题目
4、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热,平均相对军发度为2.47,饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/h,进料组成为04(摩尔分率),回流比为4,塔顶馏出液中苯的回收率为097,塔釜采出液中甲苯的回收率为095。试求:(1)塔顶馏出液及塔釜采出液组成:(2)精馏段操作线方程:(3)提馏段操作线方程;(4)回流比与最小回流比的比值;(5)若全回流操作时,塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为
4、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热,平均相对
军发度为2.47,饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/h,进料组成为04(摩尔分率),回
流比为4,塔顶馏出液中苯的回收率为097,塔釜采出液中甲苯的回收率为095。试求:
(1)塔顶馏出液及塔釜采出液组成:(2)精馏段操作线方程:(3)提馏段操作线方程;(4)
回流比与最小回流比的比值;(5)若全回流操作时,塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算塔顶馏出液及塔釜采出液组成
根据题目条件，我们有以下方程：
- 苯的回收率方程：$0.97F{x}_{F}=D{x}_{D}$
- 甲苯的回收率方程：$0.95F(1-{x}_{F})=W(1-{x}_{W})$
- 物料平衡方程：$F=D+W$
- 组分平衡方程：$D{x}_{D}+W{x}_{W}=F{x}_{F}$
步骤 2：求解方程组
将已知条件代入方程组，求解得到 $D$、$W$、${x}_{D}$ 和 ${x}_{W}$ 的值。
步骤 3：计算精馏段操作线方程
精馏段操作线方程为：${y}_{k+1}=\dfrac {R}{R+1}{x}_{k}+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$，其中 $R$ 为回流比，${x}_{D}$ 为塔顶馏出液组成。
步骤 4：计算提馏段操作线方程
提馏段操作线方程为：${y}_{k+1}=\dfrac {L''}{V'}{x}_{k}-\dfrac {W{x}_{W}}{V'}$，其中 $L''$ 为提馏段上升液体流量，$V'$ 为提馏段下降气体流量，$W$ 为塔釜采出液流量，${x}_{W}$ 为塔釜采出液组成。
步骤 5：计算回流比与最小回流比的比值
最小回流比 $R_{min}$ 可以通过相对挥发度 $\alpha$ 和进料组成 ${x}_{F}$ 计算得到，然后计算 $R/R_{min}$。
步骤 6：计算全回流操作时塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率
默弗里板效率 $\eta$ 可以通过理论板数 $N$ 和实际板数 $N_{actual}$ 计算得到，其中 $N$ 可以通过相对挥发度 $\alpha$ 和进料组成 ${x}_{F}$ 计算得到。
根据题目条件，我们有以下方程：
- 苯的回收率方程：$0.97F{x}_{F}=D{x}_{D}$
- 甲苯的回收率方程：$0.95F(1-{x}_{F})=W(1-{x}_{W})$
- 物料平衡方程：$F=D+W$
- 组分平衡方程：$D{x}_{D}+W{x}_{W}=F{x}_{F}$
步骤 2：求解方程组
将已知条件代入方程组，求解得到 $D$、$W$、${x}_{D}$ 和 ${x}_{W}$ 的值。
步骤 3：计算精馏段操作线方程
精馏段操作线方程为：${y}_{k+1}=\dfrac {R}{R+1}{x}_{k}+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$，其中 $R$ 为回流比，${x}_{D}$ 为塔顶馏出液组成。
步骤 4：计算提馏段操作线方程
提馏段操作线方程为：${y}_{k+1}=\dfrac {L''}{V'}{x}_{k}-\dfrac {W{x}_{W}}{V'}$，其中 $L''$ 为提馏段上升液体流量，$V'$ 为提馏段下降气体流量，$W$ 为塔釜采出液流量，${x}_{W}$ 为塔釜采出液组成。
步骤 5：计算回流比与最小回流比的比值
最小回流比 $R_{min}$ 可以通过相对挥发度 $\alpha$ 和进料组成 ${x}_{F}$ 计算得到，然后计算 $R/R_{min}$。
步骤 6：计算全回流操作时塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率
默弗里板效率 $\eta$ 可以通过理论板数 $N$ 和实际板数 $N_{actual}$ 计算得到，其中 $N$ 可以通过相对挥发度 $\alpha$ 和进料组成 ${x}_{F}$ 计算得到。