蒸馏时饱和液体进料进料蒸汽量

1. 求馏出液和釜残液的流量和组成

1.1 蒸馏过程概述与汽液平衡关系
1-1正戊烷（C5H12）和正已烷(C6H14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试计算总压P=13.3kPa下该溶液的汽液平衡数据和平均相对挥发度。假设该物系为理想溶液。

习题1-1 附表

温度 T / K
C5H12
223.1
233.0
244.0
251.0
260.6
275.1
291.7
309.3

C6H14
248.2
259.1
276.9
279.0
289.0
304.8
322.8
341.9

饱和蒸汽压 p0 / kPa
1.3
2.6
5.3
8.0
13.3
26.6
53.2
101.3

1-2 某精馏塔再沸器的操作压力为105.0kPa，釜液中含苯0.15（摩尔分率），其余为甲苯。苯与甲苯的安托尼常数列于本题附表，安托尼方程中温度的单位为℃，压力单位为kPa。本物系可视作理想溶液。求此溶液的泡点及其平衡汽相组成。

习题1-2 附表

组分
A
B
C

苯
6.023
1206.35
220.24

甲 苯
6.078
1343.94
219.58

1.2 平衡蒸馏与简单蒸馏
1-3 常压下对含苯0.6（摩尔分率）的苯—甲苯混合液进行蒸馏分离，原料处理量为100kmol。物系的平均相对挥发度为2.6，汽化率为0.45，试计算：

(1) 平衡蒸馏的汽液相组成；

(2) 简单蒸馏的馏出液量及其平均组成。

1-4 在常压下对苯-甲苯混合液进行蒸馏，原料液量为100kmol/h，组成为0.7（苯摩尔分率，下同），塔顶产品组成为0.8。物系的平均相对挥发度为2.46，试分别求出平衡蒸馏和简单蒸馏两种操作方式下的气化率。

（平衡蒸馏：0.448， 简单蒸馏: 0.667）

1.3 两组分连续精馏的计算（Ⅰ）
1-5 在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。已知原料液流量为100 kg/h，组成为0.5 （易挥发组分的摩尔分率，下同），若要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为95%。试求馏出液的流量和组成。

1-6 在连续精馏塔中分离含甲醇0.45（摩尔分率，下同）的甲醇－水溶液，其流量为100kmol/h，要求馏出液中甲醇的含量为0.96，釜液中甲醇的含量为0.03，回流比为2.6。试求：

（1）馏出液的流量；

（2）饱和液体进料时，精馏段和提馏段的操作线方程。

1-7 在连续精馏操作中，已知加料量为100kmol/h，其中汽、液各半，精馏段和提馏段的操作线方程分别为

y=0.75x+0.24

及 y=1.25x-0.0125

试求操作回流比，原料液的组成、馏出液的流量及组成。

1-8 一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知精馏段某层塔板的气、液相组成分别为0.83和 0.70，相邻上层塔板的液相组成为0.77，而相邻下层塔板的气相组成为0.78(以上均为轻组分A的摩尔分数，下同)。塔顶为泡点回流。进料为饱和液体，其组成为0.46。若已知塔顶与塔底产量比为2／3，试求：

(1)精馏段操作线方程；

(2)提馏段操作线方程。

(精馏段3y=2x+0.95；提馏段3y=4.5x-0.195)

1.4 两组分连续精馏的计算（Ⅱ）
1-9 在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。已知精馏段操作线方程为 ，提馏段操作线方程为 。若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。

1-10连续精馏塔在常压下分离含甲醇30%与水70%的混合液，要求塔顶产品含甲醇不低于95%，塔底残液含甲醇不大于5%（以上均为摩尔分率）。泡点进料。

试计算：（1）最小回流比Rmin；

（2）若R=2Rmin，求所需理论塔板数；

（3）若总板效率为50% ，所需实际塔板数与加料板位置。（化工原理例题分析与练习P117）

（Rmin=0.78, N理=7（不包括塔釜）, N实际=14（不包括塔釜），N精=10, N提=4（不包括塔釜））

1-11 在连续精馏塔中，分离苯－甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为0.95，塔底釜残液组成为0.06，回流比为2.6。试求理论板层数和加料板位置。苯－甲苯混合液的平衡数据见例1－2附表。

1.5 两组分连续精馏的计算（Ⅲ）
1-12 在常压连续精馏塔内分离甲醇－水溶液，料液组成为0.4 （甲醇的摩尔分率，下同），流量为100kmol/h，于泡点下加入塔内。要求馏出液组成为0.96，釜液组成为0.04，塔釜间接蒸汽加热，回流比R＝1.86Rmin。

