题目
欲设计一连续精馏塔用以分离含苯0.5、流率为150kmol/h的苯—甲苯料液,要求馏出液中含苯0.96,残液中含苯不高于0.05(以上均为摩尔分数)。泡点进料,选用的回流比是最小回流比的1.2倍,物系的相对挥发度为2.5。塔顶采用全凝器。试求:(1)塔顶、塔底的产品量;(2)回流比;(3)由塔顶向下数第二块理论板的上升气相组成。
欲设计一连续精馏塔用以分离含苯0.5、流率为150kmol/h的苯—甲苯料液,要求馏出液中含苯0.96,残液中含苯不高于0.05(以上均为摩尔分数)。泡点进料,选用的回流比是最小回流比的1.2倍,物系的相对挥发度为2.5。塔顶采用全凝器。试求:
(1)塔顶、塔底的产品量;
(2)回流比;
(3)由塔顶向下数第二块理论板的上升气相组成。
题目解答
答案
解:(1)由全塔物料衡算: 
Kmol/h
Kmol/h
(2)∵ 泡点进料:
∴
∴最小回流比: 
回流比: 
(3)精馏段操作线方程:
平衡方程: 
从塔顶往下计算: 
解析
步骤 1：计算塔顶和塔底的产品量
根据全塔物料衡算公式，可以计算出塔顶和塔底的产品量。其中，$\eta$ 表示塔顶产品量，$F$ 表示进料量，$X_{Y}$ 表示进料中苯的摩尔分数，$X_{W}$ 表示塔底产品中苯的摩尔分数，$X_{D}$ 表示塔顶产品中苯的摩尔分数。
步骤 2：计算回流比
根据泡点进料的条件，可以计算出最小回流比。然后，根据题目要求，回流比是其1.2倍。
步骤 3：计算第二块理论板的上升气相组成
根据精馏段操作线方程和平衡方程，可以计算出第二块理论板的上升气相组成。
根据全塔物料衡算公式，可以计算出塔顶和塔底的产品量。其中，$\eta$ 表示塔顶产品量，$F$ 表示进料量，$X_{Y}$ 表示进料中苯的摩尔分数，$X_{W}$ 表示塔底产品中苯的摩尔分数，$X_{D}$ 表示塔顶产品中苯的摩尔分数。
步骤 2：计算回流比
根据泡点进料的条件，可以计算出最小回流比。然后，根据题目要求，回流比是其1.2倍。
步骤 3：计算第二块理论板的上升气相组成
根据精馏段操作线方程和平衡方程，可以计算出第二块理论板的上升气相组成。