题目
在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液的流量为 100 ( kmol/h)，其组成 为 0.4（苯的摩尔分数，下同），要求馏出液组成为 0.96，釜残液组成为 0.05。泡点进料，操作回流比为 2.3，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜再沸器采用间接蒸汽加热。物系的平均相对挥发度为 2.47。试求：(1) 馏出液和釜残液的流量；(2) 精馏段操作线方程；(3) 提馏段操作线方程；(4) 塔顶第二层理论板上升的气相组成。
在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液的流量为 $100 \text{ kmol/h}$，其组成 为 0.4（苯的摩尔分数，下同），要求馏出液组成为 0.96，釜残液组成为 0.05。泡点进料，操作回流比为 2.3，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜再沸器采用间接蒸汽加热。物系的平均相对挥发度为 2.47。试求：(1) 馏出液和釜残液的流量；(2) 精馏段操作线方程；(3) 提馏段操作线方程；(4) 塔顶第二层理论板上升的气相组成。
题目解答
答案
1. 根据全塔物料平衡：
\[
D = \frac{35}{0.91} \approx 38.46 \, \text{kmol/h}, \quad W = 100 - 38.46 = 61.54 \, \text{kmol/h}
\]
2. 精馏段操作线方程：
\[
y = \frac{2.3}{3.3}x + \frac{0.96}{3.3} = 0.697x + 0.291
\]
3. 提馏段操作线方程：
\[
L' = 188.46, \, V' = 126.92, \, \frac{L'}{V'} = 1.485, \, \frac{W}{V'} x_W = 0.02425
\]
\[
y = 1.485x - 0.02425
\]
4. 塔顶第一层板液相组成：
\[
x_1 = \frac{0.96}{2.47 - 1.47 \times 0.96} \approx 0.9067
\]
第二层板气相组成：
\[
y_2 = 0.697 \times 0.9067 + 0.291 \approx 0.923
\]
最终结果：
1. $ D \approx 38.46 \, \text{kmol/h}, \, W \approx 61.54 \, \text{kmol/h} $。
2. 精馏段：$ y = 0.697x + 0.291 $。
3. 提馏段：$ y = 1.485x - 0.02425 $。
4. $ y_2 \approx 0.923 $。