液100kmol，要求馏出液中含苯0.975，残液中含苯0.0235。操作回流比为3.5，采用全凝器，泡点回流。物系的平均相对挥发度为2.47。试计算泡点进料时以下各项： （1）理论板数和进料位置；
（2）再沸器热负荷和加热蒸汽消耗量，加热蒸汽绝压为200kPa；
（3）全凝器热负荷和冷却水的消耗量（冷却水进、出口温度t1=25℃, t2=40℃）。
已知苯和甲苯的汽化热为427kJ/kg和410kJ/kg，水的比热为4.17kJ/(kg. ℃)，绝压为200kPa的饱和水蒸气潜热为2205kJ/kg。再沸器和全凝器的热损失忽略。 解：（1）理论板数和加料板位置
根据物系的相对挥发度，在x-y图上标绘平衡曲线和对角线。
精馏段操作线截距
xDR?1?0.9753.5?1?0.217
在图上连接点（0.975，0.975）和（0，0.217），即为精馏段操作线ac。
泡点进料，q线为通过xF=0.44的垂线ed，连接点b(0.0235, 0.0235)和点d，即为提馏段操作线。按图解法在图上画梯级，图解的理论板数为11（不包括再沸器），第六块理论板为进料板。 （2）、再沸器热负荷和加热蒸汽消耗量 先由物料衡算求D和W，即
F?D?WFxF?DxD?Wx
W则： 联立求解得：
100?D?W
100?0.44?D?0.975?W?0.0235D?43.77kmol/hW?56.23kmol/h
精馏段上升蒸汽量： V?(R?1)D?(3.5?1)?43.77?196.97kmol/h 提馏段上升蒸汽量： V??V?(1?q)F?196.7?(1?q)?100?196.97kmol/h
因釜残液中苯含量很低，故可近似按甲苯计算，再沸器的热负荷为：
QB?V??rB?MB?196.97?410?92?7.43?106kJ/h
水蒸气消耗量为：
msB?QBr?7.43?1022056?3370kg/h
（3）全凝器热负荷和冷却水消耗量
6
因馏出液中甲苯含量很低，故可近似按纯苯计算，全凝器热负荷为：
QC?V?rA?MA?196.97?427?78?6.56?106kJ/h
冷却水消耗量为：
msC?QCcpc(t2?t1)?6.56?1064.17(35?25)?1.57?105kg/h
8、有一正在操作的精馏塔分离某混合液。若下列条件改变，问馏出液及釜液组成有何改变？ 假设其他条件不变，塔板效率不变。
（1） 回流比下降；
（1） 原料中易挥发组分浓度上升； （2） 进料口上移。
解：（1）回流比下降，馏出液组成减小，釜液组成增大。 (2) xF上升，馏出液组成增大，釜液组成增大。 （3）馏出液组成减小，釜液组成增加。
9. 在一常压操作的连续精馏塔中，分离苯-甲苯混合液，原料中苯的含量为0.4（摩尔分率，下同），原料液量为100kmol/h，泡点进料，要求塔顶产品中苯的含量不低于0.98，塔釜残液中苯的含量不高于0.02，操作回流比为2，泡点回流，忽略热损失。试求塔釜加热蒸汽用量和冷凝器中冷却水用量。
已知下列数据：
1 加热蒸汽为101.3kPa(表压)的饱和蒸汽；
2 冷却水进口温度为15?C，出口温度为30?C，比热容为4.187kJ/kg·K； 3 苯的千摩尔质量为78.11kg/kmol, 甲苯的千摩尔质量为92.13kg/kmol； 4 80.2?C时苯的气化热： r苯=31024.2kJ/kmol； 5 忽略热损失。
解 近似认为塔顶馏出液为纯苯，塔釜为纯甲苯，则塔顶温度为80.2?C，塔釜温度为110.6?C。
例9附表
温度 苯的摩尔比热容 甲苯的摩尔比热容 80.2?C 153.5kJ/(kmol·?C) 95?C 157kJ/(kmol·?C) 185.2kJ/(kmol·?C) 110.6?C 188.9kJ/(kmol·?C) 7
（1）物料衡算
F?D?WFxF?DxD?WxW
将已知数据代入上式得 D=39.6kmol/h，W=60.4kmol/h. (2)加热蒸汽用量的计算
由苯-甲苯的 t-x-y 图查得泡点 tb=95?C 原料液平均千摩尔比热容 原料液的焓
cp?157?0.4?185.2?0.6?173.924kJ/(kmol·?C)
hF?cp?t?173.92?95?1.652?10kJ/kmol4原料液带入的热量 QF?F?hF?100?1.652?10回流液的焓近似取纯苯的焓 回流液带入的热量
?1.652?10kJ/h
46hL?cp?t?153.5?80.2?1.23?10kJ/kmol
QL?L?hL?R?D?hL?2?39.6?1.23?104?9.75?10kJ/h5
塔顶蒸汽的热焓近似地取纯苯蒸汽的焓
Hv?r?cp?t?31024.2?153.5?80.2?4.33?10kJ/kmol4
塔顶蒸汽带出的热量
Qv?V?Hv?(R?1)?D?Hv?(2?1)?39.6?4.33?104?5.14?10kJ/h46
塔底产品的焓近似地取纯甲苯的焓 塔底产品带出去的热量 由能量衡算得
hW?cp?t?188.9?110.6?2.09?10kJ/kmol4QW?W?hW?60.4?2.09?10?1.26?10kJ/h6QB?QF?QL?QV?QW
? QB?QV?QW-QF-QL?5.14?10?1.26?10-1.625?10-9.74?106665?3.801?10kJ/h
6101.3kPa(表压)的水蒸汽气化潜热为 r=3.97×104 kJ/kmol
msB?QBr?3.801?103.97?1064?95.74kmol/h?1723.3kg/h水蒸汽用量msB为
(3)冷却水用量的计算
8
对塔顶全凝器作能量衡算
QC?QV?QL?QD4
塔顶馏出液的焓等于回流液的焓 hD?1.23?10kJ/kmo l塔顶产品带出去的热量 QD?D?hD?39.6?1.23?10?4.871?10kJ/h
?
QC?5.14?10?9.75?10?4.871?10?3.678?10kJ/hcp?4.187kJ/kg??C655645
水的比热容
冷却水用量QC3.678?106msC?c??5.86?104kg/h
p(t2?t1)4.187?(30?15)
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