【文章內(nèi)容簡介】 凝相變焓為22100kJ/kmol，塔底液體汽化相變焓為24200 kJ/kmol 習題634附圖解：求冷凝器和再沸器的熱負荷，首先求出兩者中的冷凝量和汽化量。（1）全凝器冷凝量 全凝器熱負荷：分凝器冷凝量：分凝器熱負荷： （認為分凝器中的蒸汽和全凝器中的蒸汽冷凝潛熱近似相等）（2）再沸器蒸發(fā)量：再沸器熱負荷：（3）在產(chǎn)品產(chǎn)量和純度要求一定的情況下，再沸器的熱負荷取決于回流比R。R越小則熱負荷越小。所以，再沸器的最小熱負荷與最小回流比對應。飽和液體進料，最小回流比可計算如下：635 某二元連續(xù)精餾塔。原料液泡點進料，塔頂采用全凝器，泡點回流，塔釜采用間接蒸汽加熱。原料液、塔頂餾出液、（均為易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)）試求：（1）精餾段操作線方程；（2）由塔頂向下數(shù)第二板和第三板之間的汽、液相組成；（3）提餾段操作方程；（4）由塔底向上數(shù)第二和第三塊板之間的汽、液相組成。解：（1）精餾段操作線方程： （2）由相平衡方程 可得： （3）提餾段操作線方程推導： 所以 （4）由提餾段操作線方程可得： 636 用常壓連續(xù)操作的精餾塔分離苯和甲苯混合液，（摩爾分數(shù)），進料狀態(tài)是汽液各占一半（摩爾數(shù)），（摩爾分數(shù)）。試求： （1）進料的氣、液相組成；（2）最小回流比。解：（1），進料狀態(tài)為汽液各占一半（摩爾數(shù)）作易揮發(fā)組分的質(zhì)量衡算：又有相平衡方程：聯(lián)立求解，得。所以。（2），線方程為：，聯(lián)立求解和，可得交點坐標為，所以：637 在常壓連續(xù)精餾塔中分離二元理想混合物。塔頂蒸汽通過分凝器后，3/5的蒸汽冷凝成液體作為回流液。其余未凝的蒸汽經(jīng)全凝器后全部冷凝，并作為塔頂產(chǎn)品送出，（以上均為輕組分的摩爾分數(shù)）。，泡點進料，試求：（1）第一塊板下降的液體組成；（2）原料液的組成。 解（1）回流比：由相平衡關系 由精餾段操作線方程得：由相平衡方程可求得(2)原料液的組成因為，所以當采用泡點進料時，即 (a) (b)聯(lián)立求解(a)、(b)式，可得 所以638 （摩爾分數(shù)，下同），以飽合蒸汽狀態(tài)狀態(tài)加入精餾塔的底部（如附圖所示），加料量為100kmol/h。 試求： 習題638附圖（1）該塔的操作回流比；（2）由塔頂向下數(shù)第二層理論板上的液相濃度解：（1） 全塔質(zhì)量衡算： 根據(jù)恒摩爾流假定，塔內(nèi)上升蒸汽量應等于進料量，即 V=F=100kmol/h。由可得： （2）操作線方程為： 639 1kmol/s的飽和蒸汽態(tài)的氨水混合物進入一個精餾段和提餾段各有1塊理論塔板（不包括塔釜）的精餾塔，（摩爾分數(shù)）。塔頂回流為飽和液體。若操作范圍內(nèi)氨水溶液的汽液平衡關系可表示為y=，求塔頂、塔底的產(chǎn)品組成。 習題639附圖解：參見本題附圖，該塔共有包括塔釜在內(nèi)的三塊理論板。 飽和蒸汽進料，則 由相平衡方程： 由精餾段操作線方程： 由相平衡方程：由提餾段操作線方程：由相平衡方程： 所以 全塔物料衡算：解得：，640 常壓下在一連續(xù)操作的精餾塔中分離苯和甲苯混合物。（摩爾分數(shù)，下同），汽液混合物進料，汽、液相各占一半。操作回流比R=。塔頂蒸汽進入分凝器后，冷凝的液體作為回流流入塔內(nèi)，未冷凝的蒸汽進入全凝器冷凝后作為塔頂產(chǎn)品，如圖所示。試求：(1) q線方程式；(2) 精餾段操作線方程式。(3) 回流液組成和第一塊塔板的上升蒸汽組成習題640附圖（2）求q線與精餾段操作線交點坐標（3） 641 某二元理想溶液，其組成為xF=（易揮發(fā)組分摩爾分數(shù)，下同），流量為F=100kmol/h，以泡點狀態(tài)進入連續(xù)精餾塔。要求塔頂產(chǎn)品純度xD=、塔釜產(chǎn)品濃度為xW=。