化工原理答案 下载本文

xW?y2?0.550.45?0.693?0.550.45?0.318 (3分)

(2) D?5、(15分)

F(xF?xW)xD?xW?100?(0.4?0.318)0.84?0.318?15.7kmol/h (4分)

组成为xF?0.45的原料以汽液混合状态进入精馏塔,其中气液摩尔比为1?2,塔顶,塔顶易挥发组分回收率为95%,回流比R?1.5Rmin,塔xD?0.95(以上均为摩尔分率)

釜间接蒸汽加热,相对挥发度??2.5,试求: (1)原料中汽相和液相组成; (2)列出提馏段操作线方程;

解:(1)设原料中汽相组成为ye,液相组成为xe,则

2?1y??3e3xe?xF? ? 将xF?0.45,??2.5代入得:

?xe?ye?1?(??1)xe??2?1y??3e3xe?0.45? ?解之得:xe?0.375 ye?0.6 (5分)

2.5xe?ye?1?1.5xe??(2) q?23 Rmin?xD?yeye?xeDF?0.9?50.6?0.6?1.55 6R?1.5Rmin?1.5?1.556?2.334 0.3750.450.?95?0.95?DxDFxF?0.95 ??0.9?5xFxD? .450DxDFxF''?WxWFxF?1

WxWFxF?1?DxDFxF?0.0 5 (5分)

LV?RD?qF(R?1)D?(q?1)F0.05FxFR?(R?1)?DFDF?q??(q?1)2.334?0.45?3.334?0.45?(?23?1)?0.0193 ?1)23?1.47

WxWV'?0.05xF(R?1)DF?(q?1)0.05?0.453.334?0.45?(23(R?1)D?(q?1)F?提馏段操作线方程为:y?LV''x?WxWV'?1.47x?0.0193 (5分)

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6、(15分)

在一连续常压精馏塔中分离某理想混合液,xD?0.94,XW=0.04。已知此塔进料q线方程为y?6x?1.5y,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:

(1)精馏段操作线方程。

(2)若塔底产品W=150kmol/h,求进料量F和塔顶产品量D。 (3)提馏段操作线方程。 解:(1)由q线方程 ?qq?1?6,xFq?1?1.5?q?1.2,xF?0.3联立方程 y?2x1?x与 y?6x?1.5

得 xq?0.333,yq?0.5Rmin?xD?yqyq?xq?0.94?0.50.5?0.333?2.635

R?1.2Rmin?1.2?2.635?3.162

y?RR?1x?xDR?1?0.76x?0.226 (5分)

?F?D?W(2)?

Fx?Dx?WxDW?FD=60.94kmol/h F=210.94kmol/h (5分) (3)

V???R?1?D??q?1?F?60.94?4.162??1.2?1??210.94?285.8kmol/hL??L?qF?RD?qF?60.94?3.162?1.2?210.94?445.8kmol/h

y??L?V?x?wxWV??1.507x?0.0203 (5分)

7、(15分)

一常压连续操作的精馏塔,用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯0.6摩尔分率,以100Kmol/h流量进入精馏塔,进料状态为气液各占50%摩尔数,操作回流比为最小回流比的

1.5倍;要求塔顶馏出液组成为0.95(苯的摩尔分率,下同),塔底釜液组成为0.05。在操作条件下,苯和甲苯的相对挥发度为2.5。试求: (1)塔顶和塔底产品量; (2)最小回流比;

(3)精馏段操作线方程; (4)提馏段操作线方程。

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?F?D?W解:(1)由 ??D?FxF?Dx

WWx?100?(0.6?0.5)0.95?0.05?61.11kmol/h

得D?F(xF?xW)xD?xWW?F?D?100?61.11?38.89kmol/h (4分)

(2)由题可知:q?0.5

q线方程为:y?0.5xxF0.5?1?0.5?1

y??x?1.2 ①

平衡线方程为:y??x1?(??1)x

y?2.5x1?1.5x ②

令①=②并化简得:1.5x2?1.7x?1.2?0 求得q线与平衡线交点:

xq?0.492,yq?0.708

?RxD?yq0.95?0.708min?y q?x?q0.708?0.492?1.12 (3)R?1.5Rmin?1.5?1.12?1.68

ynxDn?1?Rx(R?1)?(R?1)?1.68xn0.951.68?1?1.68?1 yn?1?0.627xn?0.354(4)L'?L?qF?RD?0.5F?1.68?61.11?0.5?100?152.66

V'?V?(q?1)F?D(R?1)?(0.5?1)?100?113.77V

'yxmm?1?LV'?WxWV'?152.66xm0.05?38.89113.77?113.77

ym?1?1.34xm?0.017 8、(15分)

一连续精馏塔,泡点进料。已知操作线方程如下: 精馏段 y?0.8x?0.1 7

15

5分)

3分)3分)( (

提馏段 y?1.3x?0.0 1求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解:由精馏段操作线方y?RRR?1x?1R?11xD?22?1x?12?1?0.9?0.667x?0.3

xD?0.17,得2xD?0.86 5分

R?1将提馏段操作线方程与对角线方程y?x联立

R?1?0.8,得R?4;

?y?1.3x?0.018 解得x?0.06,即xw?0.06 5分 ??y?x将两操作线方程联立

?y?0.8x?0.172 解得x?0.38 ?y?1.3x?0.018?因是泡点进料,q?1,q线垂直,两操作线交点的横坐标即是进料浓度, ∴xF?0.38 5分

9、(15分)

用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混合液。原料液中含A 0.44,馏出液中含A 0.957(以上均为摩尔分率)。已知溶液的平均相对挥发度为2.5,最小回流比为1.63,说明原料液的热状况,并求出q值。

解:采用最小回流比时,精馏段操作线方程为 yn?1?1.631.63?111.63?1RminRmin?1xn?1R?1xD

即y?x??0.957?0.62x?0.364 5分

由相平衡方程 y??x1?(??1x),

得y?2.5x1?(2.5?1)x?2.5x1?1.5x 5分

2??y?0.6x?联立两方程 ?2.5xy??1?1.x5?0.3647y?0.592 , 解得 x?0.36,

此点坐标(0.367,0.592)即为(xq,yq)。

因xF?0.44,即xq?xF?yq,说明进料的热状况为气液混合进料。 由q线方程 y?qq?1qq?1xF,

x? 16