蒸馏回收率计算公式

精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜蒸馏回收率计算公式篇一：蒸馏计算题第五章蒸馏【例5-1】苯（A）与甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系数据如本题附表1所示。试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯—甲苯混合液在总压P为101.33kPa下的气液平衡数据，并作出温度—组成图。该溶液可视为理想溶液。例5-1附表1温度，℃PA°，kPaPB°，kPa80．1101．3340．085116．946．090135．554．095155．763．3100179．274．3105204．286．0110．6240．0101．33解：（1）利用拉乌尔定律计算气液平衡数据，在某一温度下由本题附表1可查得该温度下纯组分苯与甲苯的饱和蒸气压pA与pB，由于总压P为定值，即P=101.33kPa，则应用式5-4求液相组成x，再应用式5-5a求平衡的气相组成y，即可得到一组标绘平衡温度—组成（t-x-y）图的数据。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜以t=95℃为例，计算过程如下：x?P?pB?101.33?63.3?0.412??155.7?63.3pA?pB???p155.7和y?Ax??0.412?0.633P101.33其它温度下的计算结果列于本题附表2中。例5-1附表2t，℃xy80．11．0001．000850．7800．900900．5810．777950．4120．6331000．2580．4561050．1300．262110．600?根据以上数据，即可标绘得到如图5-1所示的t-x-y图。（2）利用相对挥发度计算气液平衡数据因苯—甲苯混合液精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜为理想溶液，故其相对挥发度可用式5-12计算，即?pa?A?pB以95℃为例，则a?155.7?2.4663.3其它温度下的a值列于本题附表3中。通常，在利用相对挥发度法求x-y关系时，可取温度范围内的平均相对挥发度，在本题条件下，附表3中两端温度下的a数据应除外（因对应的是纯组分，即为x-y曲线上两端点），因此可取温度为85℃和105℃下的a平均值，即am?2.54?2.37?2.462将平均相对挥发度代入式5-13中，即ax2.46xy??1???1x1?1.46x并按附表2中的各x值，由上式即可算出气相平衡组成y，计算结果也列于附表3中。比较本题附表2和附表3，可以看出两种方法求得的x-y数据基本一致。对两组分溶液，利用平均相对挥发度表示气液平衡关系比较简单。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜例5-1附表3t，℃axy80．11．0001．000852．540．7800．897902．510．5810．773952．460．4120．6331002．410．2580．4611052．370．1300．269110．600【例5-2】对某两组分理想溶液进行简单蒸馏，已知xF=0.5（摩尔分率），若汽化率为60%，试求釜残液组成和馏出液平均组成。已知常压下该混合液的平均相对挥发度为2.16。解：设原料液量为100kmol，则D=100×0.6=60kmolW=F-D=100-60=40kmol因该混合液平均相对挥发度为α=2.16，则可用式1-25求釜残液组成x2，即lnF?W1?x2?1?x1ln??ln??1?1?x1??x2?1?x2?1?0.5或ln100?0.916?ln?2.16ln?402.16?1?x21?0.5??试差解得x2≈0.328精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜馏出液平均组成可由式1-27求得，即60?100?0.5?40?0.328所以?0.614计算结果表明，若汽化率相同，简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果，即馏出液组成更高。但是平衡蒸馏的优点是连续操作。【例5-3】每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。解：苯的分子量为78；甲苯的分子量为92。进料组成xF?釜残液组成xW?40/78?0.4440/78?60/922/78?0.02352/78?98/92原料液的平均分子量MF=0.44×78+0.56×92=85.8原料液流量F=15000/85.8=175.0kmol/h依题意知DxD=FxF=0.971（a）所以DxD=0.971×175×0.44（b）全塔物料衡算D+W=F=175DxD+WxW=FxF精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜或DxD+0.0235W=175×0.44（c）联立式a，b，c，解得D=80.0kmol/hW=95.0kmol/hxD=0.935【例5-4】分离例5-3中的溶液时，若进料为饱和液体，选用的回流比R=2.0，试求提馏段操作线方程式，并说明操作线的斜率和截距的数值。解：由例5-3知xw=0.0235W=95kmol/hF=175kmol/hD=80kmol/h而L=RD=2.0×80=160kmol/h因泡点进料，故q?IV?IF?1IV?IL将以上数值代入式5-41，即可求得提馏段操作线方程式??1?ym160?1?17595??xm?0.0235160?175?95160?175?95??1?1.4xm??0.0093或ym该操作线的斜率为1.4，在y轴上的截距为－0.0093。由计算结果可看出，本题提馏段操作线的截距值是很小的，一般情况下也是如此。【例5-5】用一常压操作的连续精馏塔，分离含苯为0.44（摩尔分率，以下同）的苯—甲苯混合液，要求塔顶产品中含精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜苯不低于0.975，塔底产品中含苯不高于0.0235。操作回流比为3.5。试用图解法求以下两种进料情况时的理论板层数及加料板位置。（1）原料液为20℃的冷液体。（2）原料为液化率等于1/3的气液混合物。