试求：(1) 所需理论板层数及加料板位置；

(2) 若改为直接水蒸汽加热，其它均保持不变，馏出液中甲醇收率将如何变化。

常压下物系平衡数据列于本题附表中。

习题 1-12附表

温度t ℃
液相中甲醇的摩尔分率
汽相中甲醇的摩尔分率
温度t ℃
液相中甲醇的摩尔分率
汽相中甲醇的摩尔分率

100
96.4
93.5
91.2
89.3
87.7
84.4
81.7
78.0
0.0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.15
0.20
0.30
0.0
0.134
0.234
0.304
0.365
0.418
0.517
0.579
0.665
75.3
73.1
71.2
69.3
67.6
66.0
65.0
64.5
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0.95
1.0
0.729
0.779
0.825
0.870
0.915
0.958
0.979
1.0

1-13 在常压连续精馏塔内分离乙醇－水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇0.30（摩尔分率，下同），馏出液组成不低于0.80，釜液组成为0.02；操作回流比为2.5，若于精馏某一塔板处侧线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2，侧线产品为饱和液体，组成为0.6。试求所需的理论板层数、进料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见本题附表。

习题1-13 附表

液相中乙醇的摩尔分率
汽相中乙醇的摩尔分率
液相中乙醇的摩尔分率
汽相中乙醇的摩尔分率

2. 关于精馏的问题

你首先知道，物料进入精馏塔有5种状态，你所问的其中一种状态。

进料状态对操作的影响
通过对进料状况的分析，目的是找出精馏设回流量L，提馏段回流液量L´与进料量F之间的关系，及其精馏段上升蒸汽量V与提馏段上升蒸汽量V´之间的关系。在生产实际中引入塔的原料液可能有下述五种不同的进料状况：
（1）低于泡点温度下的汽液进料
这种情况下，提馏段内回流液量L'包括有：①精馏段内的回流量L；②原料液流量；③需将原料液加热到板上温度。
一部分自提馏段上升的蒸汽被冷凝下来，成为L´的一部分。由于这部分蒸汽被冷凝，故上升到精馏段的蒸汽量比提馏段少，即V´>V。
（2）泡点温度下的饱和液体进料
这种情况下，原料液温度与板上液体的温度相近，故原料液全部进入提馏段，与精馏段的回流汇合作为提馏段内回流液。而提馏段上升的蒸汽量不会致冷凝而减小，故两段的上升蒸汽量相等。
（3）气液混合物进料
这种情况下，进料液中液相部分成为L´的一部分，而蒸气部分则成为V的一部分。

（4）露点温度下的饱和蒸气进料
这种情况下，全部进料变为V的一部分，而两段的回流液量不变，即L´=L
（5）高于露点温度的过热蒸气进料
这种情况下与冷液进料恰好相反，精馏段内上升蒸气量有：
①提馏段内上升蒸气量V´；
②原料液量F；
③需将进料温度降到板上温度，有一部分自精馏段流下的回流液被气化成为V中的一部分。这样一来，下降到提馏段内的液体量将减少，即L´<L。
从以上分析可知，精馏塔中两段的气液摩尔流量方向的关系与进料状态密切相关。下面可想办法其定量关系。

如图对进料板分别作物料衡算可写出： F+V´+L=V+L´
FIF+V´Iv´+LIL=VIV+L´IL´
式中，IF-原料液的焓，KJ/km01;
IV、IV´-分别为进料板上、下饱和蒸气的焓，KJ/kmo1.
由于V与V´组成相近，IV≈IV´IL、IL´-分别为进料板上、下饱和液体的焓，KJ/kmo1；由于L与L´组成相近，故IL≈IL´

将上述方程整理化简为：
V-V´=F-（L´-L）
（V-V´）IV=FIF-(L´-L )IL
IV-IF/IV-IL=L´-L/F
令
式中 r-原料液的干摩尔气化潜热，KJ/kmol
cp-原料液的定压千摩尔比热。KJ/kmol..℃
TS-原料液的泡点温度，℃；
TF-进料液温度，℃。
所以，L´=L+qF (b)
V=V´-(q-1)F (c)
说明：
①q值称易进料热状态的参数，各种进料状态的q值可由式（a）求出。对于饱和液体，气液混合物及饱和蒸汽这三种进料状态，q值等于进料中的液相分率；
②式（b）表示出精馏段回流液量L和提馏段回流液量L´与进料量F之间的关系；
式（c）表示精馏段上升蒸汽量V与提馏段上升蒸气量V´和进料量F之间的关系。

