题目
用精馏塔分离某双组分混合物,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜间接蒸汽加热,塔中进料,进料量-|||-为 50kmol/h ,轻组分含量为0.25(摩尔分数),泡点进料,塔顶采出率为0.2 (摩尔流量比),塔顶轻组分-|||-含量为0.98(摩尔分数),物系相对挥发度为2.5,若操作回流比为最小回流比的1.1倍,试求:-|||-(1)塔底产品的量W和浓度xw;-|||-(2)实际操作的回流比R;-|||-(3)请写出精馏段和提馏段操作线方程;-|||-(4)求离开第二块理论板(自塔顶向下数)的上升蒸汽和下降液体的组成。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算塔底产品的量W和浓度xw
根据物料平衡，塔顶采出量D为进料量F的0.2倍，即D=0.2F=0.2×50kmol/h=10kmol/h。塔底产品量W为进料量F减去塔顶采出量D，即W=F-D=50kmol/h-10kmol/h=40kmol/h。根据全回流操作，塔顶轻组分含量为0.98，塔底轻组分含量为0.0675。
步骤 2：计算实际操作的回流比R
最小回流比Rmin的计算公式为Rmin=(xD-xF)/(xF-xW)，其中xD为塔顶轻组分含量，xF为进料轻组分含量，xW为塔底轻组分含量。代入数据得Rmin=(0.98-0.25)/(0.25-0.0675)=2.57。实际操作的回流比R为最小回流比的1.1倍，即R=1.1×Rmin=1.1×2.57=2.827。
步骤 3：写出精馏段和提馏段操作线方程
精馏段操作线方程为y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，其中R为回流比，xD为塔顶轻组分含量。代入数据得y=(2.827/(2.827+1))x+(0.98/(2.827+1))=0.739x+0.256。提馏段操作线方程为y=(L'/V')(x-xW)+xW，其中L'为提馏段上升蒸汽量，V'为提馏段下降液体量，xW为塔底轻组分含量。代入数据得y=(2.827/(2.827+1))(x-0.0675)+0.0675=2.045x-0.0706。
步骤 4：计算离开第二块理论板的上升蒸汽和下降液体的组成
根据操作线方程，离开第二块理论板的上升蒸汽和下降液体的组成分别为y2和x2。代入数据得y2=0.739x2+0.256，x2=2.045y2-0.0706。联立解得y2=0.959，x2=0.903。
根据物料平衡，塔顶采出量D为进料量F的0.2倍，即D=0.2F=0.2×50kmol/h=10kmol/h。塔底产品量W为进料量F减去塔顶采出量D，即W=F-D=50kmol/h-10kmol/h=40kmol/h。根据全回流操作，塔顶轻组分含量为0.98，塔底轻组分含量为0.0675。
步骤 2：计算实际操作的回流比R
最小回流比Rmin的计算公式为Rmin=(xD-xF)/(xF-xW)，其中xD为塔顶轻组分含量，xF为进料轻组分含量，xW为塔底轻组分含量。代入数据得Rmin=(0.98-0.25)/(0.25-0.0675)=2.57。实际操作的回流比R为最小回流比的1.1倍，即R=1.1×Rmin=1.1×2.57=2.827。
步骤 3：写出精馏段和提馏段操作线方程
精馏段操作线方程为y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，其中R为回流比，xD为塔顶轻组分含量。代入数据得y=(2.827/(2.827+1))x+(0.98/(2.827+1))=0.739x+0.256。提馏段操作线方程为y=(L'/V')(x-xW)+xW，其中L'为提馏段上升蒸汽量，V'为提馏段下降液体量，xW为塔底轻组分含量。代入数据得y=(2.827/(2.827+1))(x-0.0675)+0.0675=2.045x-0.0706。
步骤 4：计算离开第二块理论板的上升蒸汽和下降液体的组成
根据操作线方程，离开第二块理论板的上升蒸汽和下降液体的组成分别为y2和x2。代入数据得y2=0.739x2+0.256，x2=2.045y2-0.0706。联立解得y2=0.959，x2=0.903。