在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说0.6(均为摩尔分率)的溶液,若原料液流量为100kmol/h,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04(以上均为易挥发组分的摩尔分率),回流比为2.5,试求产品的流量,精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。
在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说0.6(均为摩尔分率)的溶液,若原料液流量为100kmol/h,馏出液组成为0.95,釜液组成为0.04(以上均为易挥发组分的摩尔分率),回流比为2.5,试求产品的流量,精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查连续精馏塔的物料平衡计算、回流比的应用,以及气液相流量的计算。
解题核心思路:
- 物料平衡:根据总物料平衡和易挥发组分平衡,联立方程求解馏出液(D)和釜液(W)的流量。
- 回流比应用:利用回流比计算精馏段的下降液体流量(L)。
- 气液相流量:结合进料热状态参数(q),通过恒摩尔流假设计算提馏段的上升蒸汽流量(V)。
关键点:
- 恒摩尔流假设简化了气液相流量的计算。
- 进料热状态参数(q)影响提馏段蒸汽流量的计算。
1. 产品的流量(D和W)
总物料平衡
$D + W = F = 100 \, \text{kmol/h}$
易挥发组分平衡
$F x_F = D x_D + W x_W$
代入数据:
$100 \times 0.4 = D \times 0.95 + (100 - D) \times 0.04$
解得:
$D \approx 39.56 \, \text{kmol/h}, \quad W \approx 60.44 \, \text{kmol/h}$
2. 精馏段的下降液体流量(L)
根据回流比定义:
$L = R \cdot D = 2.5 \times 39.56 \approx 98.9 \, \text{kmol/h}$
3. 提馏段的上升蒸汽流量(V)
精馏段蒸汽流量(V')
$V' = \frac{L}{R} = \frac{98.9}{2.5} = 39.56 \, \text{kmol/h}$
提馏段蒸汽流量(V)
结合进料热状态参数(q=1.08):
$V = D(1 + R) + (q - 1)F$
代入数据:
$V = 39.56 \times 3.5 + 0.08 \times 100 \approx 146.46 \, \text{kmol/h}$