三、(20分)采用连续精馏塔分离苯、甲苯混合物,进料量为100kmol/h,进料中苯(易挥发组分)组成0.4(摩尔分率,下同),饱和蒸汽体进料。塔顶设全凝器,泡点回流,塔釜间接蒸汽加热。要求塔顶产品苯浓度达到0.99,塔釜产品苯浓度为0.03,操作条件下该物系相对挥发度α=2.5,实际回流比为最小回流比的1.5倍,恒摩尔流假定成立。试求:①塔顶采出率D/F和易挥发组分的回收率;②精馏段和提馏段的操作线方程;③若塔釜停止供应蒸汽,保持回流比不变,若塔板数无限多,塔底残液的浓度为多少?

解:①物料衡算: ①

②

由①②解得: ,

塔顶采出率

②饱和蒸汽进料:,则

由得相平衡方程为

,则最小回流比

精馏段操作线方程为:

所以提馏段操作线方程为:

③若塔釜停止供应蒸汽,则,操作塔只有精馏段没有提馏段。

物料衡算得:

因为,则,

则: ③

塔板数无限多,则将出现恒浓区。

.假设恒浓点在塔顶处,则,代入③式解得

.假设恒浓点出现在进料处,则

带入③式得,因此,恒浓点不可能出现在进料处。

所以 xW'=0.271