题目
9.在一连续精馏塔内分离二元混合液,已知进料中易挥发组浓度 _(F)=0.4 (摩尔分数,-|||-下同),以气液混合物进料,其摩尔比气:液 =2:3 。要求塔顶产品浓度 _(D)=0.97 ,残液浓-|||-度 _(W)=0.02 。若该系统的 alpha =2 ,回流比 =1.8(R)_(min) 。试求:-|||-(1)塔顶易挥发组分的回收率n;-|||-(2)最小回流比Rmin;-|||-(3)提馏段操作线的数值方程。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算塔顶易挥发组分的回收率
根据物料平衡方程，塔顶产品和残液的摩尔分数关系为：
\[ F{x}_{F}=D{x}_{D}+{W}_{x}W \]
其中，$F$ 是进料量，$D$ 是塔顶产品量，$W$ 是残液量，${x}_{F}$ 是进料中易挥发组分的摩尔分数，${x}_{D}$ 是塔顶产品中易挥发组分的摩尔分数，${x}_{W}$ 是残液中易挥发组分的摩尔分数。
步骤 2：计算最小回流比
最小回流比 ${R}_{min}$ 可以通过操作线和平衡线的交点来计算。操作线方程和平衡线方程分别为：
\[ y=\dfrac {q}{q-1}-\dfrac {{x}_{F}}{q-1} \]
\[ y=\dfrac {ax}{1+(a-1)x} \]
其中，$q$ 是进料的热状态参数，$a$ 是相对挥发度。
步骤 3：计算提馏段操作线的数值方程
提馏段操作线的数值方程可以通过物料平衡和回流比来计算。回流比 $R$ 定义为：
\[ R=\dfrac {L}{D} \]
其中，$L$ 是回流量，$D$ 是塔顶产品量。
根据物料平衡方程，塔顶产品和残液的摩尔分数关系为：
\[ F{x}_{F}=D{x}_{D}+{W}_{x}W \]
其中，$F$ 是进料量，$D$ 是塔顶产品量，$W$ 是残液量，${x}_{F}$ 是进料中易挥发组分的摩尔分数，${x}_{D}$ 是塔顶产品中易挥发组分的摩尔分数，${x}_{W}$ 是残液中易挥发组分的摩尔分数。
步骤 2：计算最小回流比
最小回流比 ${R}_{min}$ 可以通过操作线和平衡线的交点来计算。操作线方程和平衡线方程分别为：
\[ y=\dfrac {q}{q-1}-\dfrac {{x}_{F}}{q-1} \]
\[ y=\dfrac {ax}{1+(a-1)x} \]
其中，$q$ 是进料的热状态参数，$a$ 是相对挥发度。
步骤 3：计算提馏段操作线的数值方程
提馏段操作线的数值方程可以通过物料平衡和回流比来计算。回流比 $R$ 定义为：
\[ R=\dfrac {L}{D} \]
其中，$L$ 是回流量，$D$ 是塔顶产品量。