化工原理-精餾習(xí)題課.doc

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1、第一章蒸餾1、熟悉氣液平衡方程、精餾段操作線方程、提餾段操作線方程和q線方程的表達(dá)形式并能進(jìn)行計(jì)算；2、能根據(jù)物料進(jìn)料狀況列出q線方程并用于計(jì)算，從而根據(jù)q線方程、進(jìn)料組成還有氣液平衡方程計(jì)算出點(diǎn)（xq，yq），再進(jìn)一步計(jì)算出最小回流比Rmin；例如飽和液相進(jìn)料（泡點(diǎn)進(jìn)料）時(shí)，q線方程式x=xF，即xq=xF；而飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)，q線方程式y(tǒng)=xF，即yq=xF。3、掌握通過質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算成摩爾分?jǐn)?shù)以及摩爾流量的方法，要特別注意摩爾流量計(jì)算時(shí)應(yīng)該用每一個(gè)組分的流量乘以它們的摩爾分?jǐn)?shù)而不是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。習(xí)題1：

2、書上P71頁課后習(xí)題第5題；分析：本題的考察重點(diǎn)是質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)之間的轉(zhuǎn)換，這個(gè)轉(zhuǎn)換大家一定要注意，很多同學(xué)在此常會(huì)出錯(cuò)。在此我們采用直接將原料組成和原料流量都轉(zhuǎn)換成摩爾量來進(jìn)行計(jì)算，首先還是先列出所有題目給出的已知量，為了便于區(qū)分，建議大家以后再表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)的時(shí)候可以使用w來表示，而表示摩爾分?jǐn)?shù)時(shí)使用x來表示：①根據(jù)題目已知：wF=0.3，F(xiàn)=4000kg/h，ww=0.05，另外還可以知道二硫化碳的分子量Mcs2=76，四氯化碳的分子量Mccl4=154根據(jù)這些條件可以先將進(jìn)料和塔底組成轉(zhuǎn)換成

3、摩爾組成②③同理可以求出塔底組成④對(duì)于原料液的質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換為摩爾流量有兩種方法，第一種是分別用二硫化碳和四氯化碳各自的質(zhì)量流量除以各自的分子量然后求和，即第二種是用總質(zhì)量流量除以混合物平均分子量，而這種方法也是同學(xué)們最容易出錯(cuò)的地方，因?yàn)檫@里平均分子量應(yīng)該是用二硫化碳和四氯化碳各自的摩爾分?jǐn)?shù)乘以各自的分子量后求和，而不是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘以各自的分子量求和，這樣是很多同學(xué)計(jì)算有誤的原因，因此正確的求法是⑤上面弄正確后，下面的步驟就比較簡單，利用物料衡算以及回收率就可以求出來，方程組如下：上述方程組里面所有的

4、組成都已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟柦M成，所有的流量也都變?yōu)槟柫髁苛?，這樣計(jì)算就不會(huì)再有問題了。習(xí)題2：書上P72頁課后習(xí)題第11題；分析：本題的重點(diǎn)實(shí)際是要大家掌握最小回流比Rmin以及（xq，yq）的求法，根據(jù)公式其中xq，yq之間符合氣液平衡方程式關(guān)系，所以只要知道這兩個(gè)其中一個(gè)就可以知道另一個(gè)，而對(duì)于xq，yq可以根據(jù)進(jìn)料狀況來判定，如我們上面提到過，飽和液相進(jìn)料（泡點(diǎn)進(jìn)料）時(shí)，q=1，q線方程式x=xF，即xq=xF；而飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)，q=0，q線方程式y(tǒng)=xF，即yq=xF。算出xq，yq后代入上面公式

5、就可以求出最小回流比。如果進(jìn)料狀況不是上面說的飽和液相進(jìn)料或是飽和蒸汽進(jìn)料的話，那么應(yīng)該先根據(jù)書上的公式求出q線方程，然后利用q線方程與精餾段或提餾段（或者不求q線方程而直接用精餾段和提餾段方程）求出二者間的交點(diǎn)坐標(biāo)，也就是（xq，yq）再求出最小回流比即可。習(xí)題3：書上P72頁課后習(xí)題第12題；分析：本題是精餾中相對(duì)復(fù)雜一些的綜合題，包含了分凝器與全凝器的區(qū)別、最小回流比的求解、進(jìn)料熱狀況的判斷和相關(guān)參數(shù)的求解、氣液平衡方程的求解等等綜合運(yùn)用。①首先要明確分凝器和全凝器之間的區(qū)別，其中分凝器相當(dāng)于一

6、塊理論塔板，所以上面的氣液相組成仍舊符合氣液平衡方程，而全凝器沒有這個(gè)性質(zhì)。所以根據(jù)題目首先還是列出已知條件（提醒：大家在讀題的時(shí)候一定要注意題目給出的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)還是摩爾分?jǐn)?shù)，本題是摩爾分?jǐn)?shù)相對(duì)比較簡單，如果是質(zhì)量分?jǐn)?shù)的話一定要先轉(zhuǎn)換成摩爾分?jǐn)?shù)）這里大家要注意，因?yàn)槲覀兎治鲋婪帜飨喈?dāng)于一塊塔板，但是題目中已經(jīng)告訴我們精餾塔塔頂?shù)谝粚影宓囊合嘟M成，所以分凝器的塔板編號(hào)就不能是第一塊，而一般我們對(duì)塔板編號(hào)是從塔頂往塔底編號(hào)，所以這里我們就假設(shè)分凝器是第零塊塔板，下標(biāo)用“0”代替，所以根據(jù)題目來說我們就

7、知道分凝器向塔內(nèi)提供的回流液就是分凝器上的液相組成，而分凝器上的氣相則進(jìn)入了全凝器，也就是說進(jìn)一步分析題目，已知是泡點(diǎn)進(jìn)料，根據(jù)上面幾題分析，可知q=1，q線方程式x=xF，所以由此我們還可以知道以上就是我們根據(jù)題目所知道的條件②但是根據(jù)最小回流比的求算公式我們可以知道要求最小回流比還缺少yq，而要求它則必須知道氣液平衡方程，然后代入xq來求解，因此此處最重要的就是求出氣液平衡方程，即：這樣實(shí)際上就是要求相對(duì)揮發(fā)度α，因此必須找到某一塊塔板上符合氣液平衡的氣液相組成數(shù)據(jù)代進(jìn)這個(gè)方程就可以，而從上面分析

8、我們就知道，分凝器上的數(shù)據(jù)恰好符合這一要求，所以把分凝器的數(shù)據(jù)（x0，y0）代入就可以求出α，也就是然后把代入上面氣液平衡方程求出yq，再代入最小回流比方程就可以求出最小回流比了。③而對(duì)于實(shí)際操作的回流比R，如果題目告訴了我們它是最小回流比的多少倍，那么根據(jù)倍數(shù)關(guān)系可以直接求出實(shí)際回流比，但是這道題目沒有告訴我們具體倍數(shù)，所以實(shí)際回流比必須根據(jù)精餾段操作線方程來求，精餾段操作線方程式是：而與氣液平衡方程不同的是，這里面組成坐標(biāo)（x，y）的不是同一層塔板的