一连续操作的常压精馏塔用来分离苯–甲苯混合液,原料液流量为500 kmol/h,泡点进料,进料浓度为0.5,欲使塔顶含苯0.95 ,塔底含苯0.05 (以上均为摩尔分率)。操作条件下相对挥发度为2.5,R=1.5Rmin, 塔顶蒸汽先进入分凝器,所得冷凝液全作回流,未冷凝的蒸汽进入全凝器,得最后产品。试求: (1)塔顶和塔底产品量;(2)塔顶第一层理论板上升的蒸汽组成。

解:(1)塔顶和塔底产品量根据总的物料衡算和苯的物料衡算得知:

F = D+Wn F xF =D xD+W xW 即500 = D + W 500×0.5=0.95 D+0.05 W

解出 D=250 kmol/h, W=250 kmol/h

(2)求塔顶第一块理论板上升气相组成

因分凝器也起到一块理论板的作用,所以从分凝器出来的汽相组成y1与回流液组成x成平衡关系,即 :解得:x=0.884

因系泡点进料, q=1, 所以q线与平衡线的交点坐标xq=0.5,yq可用平衡关系式求得,即:

yq=2.5×0.5/(1+1.5×0.5)=0.714

即 R=1.5 Rmin=1.5×1.103=1.655

因y1与x成操作关系,故根据精馏段操作线方程式可得塔顶第一块塔板上升的蒸汽组成,即