第三章 传质分离过程
3-2 安昌浩
正戊烷（Tb = 36.1℃）和正己烷（Tb = 68.7℃）的溶液可以认为是理想溶液，已知两个纯组分的饱和蒸汽压（汞压差计示数，mm）和温度（℃）的关系如下： 正戊烷
正己烷
试计算该二组分溶液的气-液平衡关系（用y-x函数关系表示）。
解：
3-3 已知正戊烷和正己烷的正常沸点，若不用相对挥发度的概念，该二组分溶液在p = 101.3kPa时y-x关系如何计算，请写出计算过程。
提示：以泡点方程和露点方程表示。
3-4 乙醇和甲乙酮是非理想溶液。已知乙醇的正常沸点是78.3℃，甲乙酮的正常沸点是79.6℃，在常压时该二组分溶液有一个最低沸点74℃，共沸组分是乙醇和甲乙酮各占50%（摩尔百分数）。已知乙醇和甲乙酮的饱和蒸气压（汞压差计示数，mm）和温度（℃）的关系如下：
乙醇
甲乙酮
试作出该非理想二组分溶液的气液平衡相图。
解：设乙醇为A，甲乙酮为B
（1）求恒沸点的r
74聚乙烯℃下：
（2）求Margules公式的端值常数
解得：A = 0.2934 B = 0.3167
（3）求
取组分平均沸点
（4）按公式（a）求任一xA时的A、B；并求
再按公式 求出若干组yA-xA，列表作图。
3-6 用一连续精馏装置，在常压下分离含苯0.31（质量分数，下同）的苯-甲苯溶液，要求塔顶产品中含苯不低于0.98，塔底产品中含甲苯不低于0.988，每小时处理量为8716kg，操作回流比为2.5。试计算： （1）塔顶及塔底产品的摩尔流量；
（2）精馏段上升的蒸气量及回流液量。
解：
100 = qn,D + qn,W
100 0.3464 = 0.983qD + 0.0141qW
qn,D = 34.3kmol·h-1 qn,W = 65.7kmol·h-1
qn,L = Rqn,D = 2.5 34.3 =85.75kmol·h-1
qn,V = (R +1)沃岭生qD = (2.5 +1) 34.3 = 120 kmol·h-1
3-7 含苯0.45（摩尔分数）的苯—甲苯混合溶液，在101.3kPa下的泡点温度为94℃，求该混合液在45℃时的q及q线方程。此混合液的平均千摩尔热容为167.5kJ·kmol-1·℃-1，平均千摩尔气化焓变为30397.6kJ·kmol-1。
解：
q线方程为
3-9 在一连续常压精馏塔中精馏某一混合液，塔顶产品中易挥发组分的含量为0.96（摩尔分数，下同），塔底产品中易挥发组分的含量为0.03，已知此塔的q线方程为y = 6x -1.5，采用回流比为最小回流比的1.5倍，此混合液体系在本题条件下的相对挥发度为2。试求：
（1）精馏段的操作线方程；
（2）若每小时得到塔底产品量100kmol，求进料量和塔顶产品量；
（3）提馏段的操作线方程。
解：（1） 得q线与平衡线交点坐标： x = 0.333
y = 0.5
R = 1.5Rm = 1.5 2.75 = 4.13
精馏段操作线方程为
即 yn+1 = 0.805xn + 0.187
（2）由q线方程知
= 6 = 1.5
q = 1.2 xf = 0.3
= = = 0.29
河南工业大学学报= 1- =1-0.29 = 0.71
qn,F = = =141kmol·h-1
qn,D= qn,F - qn,W = 141 – 100 = 41kmol·hl-1
（3）qn,L = Rqn,D = 4.13 41 = 169.33kmol·h-1
qn,L/ = qn,L + q·qn,F = 169.33 + 1.2 141 =338.53kmol·h-1
提馏段操作线方程为
JS1983 ym+1 = 1.42xm – 0.0126
3-11 有一个轻组分含量为0.40（摩尔分数，下同）、平均相对挥发度为1.5的理想二组分溶液，精馏后要求塔顶组成为0.95。若是冷液进料，q = 1.20，试求该精馏过程的最小回流比。
解：求q线与平衡线交点坐标
得： x = 0.42
y = 0.52
3-12 某厂精馏塔的原料为丙烯—丙烷混合物，其中含丙烯0.835（摩尔分数，下同），塔的操作压强为2MPa（表压），泡点进料。要使塔顶产品中含0.986的丙烯，塔釜产品中含0.951的丙烷，丙烯—丙烷的平均相对挥发度可取1.16，混合液可视为理想溶液。试求：
（1）最小回流比；
（2）最少理论塔板数。
解：（1）泡点进料，q线与平衡线的交点坐标：x = x f = 0.835
（2）
3-13 在某一连续精馏塔中，已知进料中轻组分含量为0.5（摩尔分数，下同），塔顶产品轻组分的含量为0.90，塔釜产品轻组分的含量不大于0.10。试分别绘出R = 3.0，q = 0.8、1.0、1.2时全塔的操作线。
解：略。
3-14 有一相对挥发度为2.00的理想二组分溶液在连续精馏塔中进行精馏，已知塔内上升蒸气量为90.0kmol·h-1，塔顶采出量为30.0kmol·h-1，塔顶采出液中轻组分含量为0.950（摩尔分数）。若塔顶使用全凝冷凝器，则从塔顶数起第二块理论板上回流液相的组成是多少？
解：
y1 = xd = 0.950
0.950 = y1 = =
x1 = 0.905
精馏段操作线方程
yn+1 = 高浓除砂器xn +
y2 = 0.905 + = 0.920
0.920 = y2 =
x2 = 0.852
3-15 用连续精馏法分离对二甲苯和间二甲苯二组分溶液，加料液中对二甲苯的含量为0.30（摩尔分数，下同）。要求塔顶馏分中对二甲苯含量大于0.90，塔釜中对二甲苯含量小于0.20，使用的回流比为最小回流比的1.8倍，沸点液相进料，此精馏塔的理论塔板数是
多少？若全塔板效率为80%，该塔的实际塔板数又是多少？已知对二甲苯和间二甲苯的正常沸点分别为138.35℃、139.10℃。
