进进进进进进进进进4444假P1111温温3入入入入入入入入入入Saaaa3333定5度度tttt0000/初初初初初初初初初初0mmmmPe==油O。。。。馏馏馏馏馏馏馏馏馏馏4434444055=塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔800000010℃℃0，，，，，，，，，，%，，测测测测测测测测测测：得得得得得得得得得得初初初初初初初初初初馏馏馏馏馏馏馏馏馏馏塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽化化化化化化化化化化段段段段段段段段段段温温温温温温温温温温度度度度度度度度度度为为为为为为为为为为222222222255555555550000000000℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃，，，，，，，，，，压压压压压压压压压压力力力力力力力力力力为为为为为为为为为为，，，，，，，，，，请请请请请请请请请请计计计计计计计计计计算算算算算算算算算算初初初初初初初初初初馏馏馏馏馏馏馏馏馏馏塔塔塔塔塔塔塔塔塔塔汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽化化化化化化化化化化段段段段段段段段段段原原原原原原原原原原油油油油油油油油油油和和和和和和和和和和水水水水水水水水水水的的的的的的的的的的汽汽汽汽汽汽汽汽汽汽化化化化化化化化化化率率率率率率率率率率。。。。。。。。。。 3
化工原理王志魁第五版习题解答：第六章 蒸馏
第六章蒸馏相平衡【6-3】甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
试求：（1）温度80℃t =、液相组成.05x =（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压；（2）试求总压为.10133kPa 、液相组成.04x =（摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成；（3）液相组成.06x =、汽相组成.084y =时的平衡温度与总压。
组成均为摩尔分数。
用Antoine 方程计算饱和蒸气压(kPa)甲醇.lg ..15749971973623886A p t =-+ 丙醇.lg .137514674414193B p t =-+式中t 为温度，℃。
解（1） 80℃t =时，..1811，5093A B p kPa p kPa==BA Bp p x p p -=-总压()() ....18115093055093116A B B p p p x p kPa=-+=-⨯+=汽相组成 (181105)0781116A p x y p ⨯=== （2）已知..10133，04，求、p kPa x x y==.10133p kPa =时，甲醇沸点为64.7℃，丙醇沸点为97.2℃，所求汽液相平衡温度必在64.7℃与97.2℃之间。
假设75℃t =计算.1511，41A B p kPa p kPa == 液相组成....1013341054804151141B A Bp p x p p --===>--计算的x 值大于已知的x 值，故所假设的温度t 偏小，重新假设大一点的t 进行计算。
将3次假设的t 与计算的x 值列于下表，并在习题6-3附图1上绘成一条曲线，可知.04x =时的平衡温度.795℃t =。
习题6-3附表计算次数第一次第二次第三次假设/t ℃758085x0.5480.3870.252习题6-3附图1.795℃t =时，.1779A p kPa= 汽相组成.. ..177904=070210133A p x y p ⨯==（3）已知..06，084，求，x y t p==计算().(.) .().(.)1084106351061084AB p y x x y p --===-- 待求的温度t ，就是/.35A B p p =时的温度，用试差法计算。
化工原理_大题第六章
第六章 习题4．在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。
假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+0.549解：（1）简单蒸馏釜液由下式求得，即 bx m b x m m W F +-+--=21)1()1(ln 11ln ln 20.61210.5490.540.51ln 20.540.5490.5490.5483x w x dx x w -==-+-⨯⎰ 解得 20.498x = （即汽化液为1/3时的釜液组成）馏出液的平均组成,D m x 由一批操作的物料衡算求得1,1,120.60.498330.804D m D m w x w x =⨯-⨯= （2）平衡蒸馏 由题意知，q =2/3 2/30.62 1.8112/312/31F X q y x x x q q =-=-=-+----(1) 而0.460.549y x ==（2）联立（1），（2）解得0.509x = 0.783D y x == 说明：相同汽化率下，简单蒸馏得到的,D m x 高与平衡蒸馏的D x 。
这是由于平衡蒸馏实现了蒸馏过程的连续化造成了物料混合，从而影响了分离效果。
5．.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。
已知原料液流量为4000kg/h,组成为0.3(二硫化碳的质量分数,下同)。
若要求釜液组成不大于0.05,馏出液回收率为88%。
试求馏出液的流量和组成,分别以摩尔流量和摩尔分数表示。
