题目
用一连续操作的精馏塔分离苯-甲苯混合液,其平均相对挥发度为 alpha=2.47,进料量为 F (kmol/h),组成 x_(F)=0.28(摩尔分率,下同),塔顶产品组成 x_(D)=0.98,塔底产品组成 x_(W)=0.03。饱和液体进料,塔顶为全凝器,泡点回流,塔底再沸器为间接蒸汽加热,回流比为 R=3.0。试求:(1) 塔顶采出率 D/F 和塔底采出率 W/F;(2) R/R_(min );(3) 塔内蒸气流量 V、V' 和液体流量 L、L'(均表示为 F 的倍数);(4) 精馏段操作线方程;(5) 精馏段头两板的气液组成 y_(1)、x_(1)、y_(2)、x_(2)。
用一连续操作的精馏塔分离苯-甲苯混合液,其平均相对挥发度为 $\alpha=2.47$,进料量为 $F$ (kmol/h),组成 $x_{F}=0.28$(摩尔分率,下同),塔顶产品组成 $x_{D}=0.98$,塔底产品组成 $x_{W}=0.03$。饱和液体进料,塔顶为全凝器,泡点回流,塔底再沸器为间接蒸汽加热,回流比为 $R=3.0$。试求:
(1) 塔顶采出率 $D/F$ 和塔底采出率 $W/F$;
(2) $R/R_{\min }$;
(3) 塔内蒸气流量 $V$、$V'$ 和液体流量 $L$、$L'$(均表示为 $F$ 的倍数);
(4) 精馏段操作线方程;
(5) 精馏段头两板的气液组成 $y_{1}$、$x_{1}$、$y_{2}$、$x_{2}$。
题目解答
答案
1. 根据物料平衡:
\[
D = \frac{5}{19}F, \quad W = \frac{14}{19}F
\]
即 $ D/F = 5/19 \approx 0.2632 $,$ W/F = 14/19 \approx 0.7368 $。
2. 最小回流比:
\[
R_{\min} = \frac{x_D - y_F}{y_F - x_F} = \frac{0.98 - 0.49}{0.49 - 0.28} = 2.333
\]
\[
\frac{R}{R_{\min}} = \frac{3.0}{2.333} \approx 1.286
\]
3. 塔内流量:
\[
V = V' = \frac{20}{19}F, \quad L = \frac{15}{19}F, \quad L' = \frac{34}{19}F
\]
4. 精馏段操作线方程:
\[
y = 0.75x + 0.245
\]
5. 头两板气液组成:
\[
y_1 = 0.98, \quad x_1 \approx 0.952
\]
\[
y_2 \approx 0.959, \quad x_2 \approx 0.904
\]
最终结果:
1. $ D/F = 5/19 $,$ W/F = 14/19 $。
2. $ R/R_{\min} \approx 1.286 $。
3. $ V = V' = 20/19 F $,$ L = 15/19 F $,$ L' = 34/19 F $。
4. $ y = 0.75x + 0.245 $。
5. $ y_1 = 0.98 $,$ x_1 \approx 0.952 $,$ y_2 \approx 0.959 $,$ x_2 \approx 0.904 $。