3. 精馏塔进料方式对塔内蒸汽速度的影响

在生产中，加入精馏塔中的原料可能有以下五种热状态：
（1）冷液体进料 t＞t泡。
（2）饱和液体进料 t＝t泡
（3）气液混合物进料 t泡＜t＜t露
（4）饱和蒸汽进料 t＝t露
（5）过热蒸汽进料 t＞t露
精馏塔内，由于原料的热状态不同，从而使精馏段和提馏段的液体流量L与L间的关系以及上升蒸汽量V与V均发生变化。

进料热状态参数q
对加料板进行物料衡算及热量衡算可得
不同进料时的q值如下：
（1）冷液 q ＞ 1
（2）饱和液体 q ＝ 1
（3）汽液混合物 0 ＜ q ＜ 1
（4）饱和汽体 q ＝ 0
（5）过热汽体 q ＜ 0
q=1kmol进料变为饱和蒸汽所需的热量/原料的千摩尔汽化潜热

进料热状况的影响
当进料状况（xF和q）发生变化时，应适当改变进料位置，并及时调节回流比R。一般精馏塔常设几个进料位置，以适应生产中进料状况，保证在精馏塔的适宜位置进料。如进料状况改变而进料位置不变，必然引起馏出液和釜残液组成的变化。
进料情况对精馏操作有着重要意义。常见的进料状况有五种，不同的进料状况，都显著地直接影响提馏段的回流量和塔内的汽液平衡。
精馏塔较为理想的进料状况是泡点进料，它较为经济和最为常用。
对特定的精馏塔，若xF减小，则将使xD和xW均减小，欲保持xD不变，则应增大回流比。

4. )饱和液体、饱和蒸气进料时,进料热状态参数分别为多少过冷液体、过热蒸气

摘要 饱和液体是指饱和状态的液体。此时气、液的温度相同，称为饱和温度t0，蒸气压力称为饱和压力P0

5. 蒸馏问题

要先通水再加热。
冷 却水要从下进。
先通水可以保证蒸汽一出来就遇冷而冷却成水；
冷 却水从下进是因为冷却水在受热后是向上升的，从下面进冷水可以保证使冷却水更好地循环。

6. 在常压下连续提镏塔中分离含乙醇0.033的乙醇—水混合液。饱和液体进料，直接蒸汽加热。若要求塔顶产品中乙

7. 化学中蒸馏分离法中的蒸馏量是什么

一种分离液体混合物的方法
利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸气部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。是一种属于传质分离的单元操作。广泛应用于炼油、化工、轻工等领域。

其原理以分离双组分混合液为例。将料液加热使它部分汽化，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上实现了两组分的分离。两组分的挥发能力相差越大，则上述的增浓程度也越大。在工业精馏设备中，使部分汽化的液相与部分冷凝的气相直接接触，以进行汽液相际传质，结果是气相中的难挥发组分部分转入液相，液相中的易挥发组分部分转入气相，也即同时实现了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。

液体的分子由于分子运动有从表面溢出的倾向。这种倾向随着温度的升高而增大。如果把液体置于密闭的真空体系中，液体分子继续不断地溢出而在液面上部形成蒸气，最后使得分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体的速度相等，蒸气保持一定的压力。此时液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气，它对液面所施的压力称为饱和蒸气压。实验证明，液体的饱和蒸气压只与温度有关，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。这是指液体与它的蒸气平衡时的压力，与体系中液体和蒸气的绝对量无关。
http://ke..com/view/135935.htm

8. 求精馏塔蒸发量的计算

任何化工生产过程都希望产品产量、产品纯度尽可能大，而设备投资、能源消耗尽可能小，以获得尽可能大的经济效益。然而，上述指标是紧密关联在一起的，往往会出现鱼和熊掌不可兼得的情况。精馏过程也是如此，比如一定条件下，塔顶产品产量和塔顶产品纯度就是彼此关联，向相反方向变化的指标。计算一个给定的精馏过程的最大产品产量、最大产品纯度、最小能源消耗如塔顶冷凝器中冷凝水消耗量或塔釜加热蒸汽消耗量，与精馏的操作型问题的分析、计算密切相关，具有一定难度。兹举两例说明。一精榴塔有层塔板实际，用于分离xF=的苯甲苯溶液，总板效率可取为，泡点进料。共有三根进料管，分别接到第层塔板任选其一。若要求馏出液组成，再沸器的最大蒸发能力V'=kmol/h，求馏出液的最大产量。分析：根据以前专题精馏过程的操作型问题塔顶产品采出率的影响的分析，在其它条件固定时，增加塔顶采出率，馏出液组成将下降。现在要求，说明馏出液的最大产量只能在=时达到。根据提馏段蒸汽流量即再沸器的蒸发量与馏出液产量的关系V'=(R+)D(泡点进料，可知馏出液的最大产量应当在V'为再沸器的最大蒸发能力kmol/h)为最小值时达到。