题目
一常压操作的连续精馏塔中分离某理想溶液,原料液组成为 0.4,馏出液组成为 0.95 (均为轻组分的摩尔分数),操作条件下,物系的相对挥发度 a = 2.0,若操作回流比R=1.5Rmin,进料热状况 参数q=1.5,塔顶为全凝器,试计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成。
一常压操作的连续精馏塔中分离某理想溶液,原料液组成为 0.4,馏出液组成为 0.95 (均为轻组分的摩尔分数),操作条件下,物系的相对挥发度 a = 2.0,若操作回流比R=1.5Rmin,进料热状况 参数q=1.5,塔顶为全凝器,试计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成。
题目解答
答案
解::x 2xy - 1 (: -1)x " 1 x由 q 线方程 y - —q x - x - 04 = 3x - 0.8 ②q -1 q-1 0.5 0.5式①②联立求解,得到交点坐标Xq=0.484 、yq=0.652由式(6-36)得R=1.5Rmin=1.5 X 1.77=2.66精馏段操作线方程为用逐板计算法:因塔顶为全凝器,则 y1=XD=0.952x由平衡线方程 y1 — 得*=0.9051 x由精馏段操作线方程2x2由相平衡方程 y2 一 得X2=0.851 +x
解析
步骤 1：计算最小回流比
根据相对挥发度α和原料液组成x_F，馏出液组成x_D，可以计算最小回流比R_min。最小回流比的计算公式为：
\[ R_{min} = \frac{1}{\frac{x_D}{x_F} - 1} \]
步骤 2：计算实际回流比
题目中给出操作回流比R=1.5R_min，因此实际回流比为：
\[ R = 1.5 \times R_{min} \]
步骤 3：计算进料线方程
根据进料热状况参数q，可以计算进料线方程。进料线方程为：
\[ y = \frac{q}{q-1}x - \frac{x_F}{q-1} \]
步骤 4：计算精馏段操作线方程
根据实际回流比R，可以计算精馏段操作线方程。精馏段操作线方程为：
\[ y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1} \]
步骤 5：计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成
根据精馏段操作线方程和平衡线方程，可以计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成。平衡线方程为：
\[ y = \frac{\alpha x}{1 + (\alpha - 1)x} \]
根据相对挥发度α和原料液组成x_F，馏出液组成x_D，可以计算最小回流比R_min。最小回流比的计算公式为：
\[ R_{min} = \frac{1}{\frac{x_D}{x_F} - 1} \]
步骤 2：计算实际回流比
题目中给出操作回流比R=1.5R_min，因此实际回流比为：
\[ R = 1.5 \times R_{min} \]
步骤 3：计算进料线方程
根据进料热状况参数q，可以计算进料线方程。进料线方程为：
\[ y = \frac{q}{q-1}x - \frac{x_F}{q-1} \]
步骤 4：计算精馏段操作线方程
根据实际回流比R，可以计算精馏段操作线方程。精馏段操作线方程为：
\[ y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1} \]
步骤 5：计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成
根据精馏段操作线方程和平衡线方程，可以计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成。平衡线方程为：
\[ y = \frac{\alpha x}{1 + (\alpha - 1)x} \]