题目
【题目】-|||-在连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜间接蒸汽加热,塔顶全凝器,泡点-|||-回流。进料中含苯35 %(摩尔分数,下同),进料量为 /h, 以饱和蒸气状态进入塔-|||-中部,塔顶馏出液量为 /h, 系统的相对挥发度为2.5。且已知精馏段操作线方程为-|||-=0.8x+0.16, 试求:-|||-(1)提馏段操作线方程;-|||-(2)若塔顶第一块板下降的液相中含苯70%,求该板以汽相组成表示的板效率Emy;-|||-(3)当塔釜停止供应蒸汽,保持回流比不变,若塔板数无限多,塔底残液的浓度为-|||-多少?
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定精馏段操作线方程参数
已知精馏段操作线方程为 $y=0.8x+0.16$，根据精馏段操作线方程的一般形式 $y=\dfrac {R}{R+1}x+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$，可以确定回流比 $R$ 和塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}$。
步骤 2：计算回流比 $R$ 和塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}$
由 $y=0.8x+0.16$，可以得到 $\dfrac {R}{R+1}=0.8$，解得 $R=4$。再由 $\dfrac {{x}_{D}}{R+1}=0.16$，解得 ${x}_{D}=0.8$。
步骤 3：计算提馏段操作线方程
已知进料量 $F=100kmol/h$，进料中含苯35%，即 ${x}_{F}=0.35$。塔顶馏出液量 $D=40kmol/h$，塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}=0.8$。根据物料平衡，可以计算出塔底残液量 $W=F-D=60kmol/h$。再根据提馏段操作线方程的一般形式 $y=\dfrac {1}{v}x+\dfrac {D{x}_{0}-{F}_{x}y}{v}$，可以计算出提馏段操作线方程。
步骤 4：计算塔顶第一块板的板效率
已知塔顶第一块板下降的液相中含苯70%，即 ${x}_{1}=0.7$。根据相平衡关系，可以计算出该板的汽相组成 ${y}_{1}$。再根据精馏段操作线方程，可以计算出该板的理论汽相组成 ${y}_{2}$。最后，根据板效率的定义，可以计算出该板的板效率 ${E}_{zy}$。
步骤 5：计算塔底残液的浓度
当塔釜停止供应蒸汽时，塔底残液的浓度可以通过物料平衡计算得到。已知进料量 $F=100kmol/h$，进料中含苯35%，即 ${x}_{F}=0.35$。塔顶馏出液量 $D=40kmol/h$，塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}=0.8$。根据物料平衡，可以计算出塔底残液量 $W=F-D=60kmol/h$。再根据物料平衡，可以计算出塔底残液的浓度 ${x}_{W}$。
已知精馏段操作线方程为 $y=0.8x+0.16$，根据精馏段操作线方程的一般形式 $y=\dfrac {R}{R+1}x+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$，可以确定回流比 $R$ 和塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}$。
步骤 2：计算回流比 $R$ 和塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}$
由 $y=0.8x+0.16$，可以得到 $\dfrac {R}{R+1}=0.8$，解得 $R=4$。再由 $\dfrac {{x}_{D}}{R+1}=0.16$，解得 ${x}_{D}=0.8$。
步骤 3：计算提馏段操作线方程
已知进料量 $F=100kmol/h$，进料中含苯35%，即 ${x}_{F}=0.35$。塔顶馏出液量 $D=40kmol/h$，塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}=0.8$。根据物料平衡，可以计算出塔底残液量 $W=F-D=60kmol/h$。再根据提馏段操作线方程的一般形式 $y=\dfrac {1}{v}x+\dfrac {D{x}_{0}-{F}_{x}y}{v}$，可以计算出提馏段操作线方程。
步骤 4：计算塔顶第一块板的板效率
已知塔顶第一块板下降的液相中含苯70%，即 ${x}_{1}=0.7$。根据相平衡关系，可以计算出该板的汽相组成 ${y}_{1}$。再根据精馏段操作线方程，可以计算出该板的理论汽相组成 ${y}_{2}$。最后，根据板效率的定义，可以计算出该板的板效率 ${E}_{zy}$。
步骤 5：计算塔底残液的浓度
当塔釜停止供应蒸汽时，塔底残液的浓度可以通过物料平衡计算得到。已知进料量 $F=100kmol/h$，进料中含苯35%，即 ${x}_{F}=0.35$。塔顶馏出液量 $D=40kmol/h$，塔顶馏出液的组成 ${x}_{D}=0.8$。根据物料平衡，可以计算出塔底残液量 $W=F-D=60kmol/h$。再根据物料平衡，可以计算出塔底残液的浓度 ${x}_{W}$。