题目
1-8 有一二元理想溶液,在连续精馏塔中精馏。原料液组成为50 %(摩尔分数),饱和蒸气进料。原料处-|||-理量为 cdot (h)^-1, 塔顶、塔底产品量各为 cdot (h)^-1, 已知精馏段操作线方程为 y=0.833x+-|||-0.15,塔釜用间接水蒸气加热,塔顶采用全凝器,泡点回流。试求:(1)塔顶、塔底产品组成(用摩-|||-尔分数表示);(2)全凝器中每小时冷凝蒸气量;(3)提馏段操作线方程;(4)若全塔平均相对挥发-|||-度为3.0,塔顶第一块板的液相默弗里效率 _(M)=0.6, 求离开塔顶第二块板的气相组成。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定塔顶和塔底产品组成
根据精馏段操作线方程 y=0.833x+0.15，可以求出塔顶产品组成 ${x}_{D}$。由于塔顶采用全凝器，泡点回流，所以塔顶产品组成 ${x}_{D}$ 为操作线方程的截距，即 ${x}_{D}=0.15/(1-0.833)=0.9$。塔底产品组成 ${x}_{W}$ 可以通过物料平衡求出，即 ${x}_{W}=1-{x}_{D}=0.1$。
步骤 2：计算全凝器中每小时冷凝蒸气量
由于原料液组成为50% (摩尔分数)，饱和蒸气进料，原料处理量为 $100kmol\cdot {h}^{-1}$，塔顶、塔底产品量各为 $50kmol\cdot {h}^{-1}$，所以全凝器中每小时冷凝蒸气量为 $V=100kmol\cdot {h}^{-1}$。
步骤 3：确定提馏段操作线方程
提馏段操作线方程可以通过物料平衡和能量平衡求出。由于原料液组成为50% (摩尔分数)，饱和蒸气进料，原料处理量为 $100kmol\cdot {h}^{-1}$，塔顶、塔底产品量各为 $50kmol\cdot {h}^{-1}$，所以提馏段操作线方程为 y=1.25x-0.025。
步骤 4：计算离开塔顶第二块板的气相组成
由于全塔平均相对挥发度为3.0，塔顶第一块板的液相默弗里效率 EML=0.6，所以离开塔顶第二块板的气相组成 ${y}_{2}$ 可以通过操作线方程求出，即 ${y}_{2}=0.825$。
根据精馏段操作线方程 y=0.833x+0.15，可以求出塔顶产品组成 ${x}_{D}$。由于塔顶采用全凝器，泡点回流，所以塔顶产品组成 ${x}_{D}$ 为操作线方程的截距，即 ${x}_{D}=0.15/(1-0.833)=0.9$。塔底产品组成 ${x}_{W}$ 可以通过物料平衡求出，即 ${x}_{W}=1-{x}_{D}=0.1$。
步骤 2：计算全凝器中每小时冷凝蒸气量
由于原料液组成为50% (摩尔分数)，饱和蒸气进料，原料处理量为 $100kmol\cdot {h}^{-1}$，塔顶、塔底产品量各为 $50kmol\cdot {h}^{-1}$，所以全凝器中每小时冷凝蒸气量为 $V=100kmol\cdot {h}^{-1}$。
步骤 3：确定提馏段操作线方程
提馏段操作线方程可以通过物料平衡和能量平衡求出。由于原料液组成为50% (摩尔分数)，饱和蒸气进料，原料处理量为 $100kmol\cdot {h}^{-1}$，塔顶、塔底产品量各为 $50kmol\cdot {h}^{-1}$，所以提馏段操作线方程为 y=1.25x-0.025。
步骤 4：计算离开塔顶第二块板的气相组成
由于全塔平均相对挥发度为3.0，塔顶第一块板的液相默弗里效率 EML=0.6，所以离开塔顶第二块板的气相组成 ${y}_{2}$ 可以通过操作线方程求出，即 ${y}_{2}=0.825$。