内容发布更新时间 : 2024/5/6 17:53:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第二部分 计算题示例与分析 4-93 已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80C，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成 为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分A的摩尔分数），试求该塔的操作压强。 溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即 lgp?A?ooB t?C 式中苯和甲苯的常数为

组 分 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58

分析： 求塔内操作压强即是求塔内蒸汽总压p,因此体系为理想体系，可通过道尔顿分压定律

pA?pyA 及拉乌尔定律求得。

解：利用安托尼公式分别计算80℃时苯与甲苯两种纯组分饱和蒸气压，即

1206.35?2.88

80.0?220.240 pA?758.58mmHg?101.14KPa

1343.940?2.47 lgpB?6.953?80.0?219.580 pB?295.12mmHg?39.35KPa

lgpA?6.898?0 由于全凝器中，进入塔顶的蒸气与已冷凝的馏出液组成相同，则 yA?xD?0.9 由道尔顿分压定律

000pApAxApA(p?pB) yA? ??00ppp(pA?pB)101.14(p?39.35) 0.90? 解得 p?968.54KPa

(101.14?39.35)4-94 苯与甲苯的混合溶液在总压101.3KPa下经单级釜进行闪蒸，气化率为35%，若溶液中苯的组成为0.477，蒸馏后，闪蒸罐顶产物和罐底产物的组成各为多少？操作压力增大１倍

时，两产物的组成有何变化？

分析：闪蒸即平衡蒸馏，蒸馏后罐顶产物与罐底产物实质是处于平衡状态的气液两相，其组成应既满足物料平衡关系又满足相平衡关系。

解：（１）由物料衡算式

xq （a） ?F

q?1q?100及 p?pA?pB?pAxA?pB(1?xA) (b)

y?和 pyA?pA?pAxA (c)

用试差法解以上３式，即可求得罐底组成y，罐底组成x及平衡温度t。 当p?101.3KPa时，设t?95.05℃，求得苯与甲苯的饱和蒸气压各为

01206.35?3.072

95.05?220.240 pA?1179.9mmHg?157.31KPa

1343.940?2.682 lgpB?6.953?95.05?219.580 pB?480.3mmHg?64.03KPa

lgpA?6.898?o0p?pB101.3?64.03罐底残液组成 x?0??0.3998

pA?PB0157.31?64.030pAx1179.9?0.3998 罐顶产物组成 y???0.6207

p760将已知残液百分率q?1?0.35?0.65，料液组成xF?0.477和罐底组成x?0.3998代入（ａ）

式，得 - y?0.650.477?0.3998??0.6204

0.65?10.65?1

可见3式均满足，故假设的温度成立。

（2）当操作压强增大1倍时，仍用上述3式试差设t?120.45℃，可得

0o pA ?330.39KPa pB?133.50kPaop?pB101.3?133.50则 x?o??0.4070 opA?pB330.39?133.50opAx330.39?0.407 y???0.609 3p101.3xqx?Fq?1q?1验证

0.650.477??0.4070??0.60700.65?10.65?1y?两数接近，假设成立。

从结果看，残液浓度有所增加，而蒸气组成都有所降低。显然是分离效果随压强的增大而变差。故在气化率不变的前提下，平衡蒸馏时，操作压强越低，分离越好。这是因为当压强増高时，系统的相对挥发度降低的原因所致。

4-95 采用二级平衡闪蒸法分离正庚烷与正辛烷混合液，流程如图解4-7。 已知原料组成xF为0.42（庚烷的摩尔分数），塔A的气化率 为24.6%, 塔B的气化率

),求B塔底产品组成。 为59.0%，若两塔的操作压力均为106.66KPa(8.00mmHg

D V xL 1 ’V y2 D F xyx’y V w 2 x

LW ’x

图4-7

分析：因为正庚烷与正辛烷组成的混合液近似理想溶液，所以平衡闪蒸后的液相组成可由理想溶液的泡点方程确定。

由相律可知，若操作温度和压力确定后，二元溶液的平衡气液两相组成即一定。本题温度未知，要先根据气化率的数值通过试算法确定温度后，才能确定液相组成。

气化率与进料组成有关，在两塔串联使用的情况中，若求B塔的x2，应先确定A塔的x1，

而x1的确定同样基于上述原则。

解：定庚烷为A组分，辛烷为B组分。

设塔A的闪蒸温度t1?115℃，查得正庚烷和正辛烷的饱和蒸气压分别为

M O pO.99KPa(120mmHg0) pB?74.82KPa(561mmHg) A?159op?pB106.66?74.82代入泡点方程得 x1?o??0.374 opA?pB159.99?74.82opA1200?0.374则气相组成 y1?x1??0.561

p800x?x10.42?0.374由气化率验证 e1?F??0.246

y1?x10.561?0.374与题中所给气化率相同，故假设成立，x1?0.374

再设塔B闪蒸温度t2?118℃，查得该温度下正庚烷与正辛烷的饱和蒸气压为

0pA?171.99kPa(1290mmHg)4mHg) pB?81.86kPa(61m0p?pB106.66?81.86x2?0??0.275 0pA?pB171.99?81.860则

0pA171.99?0.275 y2??x2??0.443

p106.66由气化率验证 e2?x1?x20.374?0.275??0.589

y2?x20.443?0.275与题中所给气化率接近，故假设成立，x2?0.275

4—96饱和汽态的氨—水混合物进入一个精馏段和提馏段各只有1块理论塔板的精馏塔分离，进料中的氨组成为0．001（摩尔分数）。塔顶回流为饱和液体，回流量为1．3kmol/s。塔底再沸器产生的汽相量为0.6kmol/s。若操作范围内氨—水溶液的汽液平衡关系可表示为y?1.26x。求塔顶、塔底的产品组成。

A B

x

xx

图4-8

分析：如图4—8，作全塔物料衡算，可将塔顶、塔底产品与进料相联板作物料衡算时，可将进入该板的气相组成与塔顶产品组成相联系。对提馏塔板作物料衡算时，可将离开该板的气相组成与经再沸器入塔的蒸汽组成相联系。将上述3种物料衡算关系与相平衡关系相配合，即可使此题得解。

M 解：已知L?1.3kmol/s,V?0.6kmol/s 当露点进料时

/L/?L?1.3kmol/s//V?(1?q)F?V?F?V?1.6kmol/s则 D?V?L?1.6?1.3?0.3kmol/s W?F?D?1?0.3?0.7kmol/s