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化工
题目

常压连续精馏操作中,料液于泡点送入塔中,已知操作线方程如下 精馏段 y=0.723x+0.263 提馏段 y=1.25x-0.0187 试求回流比、进料、馏出液及釜液的组成。

常压连续精馏操作中,料液于泡点送入塔中,已知操作线方程如下
精馏段 y=0.723x+0.263
提馏段 y=1.25x-0.0187
试求回流比、进料、馏出液及釜液的组成。

题目解答

答案


解析

考查要点:本题主要考查精馏操作线方程的应用,通过已知的精馏段和提馏段操作线方程,求解回流比、进料组成、馏出液及釜液组成。

解题核心思路:

  1. 精馏段操作线方程:形式为 $y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_d}{R+1}$,通过系数对比可直接求出回流比 $R$ 和馏出液组成 $x_d$。
  2. 提馏段操作线方程:形式为 $y = \frac{R+f}{R+1}x - \frac{f-1}{R+1}x_\omega$,结合泡点进料条件($f=1$),通过系数对比求出釜液组成 $x_\omega$。
  3. 操作线交点:精馏段和提馏段操作线在进料点 $x_1$ 处相交,联立方程求解进料组成。

破题关键点:

  • 系数对比法:将已知方程与标准形式对比,建立方程求解参数。
  • 泡点进料条件:明确 $f=1$,简化提馏段方程的计算。

1. 求回流比 $R$ 和馏出液组成 $x_d$

精馏段操作线方程为:
$y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_d}{R+1} = 0.723x + 0.263$
系数对比:

  1. $\frac{R}{R+1} = 0.723$
    解得:$R = 2.61$
  2. $\frac{x_d}{R+1} = 0.263$
    代入 $R=2.61$,得 $x_d = 0.95$。

2. 求釜液组成 $x_\omega$

提馏段操作线方程为:
$y = \frac{R+f}{R+1}x - \frac{f-1}{R+1}x_\omega = 1.25x - 0.0187$
系数对比:

  1. $\frac{R+f}{R+1} = 1.25$
    代入 $R=2.61$,解得 $f = 1.9$(注:此处 $f$ 为进料参数,非热状态参数)。
  2. $\frac{f-1}{R+1}x_\omega = 0.0187$
    代入 $f=1.9$,解得 $x_\omega = 0.075$。

3. 求进料组成 $x_1$

泡点进料时,精馏段与提馏段操作线在进料点 $x_1$ 处相交:
$\begin{cases}y = 0.723x_1 + 0.263 \\y = 1.25x_1 - 0.0187\end{cases}$
联立解得:
$0.723x_1 + 0.263 = 1.25x_1 - 0.0187 \implies x_1 = 0.536$

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