题目

有苯和甲苯混合物，含苯0.4(摩尔分数，下同)，流量1000kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯0.9，苯的回收率不低于90％，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度=2.5。试求：(1)塔顶产品量D；塔底残液量W及组成；(2)回流比R及精馏段操作线方程；(3)第二块理论板(从上往下数)上升蒸气的组成。

题目解答

答案

答案：(1)流量F=1000kmol/h,xF=0.4,xD=0.9,回收率=0.9那么有：回收率=(D×xD)/(F×xF),式中除D外各量已知,解得D=400kmol/h,W=F-D=600kmol/h由苯的物料衡算：F×xF=D×xD + W×xW,同样式中除xW外各量已知,求得xW=0.0667 (2)首先计算最小回流比Rmin泡点进料,所以q=1,q线方程为：x=xF=0.4,代入相平衡方程：y=αx/[1+(α-1)x],求得y=0.625即xP=0.4,yP=0.625,可求得：Rmin=(xD-yP)/(yP-xP)=1.22,故R=1.5Rmin=1.83得精馏段操作线方程为：y=Rx/(R+1) + xD/(R+1)=0.647x + 0.492 (3)泡点回流,故塔顶（第一块板）组成为,xD=0.9,代入相平衡方程：yD=0.957第二块板的液相组成x2可由精馏段操作线计算：yD=0.647x2 + 0.492,得x2=0.719y2继续用相平衡方程计算得：y2=0.865 第二问有点失误,代数据代错了,第三问应该用x=y/[α-(α-1)y]计算板上的液相,重新算一遍：(2)y=Rx/(R+1) + xD/(R+1)=0.647x + 0.319(3)泡点回流,故塔顶（第一块板）组成为,y1=xD=0.9,代入x=y/[α-(α-1)y]求得x1=0.783第二块板的液相组成x2可由精馏段操作线计算：y2=0.647x1 + 0.319,得y2=0.826

解析

步骤 1：计算塔顶产品量D和塔底残液量W及组成
根据题意，已知流量F=1000kmol/h，xF=0.4，xD=0.9，回收率=0.9。根据回收率的定义，可以得到：
回收率=(D×xD)/(F×xF)
将已知数值代入，解得D=400kmol/h
W=F-D=600kmol/h
由苯的物料衡算，可以得到：
F×xF=D×xD + W×xW
将已知数值代入，解得xW=0.0667
步骤 2：计算回流比R及精馏段操作线方程
泡点进料，所以q=1，q线方程为：x=xF=0.4，代入相平衡方程：y=αx/[1+(α-1)x]，求得y=0.625
即xP=0.4，yP=0.625，可求得最小回流比Rmin=(xD-yP)/(yP-xP)=1.22
故R=1.5Rmin=1.83
得精馏段操作线方程为：y=Rx/(R+1) + xD/(R+1)=0.647x + 0.319
步骤 3：计算第二块理论板(从上往下数)上升蒸气的组成
泡点回流，故塔顶（第一块板）组成为，y1=xD=0.9，代入x=y/[α-(α-1)y]求得x1=0.783
第二块板的液相组成x2可由精馏段操作线计算：y2=0.647x1 + 0.319，得y2=0.826