0.328 114 1 0.328 109.4kg /kmol91⏺原料的摩尔流量F 15.br>9.4 45.7kmo／l h将已知数 xF 0.328 (摩尔分数) 、 xW 0.05.6 (摩尔分数)及 F 45.7kmol / h ,代入馏出液 采出率计算式并代入馏出液中正庚烷的回收率表达式由式 (1)与式(2)求得馏出液流量 D 13.9kmol / h ,馏出液中正庚烷的摩尔分数 XD 0.948 。釜液流量 W F D 45.7 1.br>3.9 31.8kmol / h[ 6-9]在压力为 1.1.325kPa的连续操作的精馏塔中分离含甲醇 30% (摩尔分数)的甲醇水溶液。要求馏出液组成为 0.98,釜液组成为 0.01,均为摩尔分数。试求: (1)甲醇的回收率。 (2)进料在 p 1.1.325kPa下甲醇的沸点为 64.7℃,水的沸息为 100℃,进料的泡点必在 64.7℃ 与100℃ 之间。假设 t 70℃ ,计算 p 1.5.31kPa,p 31.17kPap poA 1.1.325 31.17液相组成 x o B =0.745 0.3poA pBB 1.5.31 31.17计算的 x值大于已知的 x值,故所假设的温度 t偏小,再假设大些的 t ,重新计算。将 3 次假 设的 t与计算的 x值列于下表,并在习题 6-9附图中绘成一条曲线, 可知 x 0.3时的泡点为 t 84℃。 习题 6-9 附表[ 6-10.在一连续操作的精馏塔中分离苯一甲苯混合液,原料液中苯的组成为 0.28(摩尔分数)。馏出液组成为 0.98(摩尔分数) ,釜液组成为 0.03(摩尔分数) 。精馏段上升蒸气的流量 V 1000kmol / h ,从塔顶进入全凝器,冷凝为泡点液体,一部分以回流液 L 进入塔顶,剩余部分作为馏出液 D 采出。若回流比 R =1.5 ,试回答下列问题: (1)计算馏出液流量 D 与精馏段下降 液体流量 L ;(2)计算进料量 F 及塔釜釜液采出量 W;(3)若进料为饱和液体, 计算提馏段下降液体92流量 L'与上升蒸气流量 V '; (4)若从塔顶进入全凝器的蒸气温度为 82℃,试求塔顶的操作压力。苯与甲苯的饱和蒸气压用 Antoine 方程计算,其计算式见例 6-2 。⏺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。86⏺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 1.1.325kPa 下,正庚烷 -正辛烷的汽液平衡数据如下。试求: (1.在总压 10..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; (2)在总压 101.325kPa下,组成 x 0.35 的溶液,加热到 117℃,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。

(1)从 t y x 图上可知, x 0.35时的泡点为 113.8℃,平衡汽相的瞬间组成 y 0.53。

(2)x 0.35的溶液,加热到 117℃时为气液混合物,液相组成 x 0.24 ,汽相组成 y 0.40 。

x 0.35的溶液加热到 118℃时,全部汽化为饱和蒸气。

87⏺

习题 6-2 附图 正庚烷 -正辛烷 t-y-x 图

6-3] 甲醇 (A)- 丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。

(1)试求温度 t 80℃ 、液相组成 x 0.5 (摩尔分数)时的汽相平衡组成与总压。

(2)试求总压为 101.33kPa 、液相组成 x 0.4 (摩尔分数)时的汽液相平衡温度与汽相组成。

(3)试求液相组成 x 0.6 、汽相组成 y 0.84 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)

(1) 已知 V 1000kmol / h, R 1.5

馏出液流量 D V 1000 400kmo/l h

R 1 1.5 1

⏺

或 V' L' W 2120 1120 1000kmol /h

(4)塔顶操作压力计算

t 82℃ 苯 pA 107.39kPa

甲苯 pBo 41.58kPa

用露点与汽相组成的关系式

o p pB oo pA pB

计算 p ,已知 y 0.98

⏺

解得操作压力 p 104.1kPa

[ 6-11]在一连续操作的精馏塔中分离苯 -甲苯溶液。进料量为 100kmol / h ,进料中苯的组成

为 0.4(摩尔分数) ,饱和液体进料。 馏出液中苯的组成为 0.95(摩尔分数) ,釜液中苯的组成为 0.04 (摩尔分数) ,回流比 R 3 。试求从冷凝器回流入塔顶的回流液摩尔流量以及从塔釜上升的蒸气 摩尔流量。

解 已知 F 100kmol / h, xF 0.4, xD 0.95, xW 0.04 ,馏出液流量

xF xW 0.4 0.04

D F 100 39.6kmol / h

xD xW 0.95 0.04

回流液流量 L RD 3 39.6 119kmol / h 塔釜上升蒸气流量 因饱和液体进料,则

V' V R 1 D 3 1 39.6 158kmol / h

进料热状态参数

[ 6-12]在 101.325kPa下连续操作的精馏塔中分离甲醇 -水溶液。进料流量为 100kmol / h ,进

料中甲醇的组成为 0.3(摩尔分数) ,馏出液流量为 50kmol / h ,回流比 R 2。甲醇 -水汽液相平衡 数据见附录。 (1)若进料为 40℃的液体,试求进料热状态参数 q 值,并计算精馏段及提馏段的下降

液体流量及上升蒸气流量; (2)若进料为汽液混合物,汽液比为 7:3,试求 q 值。

解

(1) 从甲醇 -水的汽液相平衡数据可知, xF 0.3 时,溶液的泡点 tb 78℃。

从附录查得,甲醇在 78℃时的 比汽化热 为1065kJ / kg 。甲醇的摩尔质量为 32kg / kmol ,故其 摩尔汽化热为 1065 32 34100kJ /kmol 。

水在 78 0C 时的比汽化热为 2350kJ /kg ,其摩尔汽化热为 2350 18 42300 kJ / kmol 。 进料的摩尔汽化热为

r 34100 0.3 42300 0.7 39800kJ / kmol

进料从 40℃升至 78℃的平均温度为