题目
在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02。泡点进料。求： 1）求每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F； 2）若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？ 3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，则上升到加料板上的气相组成。 （已知物系的平均相对挥发度为3）
在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02。泡点进料。求： 1）求每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F； 2）若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？ 3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，则上升到加料板上的气相组成。 （已知物系的平均相对挥发度为3）
题目解答
答案
解析
步骤 1：全塔物料衡算
根据全塔物料衡算，原料液的摩尔流量（F）等于馏出液的摩尔流量（D）加上釜残液的摩尔流量（W）。即：F = D + W。同时，原料液的摩尔分数（x_F）等于馏出液的摩尔分数（x_D）乘以馏出液的摩尔流量（D）加上釜残液的摩尔分数（x_W）乘以釜残液的摩尔流量（W）。
步骤 2：计算原料液的摩尔流量
已知馏出液的摩尔流量（D）为1 kmol/h，馏出液的摩尔分数（x_D）为0.9，釜残液的摩尔分数（x_W）为0.02，原料液的摩尔分数（x_F）为0.6。代入全塔物料衡算公式，可以求得原料液的摩尔流量（F）和釜残液的摩尔流量（W）。
步骤 3：计算最小回流比
最小回流比（R_min）可以通过气液平衡方程和操作线方程求得。已知物系的平均相对挥发度（α_m）为3，原料液的摩尔分数（x_F）为0.6，馏出液的摩尔分数（x_D）为0.9，釜残液的摩尔分数（x_W）为0.02。代入气液平衡方程和操作线方程，可以求得最小回流比（R_min）。
步骤 4：计算回流比相对于最小回流比的倍数
已知回流比（R）为1.5，代入最小回流比（R_min）的计算结果，可以求得回流比相对于最小回流比的倍数。
步骤 5：计算上升到加料板上的气相组成
已知原料液的摩尔流量（F）为1.52 kmol/h，釜残液的摩尔流量（W）为0.52 kmol/h，原料液的摩尔分数（x_F）为0.6，釜残液的摩尔分数（x_W）为0.02。代入提馏段操作线方程，可以求得上升到加料板上的气相组成（y_1）。
根据全塔物料衡算，原料液的摩尔流量（F）等于馏出液的摩尔流量（D）加上釜残液的摩尔流量（W）。即：F = D + W。同时，原料液的摩尔分数（x_F）等于馏出液的摩尔分数（x_D）乘以馏出液的摩尔流量（D）加上釜残液的摩尔分数（x_W）乘以釜残液的摩尔流量（W）。
步骤 2：计算原料液的摩尔流量
已知馏出液的摩尔流量（D）为1 kmol/h，馏出液的摩尔分数（x_D）为0.9，釜残液的摩尔分数（x_W）为0.02，原料液的摩尔分数（x_F）为0.6。代入全塔物料衡算公式，可以求得原料液的摩尔流量（F）和釜残液的摩尔流量（W）。
步骤 3：计算最小回流比
最小回流比（R_min）可以通过气液平衡方程和操作线方程求得。已知物系的平均相对挥发度（α_m）为3，原料液的摩尔分数（x_F）为0.6，馏出液的摩尔分数（x_D）为0.9，釜残液的摩尔分数（x_W）为0.02。代入气液平衡方程和操作线方程，可以求得最小回流比（R_min）。
步骤 4：计算回流比相对于最小回流比的倍数
已知回流比（R）为1.5，代入最小回流比（R_min）的计算结果，可以求得回流比相对于最小回流比的倍数。
步骤 5：计算上升到加料板上的气相组成
已知原料液的摩尔流量（F）为1.52 kmol/h，釜残液的摩尔流量（W）为0.52 kmol/h，原料液的摩尔分数（x_F）为0.6，釜残液的摩尔分数（x_W）为0.02。代入提馏段操作线方程，可以求得上升到加料板上的气相组成（y_1）。