解：由全塔物料衡算得 (以上标“'”表示质量流量）'''''''F D m F D W F x Dx Wx =+⎧⎨=+⎩由于'0.88''D F Dx F x =所以''0.88''''F F w F x F x D x =+0.12''0.1240000.32880/''0.05400028801120/0.88''0.8840000.3'0.94311200.943/760.97(0.943/760.057/154F w F D D F x kg h W x D F W kg hF x x D x ⨯⨯===-=-=⨯⨯=====+摩尔分数）平均千摩尔质量：0.97760.0315478.3/m M kg Kmol =⨯+⨯=馏出液的摩尔流量：1120/78.314.3/D Kmol h ==7. .对习题6中的溶液,若原料液流量为100kmol/h,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04(以上均为易挥发组分的摩尔分数),回流比为2.5。
化工原理《蒸馏》习题及答案
化工原理《蒸馏》习题及答案1.单位换算（1） 乙醇-水恒沸物中乙醇的摩尔分数为0.894，其质量分数为多少？ （2） 苯-甲苯混合液中，苯的质量分数为0.21，其摩尔分数为多少？大气中O 2含量为0.21， N 2含量为0.79（均为体积分率），试求在标准大气压下， O 2和N 2 的分压为多少？ O 2和N 2 的质量分数为多少？ 解：（1）质量分数 956.0106.018894.046894.046=⨯+⨯⨯=+=B B A A A A A x M x M x M a（2）摩尔分数（苯分子量：78；甲苯分子量：92）239.09279.07821.07821.0=+=+=BBAAA AA M a M a M a x （3）79.0121.0=-==⋅=O N O O P P y P P767.0233.011233.079.02821.03221.032=-=-==⨯+⨯⨯=+=O N N N O O O O O a a x M x M x M a2．正庚烷和正辛烷在110℃时的饱和蒸气压分别为140kPa 和64.5kPa 。
试计算混合液由正庚烷0.4和正辛烷0.6（均为摩尔分数）组成时，在110℃下各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸气组成。
（此溶液为理想溶液） 解：409.0591.011591.07.9456kPa 7.947.3856kPa 7.386.05.64kPa 564.0140=-=-=====+=+==⨯=⋅==⨯=⋅=A B A A B A B O B B A O A A y y P P y P P P x P P x P P3．试计算压力为101.3kPa 时，苯-甲苯混合液在96℃时的气液平衡组成。
已知96℃时， p A o =160.52kPa ，p B o =65.66kPa 。
解：液相苯的分率：376.066.6552.16066.653.101=--=--=OBO A O B A P P P P x气相苯的分率：596.03.101376.052.160=⨯=⋅=P x P y A OAA4．在101.3 kPa 时正庚烷和正辛烷的平衡数据如下：试求：（1）在压力101.3 kPa 下，溶液中含正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡蒸汽的瞬间组成？（2）在压力101.3 kPa 下被加热到117℃时溶液处于什么状态？各相的组成为多少？ （3）溶液被加热到什么温度时全部气化为饱和蒸汽？ 解：t-x-y 图0.00.20.40.60.81.095100105110115120125oC习题4附图由t -x -y 图可知（1）泡点为114℃，平衡蒸汽的组成为0.54（摩尔分数）；（2）溶液处于汽液混合状态，液相组成为0.24（摩尔分数），气相组成为0.42（摩尔分数）； （3）溶液加热到119℃时全部汽化为饱和蒸汽。
化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度：表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时，通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时，各组分的挥发度，则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示， vA = pA / xA vB = pB / xB
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量，kmol/h； D—馏出液摩尔流量，kmol/h； W—釜残液摩尔流量，kmol/h； 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触，并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡，则 yn 与 xn t n t n 1 平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用， 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加， 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x（y）
温度-组成图（ t-x-y 图）
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区； 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。
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0.982 yq 1.447 1.447 1 0.982 xq
x y 1 ( 1) x
yq
2.303xq 1 (2.303 1) xq
xq=0.5=xF
因xq==xF，故可知进料为饱和液体进料，即q=1
2018年12月25日
第六章 蒸馏
11
例题5
（2001石大）在一连续常压精馏塔中分离某混合液，要求
2018年12月25日
第六章 蒸馏
9
解：（1）塔顶易挥发组分的馏出率
先求馏出液组成xD： 由精馏段方程可知：
D 100 % F
R 0.72 R 1 xD 0.275 R 1
