化工原理下册课后习题答案天津大学出版社主编夏清

y=0.804

②平衡蒸馏

由物料衡算FxF=Wx+Dy

D+W=F将W/F=2/3代入得到

xF=2x/3+y/3代入平衡关系式得

x=0.509再次代入平衡关系式得y=0.783

5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量F为4000kg/h，组成xF为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xW不大于0.05，馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。

解：馏出回收率=DxD/FxF=88％得馏出液的质量流量

DxD=FxF88％=4000×0.3×0.88=1056kg/h

结合物料衡算FxF=WxW+DxD

D+W=F得xD=0.943

馏出液的摩尔流量1056/(76×0.943)=14.7kmol/h

以摩尔分率表示馏出液组成xD=(0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]

=0.97

6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。

常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。

温度t液相中甲醇的气相中甲醇的温度t液相中甲醇的气相中甲醇的 ℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率 1000.00.075.30.400.729

96.40.020.13473.10.500.779

93.50.040.23471.20.600.825

91.20.060.30469.30.700.870

89.30.080.36567.60.800.915

87.70.100.41866.00.900.958

84.40.150.51765.00.950.979

81.70.200.57964.01.01.0

78.00.300.665

解：（1）进料温度40℃

75.3℃时，甲醇的汽化潜热r1=825kJ/kg

水蒸汽的汽化潜热r2=2313.6kJ/kg

57.6℃时，甲醇的比热CV1=2.784kJ/(kg·℃)

水蒸汽的比热CV2=4.178kJ/(kg·℃)

查附表给出数据当xA=0.4时，平衡温度t=75.3℃

∴40℃进料为冷液体进料

即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分

一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将75.3℃饱和液体变成气体所需要的

汽化潜热Q2，即q=（Q1+Q2）/Q2=1+（Q1/Q2）

Q1=0.4×32×2.784×（75.3-40）=2850.748kJ/kg

Q2=825×0.4×32+2313.6×0.6×18=35546.88kJ/kg

∴q=1+（Q1/Q2）=1.08

（2）泡点进料

泡点进料即为饱和液体进料∴q=1

（3）饱和蒸汽进料q=0

7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。

解：①产品的流量

由物料衡算FxF=WxW+DxD

D+W=F代入数据得

W=60.44kmol/h

∴产品流量D=100–60.44=39.56kmol/h

②精馏段的下降液体流量L

L=DR=2.5×39.56=98.9kmol/h

③提馏段的上升蒸汽流量V'

40℃进料q=1.08

V=V'+（1-q）F=D（1+R）=138.46kmol/h

∴V'=146.46kmol/h

8.某连续精馏操作中，已知精馏段y=0.723x+0.263；提馏段y=1.25x–0.0187

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。

解：露点进料q=0

即精馏段y=0.723x+0.263过（xD，xD）∴xD=0.949

提馏段y=1.25x–0.0187过（xW，xW）∴xW=0.0748