题目
10.在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液中苯的组成为0.28(摩尔分数)。馏出液-|||-组成为0.98(摩尔分数),釜液组成为0.03 (摩尔分数)。精馏段上升蒸气的流量 =1000kmol/h, 从塔-|||-顶进入全凝器,冷凝为泡点液体,一部分以回流液L进入塔顶,剩余部分作为馏出液D采出。若回流比-|||-=L/D=1.5, 试回答下列问题:(1)计算馏出液流量D与精馏段下降液体流量L;(2)计算进料量F-|||-及塔釜签液采出量W;(3)若进料为饱和液体,计算提馏段下降液体流量L`与上升蒸气流量V`;(4)若-|||-从塔顶进入全凝器的蒸气温度为82℃,试求塔顶的操作压力。苯与甲苯的饱和蒸气压用Antoine 方程-|||-计算。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算馏出液流量D与精馏段下降液体流量L
根据回流比R=L/D=1.5，可以得到L=1.5D。又因为精馏段上升蒸气的流量V=1000kmol/h，而V=L+D，所以可以得到1000=1.5D+D，解得D=400kmol/h，L=600kmol/h。
步骤 2：计算进料量F及塔釜签液采出量W
根据物料平衡，进料量F等于馏出液流量D加上塔釜采出量W，即F=D+W。又因为原料液中苯的组成为0.28(摩尔分数)，馏出液组成为0.98(摩尔分数)，釜液组成为0.03(摩尔分数)，所以可以得到F=1520kmol/h，W=1120kmol/h。
步骤 3：计算提馏段下降液体流量L'与上升蒸气流量V'
根据物料平衡，提馏段下降液体流量L'等于进料量F加上塔釜采出量W，即L'=F+W。又因为进料为饱和液体，所以可以得到L'=2120kmol/h，V'=1000kmol/h。
步骤 4：计算塔顶的操作压力
根据Antoine方程，可以得到苯与甲苯的饱和蒸气压。又因为从塔顶进入全凝器的蒸气温度为82℃，所以可以得到塔顶的操作压力P=105.3kPa。
根据回流比R=L/D=1.5，可以得到L=1.5D。又因为精馏段上升蒸气的流量V=1000kmol/h，而V=L+D，所以可以得到1000=1.5D+D，解得D=400kmol/h，L=600kmol/h。
步骤 2：计算进料量F及塔釜签液采出量W
根据物料平衡，进料量F等于馏出液流量D加上塔釜采出量W，即F=D+W。又因为原料液中苯的组成为0.28(摩尔分数)，馏出液组成为0.98(摩尔分数)，釜液组成为0.03(摩尔分数)，所以可以得到F=1520kmol/h，W=1120kmol/h。
步骤 3：计算提馏段下降液体流量L'与上升蒸气流量V'
根据物料平衡，提馏段下降液体流量L'等于进料量F加上塔釜采出量W，即L'=F+W。又因为进料为饱和液体，所以可以得到L'=2120kmol/h，V'=1000kmol/h。
步骤 4：计算塔顶的操作压力
根据Antoine方程，可以得到苯与甲苯的饱和蒸气压。又因为从塔顶进入全凝器的蒸气温度为82℃，所以可以得到塔顶的操作压力P=105.3kPa。