第六章 蒸 馏
11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q线方程分别为y=0.8x+0.19；y= -0.5x+0.675,试求：（1）进料热状况参数q及原料液组成xF；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。
解：由q线方程 y= -0.5x+0.675知
q??0.5 故q=1/3 q?1又?xF?0.675 故xF=0.675（1-q）=0.675×（1 -1/3）=0.45 q?1因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q线的交点，所以 yq= -0.5xq+0.675
yq=0.8xq+0.18 联立求解 xq=0.373 yq=0.489
12、用逐板计算习题10中泡点进料时精馏段所需理论板层数。在该组成范围内平衡关系可近似表达为y=0.46x+0.545
解：由习题10知 xF=0.4 、xD=0.95 、R=2.6
设塔顶为全凝器，故y1=xD=0.95
由平衡关系 y1=0.46x1+0.545=0.95 得 x1=0.88 由精馏段操作线方程
yn?1?xR2.60.95xn?D?xn??0.72xn?0.26 R?1R?13.63.6得 y2=0.72×0.88+0.26=0.89
又 0.46x2+0.545=0.89 得 x2=0.75 同理 y3=0.72×0.75+0.26=0.80 又 0.46x3+0.545=0.80 得 x3=0.55
y3=0.72×0.55+0.26=0.66 又 0.46x4+0.545=0.66
得 x4=0.25 ∴ 精馏段理论板层数为3层，第四层为进料板。 13、在常压连续精馏塔中分离苯－甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分数，下同），塔顶馏出液组成为0.95，釜液组成为0.06，操作回流比为2.6。试求理论板层数和进料板位置。平衡数据见例6-2表。 解：用图解法求NT 在y-x相图上找出xW=0.06 、xF=0.50 、xD=0.95 ，对应点为c、e、a 。 由回流比R=2.6 得精馏段操作线截距 xD0.950.95???0.26 R?12.6?13.6在图中确定b点，并连接ab为精馏段操作线。 已知原料为饱和液体，故q=1 ，q线为e点出发的一条垂直线，与精馏段操作线交于d点，连接cd为提馏段操作线。绘阶梯数为9，故NT=8（不包括再沸器）。 由图可知第五块为进料板。 14、在常压下用连续精馏塔分离甲醇－水溶液。已知原料液中甲醇含量为0.35（摩尔分数，下同）馏出液及釜液组成分别为0.95和0.05，泡点进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热，操作 习题6－13附图 习题6－14附图 回流比为最小回流比的2倍。求（1）理论板层数及进料板位置；（2）从塔顶向下第二块理论板上升的蒸汽组成。平衡数据见习题10。 解： （1）根据第10题的平衡数据作出y-x图，由图中可知q线与平衡线交点坐标为 xq=0.35 、yq=0.70 由式（6-36）得 Rmin?xD?yqyq?xq?0.95?0.700.25??0.71 0.70?0.350.35R=2Rmin=2×0.71=1.42 由精馏段操作线截距 xD0.95??0.39与a点连接，作出精馏段操作线ab。 R?12.42ab与q线交于d，连接cd即为提馏段操作线。绘出阶梯数为8，故理论板层数为8（包括再沸器），进料板为第6块 （2）图中查得从塔顶第二块板上升的蒸汽组成为0.93 。 15、用简捷法求算习题13中连续精馏塔所需的理论板层数。 解： 由习题13图中读得q线与平衡线交点坐标为 xq=0.50 yq=0.71 由式（6-36）得 Rmin?xD?yqyq?xq?0.95?0.71?1.14 0.71?0.50吉利兰图中横坐标 R?Rmin2.6?1.14??0.40 R?13.6NT?Nmin?0.32 NT?2由吉利兰图中读得纵坐标由例6-2知 αm=2.46 由式（6-34a） Nmin1?xWxD0.950.94lg[()()]lg[?]1?xDxW2.470.050.06??1??1??1?5.3?5 lg?mlg2.460.39NT?5?0.32 解之NT=8（不包括再沸器） NT?2所以 与习题13结果一致。 16、一常压操作的连续精馏塔中分离某理想溶液，原料液组成为0.4，馏出液组成为0.95（均为轻组分的摩尔分数），操作条件下，物系的相对挥发度α＝2.0，若操作回流比R=1.5Rmin，进料热状况参数q=1.5，塔顶为全凝器，试计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成。 解： 由相平衡方程式y??x2x? ① 1?(??1)x1?x由q线方程y?xq1.50.4x?F?x??3x?0.8 ② q?1q?10.50.5式①②联立求解，得到交点坐标 xq=0.484 、yq=0.652 由式（6-36）得 Rmin?xD?yqyq?xq?0.95?0.652?1.77 0.652?0.484R=1.5Rmin=1.5×1.77=2.66 精馏段操作线方程为 y?xR2.660.95x?D?x??0.73x?0.26 R?1R?13.663.66用逐板计算法： 因塔顶为全凝器，则 y1=xD=0.95 由平衡线方程 y1?由精馏段操作线方程 2x1 得x1=0.905 1?x1y2?0.73x1?0.26?0.73?0.905?0.26?0.92