题目
6.在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为 /h, 其组成为-|||-0.46(易挥发组分的摩尔分数,下同),原料液的泡点为92℃。要求馏出液的组成为-|||-0.96,釜液组成为0.04,操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q值和提馏段的气-|||-相负荷。-|||-(1)40℃冷液进料;-|||-(2)饱和液体进料;-|||-(3)饱和蒸气进料。-|||-已知:原料液的汽化热为 /g, 比热容为 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_ef824e636dee62a58f16aef729ce975d.jpg.82kJ/(kgcdot C)
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算最小回流比
根据题目条件，我们首先需要计算最小回流比。最小回流比的计算公式为：
$$ R_{min} = \frac{L_{min}}{D} = \frac{1 - x_F}{x_D - x_F} $$
其中，$x_F$ 是进料的摩尔分数，$x_D$ 是馏出液的摩尔分数。代入题目中的数据：
$$ R_{min} = \frac{1 - 0.46}{0.96 - 0.46} = \frac{0.54}{0.5} = 1.08 $$
步骤 2：计算实际回流比
题目中给出的操作回流比为2.8，即 $R = 2.8$。
步骤 3：计算提馏段的气相负荷
提馏段的气相负荷 $V'$ 可以通过以下公式计算：
$$ V' = (R + 1)D $$
其中，$D$ 是馏出液的流量。根据物料平衡，馏出液的流量 $D$ 可以通过以下公式计算：
$$ D = \frac{F x_F}{x_D} $$
其中，$F$ 是进料量。代入题目中的数据：
$$ D = \frac{60 \times 0.46}{0.96} = 29.375 kmol/h $$
因此，提馏段的气相负荷 $V'$ 为：
$$ V' = (2.8 + 1) \times 29.375 = 102.8125 kmol/h $$
步骤 4：计算不同进料热状态下的q值
(1) 40℃冷液进料
$$ q = 1 + \frac{C_p (T_F - T_1)}{L_v} $$
其中，$C_p$ 是比热容，$T_F$ 是进料温度，$T_1$ 是泡点温度，$L_v$ 是汽化热。代入题目中的数据：
$$ q = 1 + \frac{1.82 \times (92 - 40)}{371} = 1.255 $$
(2) 饱和液体进料
饱和液体进料时，q值为1。
(3) 饱和蒸气进料
饱和蒸气进料时，q值为0。
根据题目条件，我们首先需要计算最小回流比。最小回流比的计算公式为：
$$ R_{min} = \frac{L_{min}}{D} = \frac{1 - x_F}{x_D - x_F} $$
其中，$x_F$ 是进料的摩尔分数，$x_D$ 是馏出液的摩尔分数。代入题目中的数据：
$$ R_{min} = \frac{1 - 0.46}{0.96 - 0.46} = \frac{0.54}{0.5} = 1.08 $$
步骤 2：计算实际回流比
题目中给出的操作回流比为2.8，即 $R = 2.8$。
步骤 3：计算提馏段的气相负荷
提馏段的气相负荷 $V'$ 可以通过以下公式计算：
$$ V' = (R + 1)D $$
其中，$D$ 是馏出液的流量。根据物料平衡，馏出液的流量 $D$ 可以通过以下公式计算：
$$ D = \frac{F x_F}{x_D} $$
其中，$F$ 是进料量。代入题目中的数据：
$$ D = \frac{60 \times 0.46}{0.96} = 29.375 kmol/h $$
因此，提馏段的气相负荷 $V'$ 为：
$$ V' = (2.8 + 1) \times 29.375 = 102.8125 kmol/h $$
步骤 4：计算不同进料热状态下的q值
(1) 40℃冷液进料
$$ q = 1 + \frac{C_p (T_F - T_1)}{L_v} $$
其中，$C_p$ 是比热容，$T_F$ 是进料温度，$T_1$ 是泡点温度，$L_v$ 是汽化热。代入题目中的数据：
$$ q = 1 + \frac{1.82 \times (92 - 40)}{371} = 1.255 $$
(2) 饱和液体进料
饱和液体进料时，q值为1。
(3) 饱和蒸气进料
饱和蒸气进料时，q值为0。