F D W FxF DxD WxW
2018年12月25日
R=2.571 xD=0.982
xD=0.94，xW=0.04。已知此塔进料q线方程为
y=6x-1.5，采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题 条件下的相对挥发度为2。求：
⑴精馏段操作线方程；
⑵若塔底产品量W=150kmol/h，求进料量F和塔顶产品量D； ⑶提馏段操作线方程。
2018年12月25日
第六章 蒸馏
12
解：⑴解方程组： y 6 x 1.5 x 0.333 2x y 0.5 y 1 x xD yq Rmin 0.94 0.5 0.725 Rmin 1 xD xq 0.94 0.333
得：
R xD yn1 xn R 1 R 1
1 xD 0.75 0.65 2 2
2018年12月25日 第六章 蒸馏
6
解得 xD=0.85
R xD 因 yn xn 1 R 1 R 1
0.823 1 0.85 xn 1 2 2
解得 xn-1=0.796
M 2 2' 2M 2
图（c）所示过程：与图（b）所示过程相似，故有yD3=XD3， 且yD3与XL3呈平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝 量的气相量之比为2：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相 图中可用线段33’表示，且线段 M 3' 2 M 3
3 3
2018年12月25日 第六章 蒸馏
第六章 蒸馏
5
解：（1）yn与xn符合相平衡关系，即
xn 2.5 0.65 yn 1 ( 1) xn 1 (2.5 1) 0.65
（2）求回流比R:
0.823
V L D ( R 1) D
L RD
∴R=1
（3）由精馏段操作线方程
V R 1 2 L R
V/2
V
V/3 yD2
V
yD3
t。 y1 t1
V
t。 xD1 y1 t2 xL2
t。 y1
xL1
a
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xD2
t3 xL3
xD3
b
第六章 蒸馏
c
2
解：
B
V
由图可见： 2’ 3’
t
t2 t3
t1
2 3
M2 M3 L
xL 2 xL3 xL1
xD1 xD2 xD3
A
t1 t3 t2
2018年12月25日
第六章 蒸馏
8
例题4：
在一连续精馏塔内分离某两组分理想溶液。已知进料组成为0.5（摩 尔分数，下同），釜残液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为 最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303；精 馏段操作线方程为y=0.72x+0.275。试求： （1）塔顶产品的馏出率； （2）进料热状况参数q。
xL2 xL3y x =x xD2 xD3 1= D1 L1
2018年12月25日
第六章 蒸馏
3
解：图（a）所示过程：为全凝器，故有y1=XD1=XL1,其冷凝过程在t-x-y相 图中可用VL表示。
图（b）所示过程：为分凝器，故有yD2=XD2，且yD2与XL2呈 平衡关系。根据冷凝下来的液相量与未冷凝量的气相量之比 为1：1以及杠杆原理，冷凝过程在t-x-y相图中可用线段22’ 表示，且线段22被线段VL等分,即
2018年12月25日
第六章 蒸馏
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例题3
在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物，原料中含苯 0.44（摩尔分数），进料量为100kmol/h，操作条件下的平 均相对挥发度为2.5，精馏段操作线方程为y=0.71x+0.278， 提馏段操作线方程为y=1.44x-0.0044。试求： （1）塔顶馏出液组成xD和塔釜残液组成xw。 （2）q线方程，并说明进料热状况； （3）提馏段气、液相负荷（流量）（kmol/h）
4
例题2：
在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn+1为 0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2， 物系的相对挥发度α 为2.5。试求：
（1）从该板上升的蒸汽组成yn；
（2）流入该板的液相组成xn-1 ；
（3）回流比R.
2018年12月25日
再求馏出率的D/F： 由物料衡算可知：
0.5 0.05 D xF xW 0.4828 F xD xW 0.982 0.05
第六章 蒸馏
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（2）进料热状况参数q 由题给的条件R=1.777Rmin，可得
Rmin=R/1.777=1.44
xD yq Rmin Rmin 1 xD xq
F 210.94 kmol/ h D 60.94
第六章蒸馏例题
2018年12月25日
第六章 蒸馏
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ห้องสมุดไป่ตู้
例题1
如图一分离某二元物系的精馏塔，塔顶冷凝方式有以下三种，（a)为全 凝器，(b) （c）为分凝器。在三种冷凝方式下，塔顶第一块板上升的气 体量及组成相同。试比较回流液温度t1、t2、t3，回流液浓度xL1 、 xL2 、 xL3，塔顶产品浓度xD1 、 xD2 、 xD3的大小。
Rmin 2.635 R 1.2 Rmin 3.162
xD R x 0.76x 0.226 精馏段操作线方程为：y R 1 R 1
2018年12月25日
第六章 蒸馏
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q 6 ⑵ q 1
q 1.2
xF 1.5 又 q 1
xF 0.3
F D 150 物平： 0.3F 0.94D 0.04 150