，塔頂全凝器，泡點回流。用逐板計算法確定完成分離任務所需的理論板數(shù)。 解：相平衡方程 ①精餾段操作線方程： ②全塔質(zhì)量衡算：提餾段操作線方程： ③逐板計算中間結(jié)果如下： 從計算結(jié)果來看，達到分離要求需要9塊理論板（包括塔釜一塊），其中精餾段5塊，第6塊板進料。642 設計一分離苯甲苯溶液的連續(xù)精餾塔，,（均為摩爾分數(shù)），泡點加料，，試用逐板計算法求所需理論板數(shù)和加料位置。解： 求回流比泡點加料 所以 精餾段操作線方程： 上式與q線方程聯(lián)立求解，可得由點與點可得提餾段操作線方程： 汽液平衡方程為 從塔頂開始計算： 代入精餾段操作線方程可得：精餾段逐板計算結(jié)果如下塔板序號液相組成氣相組成01020304050607其中，所以精餾段需要6塊理論板，加料板為第7板塊理論板。提餾段逐板計算結(jié)果如下：塔板序號液相組成氣相組成07080910111213，提餾段需要7塊理論板。全塔共需13塊理論板，第7塊為加料板。643 用圖解法求解第642題644 苯和甲苯的混合物組成為50%，送入精餾塔內(nèi)分離，要求塔頂苯的含量不低于96%，塔底甲苯含量不低于98%（以上均為質(zhì)量百分數(shù)）。（1）若處理20kmol/h的原料，求塔頂餾出液和塔底采出液各為多少kg/h；（2）分別求泡點進料和飽和蒸汽進料情況下的最小回流比；（3）求飽和蒸汽進料時進料板上一層塔板上升蒸汽的組成（假定進料組成與進料板上升的蒸汽組成相同）；（4）若泡點進料，假定料液加到塔板上后，液體完全混合，組成為50%（質(zhì)量分數(shù)），求上升到加料板的蒸汽組成。 解：（1）將已知的質(zhì)量分數(shù)都轉(zhuǎn)化為摩爾分數(shù)：，據(jù)此可求塔頂餾出液的平均分子量：；塔釜采出液的平均分子量：。由全塔質(zhì)量衡算可求塔頂餾出液量：則塔釜采出液量： 習題644附圖（2）泡點進料，最小回流比為： 飽和蒸汽進料：（3）操作回流比：精餾段操作線方程：飽和蒸汽進料，因進料組成與進料板上升蒸汽組成相同（如附圖所示），因此。xF1與yF滿足精餾段操作線方程： 代入數(shù)據(jù)解得：xF1=xF1與yF1滿足相平衡關系：（4）操作回流比：飽和液體進料，提餾段操作線方程：由題意，由加料板下降的液體濃度與進料濃度相同，xF=，該濃度與下一板上升蒸汽的濃度滿足提餾段操作線方程，此即為由進料板的下一層板上升的蒸汽（進入進料板）的濃度。645 某一連續(xù)精餾塔分離一種二元理想溶液，飽和蒸汽進料，進料量，進料濃度（輕組分摩爾分數(shù)，下同），塔頂產(chǎn)品純度，塔底產(chǎn)品純度。系統(tǒng)的平均相對揮發(fā)度。塔頂為全凝器，泡點回流，塔釜間接蒸汽加熱。試求：（1）塔頂易揮發(fā)組分的回收率；（2）塔釜的汽化量；（3）流出第二塊理論板的液體組成（塔序由塔頂算起）解（1）全塔質(zhì)量衡算 解以上方程組得 ，塔頂易揮發(fā)組分的回收率 （2），因為 ，所以 ，則 由上式可知，塔釜的最小汽化量對應著最小回流比，即而 點為線與平衡線的共同交點。由平衡線方程 可得 因為，所以，將此數(shù)據(jù)代入上式可解得所以 （3）由汽液平衡方程可得 將代入上式解得：因為 精餾段的操作線方程為：將和代入上式可得：所以 由汽液相平衡方程可得 將代入上式可解得：，此即為流出第二塊理論板的液體組成。646 如圖所示，用一個蒸餾釜和一層實際板組成的精餾塔分離二元理想溶液。（輕組分摩爾分數(shù)，下同）的料液在泡點溫度下由塔頂加入。若塔頂輕組分的回收率達到85%，試求該層塔板的液相默弗里板效率。 習題646附圖 解：由全塔質(zhì)量衡算及回收率定義可得： 由該式可解得因為全塔為提餾段，且為泡點進料，所以 ， 所以提餾段操作線方程為 已知，則與在理論上成平衡的液相組成為：該板的實際液相組成與自塔釜上升的蒸汽組成滿足操作線方程，而與塔釜液相組成成相平衡關系： 將此結(jié)果代入操作線方程，可得 該板的默弗里板效率