柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库课后习题蒸 馏圣才出品】

圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台第9章蒸馏1．在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为pA＝107.6kPa及pB＝41.85kPa，取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。解：本题可用露点及泡点方程求解。***

???107.6?p总－41.85??0.95pAp总?pBpA

yA?xA?**?p总?107.6?41.85?p总p总?pA?pB

**

解得p总＝99.76kPax?*

p总?pB

p?p*A*B

?99.76?41.85?0.8808107.6?41.85本题也可通过相对挥发度求解*pA107.6??*??2.571

pB41.85由气液平衡方程得x?y0.95??0.8808y???1?y?0.95?2.571?1?0.95?**

?1?xA???107.6?0.8808?41.85?1?0.8808??kPa?99.76kPap总＝pAxA?pB

2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯-甲苯混合液在总压100kPa和10kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A）和甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系为*

lgpA?6.032?1206.35t?220.241343.94t?219.58*lgpB?6.078?式中p﹡的单位为kPa，t的单位为℃。苯-甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100kPa和10kPa对应的泡点分别取94.6℃和31.5℃）1/24圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台解：本题需试差计算（1）总压p总＝100kPa初设泡点为94.6℃，则*lgpA?6.032?1206.35?2.19194.6?220.24*

得pA?155.37kPa*同理lgpB?6.078?1343.94?1.8094.6?219.58*pB?63.15kPaxA?100?63.15?0.3996?0.4155.37?63.15或则p总＝?0.4?155.37?0.6?63.15?kPa?100.04kPa*pA155.37??*??2.46

pB63.15y??x2.46?0.4??0.62121?(??1)x1?1.46?0.4（2）总压为p总＝10kPa*

通过试差，泡点为31.5℃，pA＝17.02kPa，pB＝5.313kPa*

??y?17.02?3.2035.3133.203?0.4?0.6811?2.203?0.4随压力降低，α增大，气相组成提高。3．在100kPa压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为y?0.46x?0.549。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。解：（1）平衡蒸馏（闪蒸）2/24圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台依题给条件则q?1?0.44?0.56

y?xq0.560.55x?F?x??1.25?1.273xq?1q?10.56?10.56?1由平衡方程y?0.46x?0.549

联立两方程，得y＝0.735，x＝0.4045nD?0.44nF?0.44?100kmol＝44kmol??

nDy44?0.735

?100%??100%?58.8%nFxF100?0.55（2）简单蒸馏nD?44kmolln

nW?56kmol0.55dxnF100

?ln??xWy?xnW56即解得y?xF?0.5798?

0.549?0.54xW1

ln

0.540.549?0.54?0.55xW＝0.3785nW

?xF?xW??0.55?56?0.55?0.3785??0.7683nD44?A?

44?0.7683

?100%?61.46%

100?0.55简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）。4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯-甲苯混合液，其流量为100kmol/h。已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。解：（1）馏出液的流量和苯的收率qn,D?qn,F

xF?xW0.5?0.05?100?kmolh?50kmolhxD?xW0.95?0.05?100%?50?0.95?100%?950?0.5?A?qn,DxDqn,FxF

3/24圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台（2）馏出液的最大可能流量当ηA＝100%时，获得最大可能流量，即qn,Dmax?

qn,FxFxD

?

100?0.5

kmol/h ? 52.63 kmol/h0.955．在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100kmol/h，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。解：（1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得qn,DxD?0.96qn,FxF?0.96?100?0.45kmol/h?43.2 kmol/hqn,WxW??1?0.96??100?0.45kmol/h?1.8 kmol/hqn,W?

1.8

kmol/h＝54.55kmol/h0.033qn,D?qn,F?qn,W??100?54.55?kmol/h＝45.45kmol/hxD?

（2）精馏段操作线方程y?xR2.650.9505x?D?x??0.726x?0.2604R?1R?13.653.6543.2

?0.950545.45（3）提馏段的液相负荷qn,L??qn,L?qqn,F?Rqn,D?qn,F??2.65?45.45?100?kmol/h?220.4 kmol/h

6．在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为60kmol/h，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92℃。要求馏出液的组成为0.96，4/24圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q值和提馏段的气相负荷。（1）40℃冷液进料；（2）饱和液体进料；（3）饱和蒸气进料。已知：原料液的汽化热为371kJ/kg，比热容为1.82kJ/(kg?℃)。解：由题给数据，可得qn,D?qn,F

xF?xW0.46?0.04?60?kmol/h?27.39 kmol/hxD?xW0.96?0.04qn,W??60?27.39?kmol/h?32.61 kmol/h（1）40℃冷液进料q值可由定义式计算，即q?1?V???R?1?qn,D

cP?tb?tF?1.82?92?40??1??1.255r371??1?q?F???2.8?1??27.39??1?1.255??60?kmol/h ? 119.4kmol/h（2）饱和液体进料此时q＝1V??V??R?1?qn,D?3.8?27.39kmol/h?104.1kmol/h

（3）饱和蒸气进料q＝0V??V?qn,F??104.1?60?kmol/h ?44.1kmol/h三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V′最小。7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y＝0.75x＋0.238；q线方程为y＝2－3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；（4）提馏段操作线方程。解：（1）操作回流比及馏出液组成由题给条件，得5/24