题目
【例 -71 试根据例 -2 和例 8-3 中的数据计算:(1)冷凝器的热负荷及冷却水的消耗-|||-量;(2)再沸器的热负荷及饱和水蒸气的消耗量。已知冷却水的初温和终温分别为20℃和-|||-35℃,定压比热为 .18kJcdot k(g)^-1cdot (c)^-1; 苯的汽化潜热为 cdot kg(-)^-1, 甲苯的汽化潜热-|||-为 cdot kg(-)^-1; 饱和水蒸气的冷凝潜热为 cdot kg(-)^-1-|||-【例 -22 拟用连续精馏塔分离苯和甲苯混合液。已知混合液的进料流量为 cdot (h)^-1,-|||-其中含苯0.4(摩尔分数,下同),其余为甲苯。若规定塔底釜液中苯的含量不高于0.01,塔顶馏-|||-出液中苯的回收率不低于98.5%,试计算馏出液和釜液的流量及组成。-|||-解:对全塔进行总物料衡算得-|||-200=D+W (a)-|||-对苯进行物料衡算得-|||-times 0.4=D(x)_(D)+0.01W (b)-|||-由塔顶馏出液中苯的回收率得-|||-dfrac (D{x)_(D)}(200times 0.4)=0.985 (c)-|||-联解式(a)、式(b)和式(c)得-|||-=120kmolcdot (h)^-1-|||-=80kmolcdot (h)^-1,-|||-_(D)=0.985-|||-[ 8-8] -3] 在例 8-2 中,已知塔顶冷凝器为全凝器,泡点进料,泡点回流,操作回流比-|||-=3.5, 平均相对挥发度 =2.5, 试确定:(1)精馏段操作线方程,并说明其斜率和截距;-|||-(2)第二块塔板上升蒸气的组成y2;(3)提馏段操作线方程,并说明其斜率和截距;-|||-(4)精馏段内上升蒸气的流量V及下降液体的流量L;(5)提馏段内上升蒸气的流量V`及-|||-下降液体的流量L`。-|||-解:由例 8-2 可知, =200kmolcdot (h)^-1 =80kmolcdot (h)^-1 =120kmolcdot (h)^-1 _(D)=-|||-0.985, _(w)=0.01,-|||-(1)精馏段操作线方程 将 R=3.5 及 _(D)=0.985 代入式 (8-26) 得-|||-_(n+1)=dfrac (R)(R+1)(x)_(n)+dfrac ({x)_(0)}(R+1)=dfrac (3.5)(3.5+1)(x)_(n)+dfrac (0.985)(3.5+1)=0.78(x)_(n)+0.219-|||-该直线的斜率为0.78,截距为0.219。-|||-(2)第二块塔板上升蒸气的组成y2 由于塔顶冷凝器为全凝器,故离开第一块塔板的-|||-蒸气组成为xp,即-|||-_(1)=(x)_(D)=0.985-|||-根据理论板的概念,离开第一块塔板的液相组成x1与气相组成y1之间符合平衡关系。-|||-将 =2.5 代入式 (8-14) 得-|||-y=(ax)/(1+a-1)x^2 =1+2.5-1)x 1+1.5x-|||-ax 2.5x 2.5x-|||-所以-|||-.985=dfrac (2.5{x)_(1)}(1+1.5{x)_(1)}-|||-解得-|||-_(1)=0.963-|||-离开第一块塔板的液相组成x1与第二块塔板的上升蒸气组成y2之间符合操作关系。由-|||-精馏段操作线方程得-|||-_(2)=0.78(x)_(1)+0.219=0.78times 0.963+0.219=0.970-|||-(3)提馏段操作线方程 由于是泡点进料,故 =1 将 =80kmolcdot (h)^-1 及 R=3.5 代-|||-入式 (8-27) 得-|||-=RD=3.5times 80=280kmolcdot (h)^-1-|||-将 =200kmolcdot (h)^-1 =120kmolcdot (h)^-1,L=280kmolcdot (h)^-1 q=1 及 _(w)=0.01 代-|||-入式 (8-43) 得-|||-w-|||-ym+1=L+qF-W x^2---π/(k+4)^2-w^xw-|||-280+1×200 120-|||-280+1×200-120^2=-280+110/200-120×0.01-|||-=1.333(x)_(m)-0.00333-|||-该直线的斜率为1.333,截距为 -0.00333-|||-(4)精馏段内上升蒸气的流量V及下降液体的流量L由(3)可知, =280kmolcdot (h)^-1-|||-由式 (8-28) 得-|||-=(R+1)D=(3.5+1)times 80=360kmolcdot (h)^-1-|||-(5)提馏段内上升蒸气的流量V`及下降液体的流量L`因为是泡点进料,所以-|||-'=V=360kmolcdot (h)^-1-|||-或由式 (8-40) 得-|||-'=V+(g-1)F=360+(1-1)times 200=360kmolcdot (h)^-1-|||-由式 (8-39) 得-|||-'=L+varphi F=280+1times 200=480kmolcdot (h)^-1
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定精馏段操作线方程
根据给定的回流比R=3.5和塔顶产品组成${x}_{D}=0.985$，代入精馏段操作线方程${y}_{n+1}=\dfrac {R}{R+1}{x}_{n}+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$，计算得到精馏段操作线方程。
步骤 2：计算第二块塔板上升蒸气的组成${y}_{2}$
根据塔顶冷凝器为全凝器，得到${y}_{1}={x}_{D}=0.985$。利用平衡关系计算${x}_{1}$，再利用精馏段操作线方程计算${y}_{2}$。
步骤 3：确定提馏段操作线方程
根据泡点进料，q=1，代入提馏段操作线方程${y}_{m+1}=\dfrac {L+qF}{L+qF-W}{x}_{m}-\dfrac {W}{L+qF-W}{x}_{W}$，计算得到提馏段操作线方程。
步骤 4：计算精馏段内上升蒸气的流量V及下降液体的流量L
根据回流比R=3.5和塔顶产品流量D=80kmol/h，代入$V=(R+1)D$计算得到V，再根据$L=RD$计算得到L。
步骤 5：计算提馏段内上升蒸气的流量V'及下降液体的流量L'
根据泡点进料，q=1，代入$V'=V+(q-1)F$计算得到V'，再根据$L'=L+qF$计算得到L'。
根据给定的回流比R=3.5和塔顶产品组成${x}_{D}=0.985$，代入精馏段操作线方程${y}_{n+1}=\dfrac {R}{R+1}{x}_{n}+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$，计算得到精馏段操作线方程。
步骤 2：计算第二块塔板上升蒸气的组成${y}_{2}$
根据塔顶冷凝器为全凝器，得到${y}_{1}={x}_{D}=0.985$。利用平衡关系计算${x}_{1}$，再利用精馏段操作线方程计算${y}_{2}$。
步骤 3：确定提馏段操作线方程
根据泡点进料，q=1，代入提馏段操作线方程${y}_{m+1}=\dfrac {L+qF}{L+qF-W}{x}_{m}-\dfrac {W}{L+qF-W}{x}_{W}$，计算得到提馏段操作线方程。
步骤 4：计算精馏段内上升蒸气的流量V及下降液体的流量L
根据回流比R=3.5和塔顶产品流量D=80kmol/h，代入$V=(R+1)D$计算得到V，再根据$L=RD$计算得到L。
步骤 5：计算提馏段内上升蒸气的流量V'及下降液体的流量L'
根据泡点进料，q=1，代入$V'=V+(q-1)F$计算得到V'，再根据$L'=L+qF$计算得到L'。