已知数据如下：操作条件下苯的汽化热为389kJ/kg；甲苯的汽化热为360kJ/kg。苯—甲苯混合液的气液平衡数据及t-x-y图见例5-1和图5-1。解：（1）温度为20℃的冷液进料①利用平衡数据，在直角坐标图上绘平衡曲线及对角线，如本例附图1所示。在图上定出点a（xD，xD）、点e（xF，xF）和点c（xW，xW）三点。②精馏段操作线截距=xD?0.975?0.217，在y轴上定出点b。连ab，即得到精馏段R?13.5?1操作线。③先按下法计算q值。原料液的汽化热为rm?0.44?389?78?0.56?360?92?31900kJ/kmol由图1-1查出进料组成xF=0.44时溶液的泡点为93℃，平均温度=93?20?56.5℃。由附2录查得在56.5℃下苯和甲苯的比热容为1.84kJ/（kg·℃），精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜故原料液的平均比热容为cp?1.84?78?0.44?1.84?92?56?158kJ/（mol·℃）c?t?r158?93?20??31900所以q?p??1.362r31900q?1.362?3.76q?11.362?1再从点e作斜率为3.76的直线，即得q线。q线与精馏段操作线交于点d。④连cd，即为提馏段操作线。⑤自点a开始在操作线和平衡线之间绘梯级，图解得理论板层数为11（包括再沸器），自塔顶往下数第五层为加料板，如本题附图1所示。（2）气液混合物进料①与上述的①项相同；②与上述的②项相同；①和②两项的结果如本题附图2所示。③由q值定义知，q=1/3，故q线斜率=q?1/3??0.5q?11/3?1过点e作斜率为－0.5的直线，即得q线。g线与精馏段操作线交于点d。④连cd，即为提馏段操作线。⑤按上法图解得理论板层数为13（包括再沸器），自塔顶往下的第7层为加料板，如附图2所示。由计算结果可知，对一定的分离任务和要求，若进料热状况精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜不同，所需的理论板层数和加料板的位置均不相同。冷液进料较气液混合进料所需的理论板层数为少。这是因为精馏段和提馏段内循环量增大的缘故，使分离程度增高或理论板数减少。【例5-6】分离正庚烷与正辛烷的混合液（正庚烷为易挥发组分）。要求馏出液组成为0.95（摩尔分数，下同），釜液组成不高于0.02。原料液组成为0.45。泡点进料。汽液平衡数据列于附表中。求（1）全回流时最少理论板数；（2）最小回流比及操作回流比（取为1.5Rmin）。例5-6汽液平衡数据x1．00．6560．487y1．00．810．673x0．3110．1570．000y0．4910．2800．000解（1）全回流时操作线方程为yn+1=xn在y-x图上为对角线。自a点（xD、xD）开始在平衡线与对角线间作直角梯级，直至xW=0.02，得最少理论板数为9块。不包括再沸器时Nmin=9－1=8。（2）进料为泡点下的饱和液体，故q线为过e点的垂直线ef。由xF=0.45作垂直线交对角线上得e点，过e点作q线。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜由y-x图读得xq=xF=0.45，yq=0.64根据式（6-41）Rmin=xD?yq?0.95?0.64?1.63yq?xq0.64?0.45R=1.5Rmin=1.5×1.63=2.45【例5-7】乙醇水系统当摩尔分数xF=0.3时，要求摩尔分数xD=0.8，泡点进料。最小回流比为多少？乙醇水系统的平衡数据列于下表，y-x图如例5-7附图所示。解：乙醇水系统的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a点（xD、xD）作平衡线的切线ag并延长与y轴相交于c点。截距xD?0.385Rmin?1Rmin?xD?0.385?0.8?0.385?1.080.3850.385若依正常平衡曲线求Rmin，联结ad，d点所对应之平衡组成为xq=xF=0.3yq=0.575根据式（5-46）R?xD?yq?0.8?0.575?0.818minyq?xq0.575?0.3当最小回流比Rmin为1.08，比0.818还大时，已出现恒浓区，需要无穷多块塔板才能达到g点。所以对具有下凹部分平精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜衡曲线的物系求Rmin时，不能以平衡数据（yq、xq）代入式5-46求取。例5-7的汽液平衡数据篇二：蒸馏蒸馏1、目的①了解蒸馏在分离和提纯液态有机化合物中的重要地位；②掌握常压蒸馏的基本操作方法和要领。2、材料仪器：100ml圆底烧瓶、石棉瓦、酒精灯、250ml锥形瓶、100ml量筒、50ml烧杯、冷凝管、两根橡胶管、温度计、橡皮塞、棉花、打火机、牛角管、沸石、分馏头。药品：95%酒精、蒸馏水。3、方法组装仪器→加原料→加沸石→通水→加热→收集馏分，纪录温度→停止加热→关水→拆卸装置。取15ml无水乙醇和15ml蒸馏水进行简单蒸馏，记录馏出液体体积，计算回收率。4、结果当温度从81℃突变到87℃时，停止加热。拆卸蒸馏装置，取出锥形瓶中的液体，放入量筒，测量其体积为14ml。经过计算回收率为93.3%。精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜5、讨论①蒸馏时加入沸石的作用是什么？如果蒸馏前忘记加沸石，能否立即将沸石加至将近沸腾的液体中？当重新蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？防止暴沸，气泡会集中从沸石上冒出；不能，因为这样会引起剧烈暴沸泛液，也容易发生着火等事故；不能，使用过一次后，空气肌肤排尽，不能起到防止暴沸的作用。②如果某一未知成分的液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质？不能，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物，也有一定沸点。③为什么冷凝管的下端要作为进水口？冷凝管从下往上通水能使冷凝管完全灌满水，使导管内气体与导管内壁充分散热，是气体液化效率大大提高。6、结论在实验时橡皮塞的口略大时，可以有棉花进行缩小、固定。冷凝管的出水口可以向下放置，便于实验操作。在实验结束时，拆卸装置要小