题目
由正庚烷的摩尔分率为 0.695 及正辛烷的摩尔分率为 0.305 组成的理想溶液,在常压下于一个连续精馏塔内进行分离,要求塔顶产品中含正庚烷的摩尔分率为 0.99,塔底产品中含正辛烷的摩尔分率也为 0.99。已知物料在泡点下进料,实际操作回流比为最小回流比的 2 倍,正庚烷对正辛烷的平均相对挥发度 bar(alpha)=2.17,试计算:(1) 最小回流比及实际操作回流比;(2) 在塔顶使用全凝器情况下,从塔顶数起第二块理论塔板下降的液相组成。
由正庚烷的摩尔分率为 $0.695$ 及正辛烷的摩尔分率为 $0.305$ 组成的理想溶液,在常压下于一个连续精馏塔内进行分离,要求塔顶产品中含正庚烷的摩尔分率为 $0.99$,塔底产品中含正辛烷的摩尔分率也为 $0.99$。已知物料在泡点下进料,实际操作回流比为最小回流比的 $2$ 倍,正庚烷对正辛烷的平均相对挥发度 $\bar{\alpha}=2.17$,试计算:
(1) 最小回流比及实际操作回流比;
(2) 在塔顶使用全凝器情况下,从塔顶数起第二块理论塔板下降的液相组成。
题目解答
答案
1. 根据精馏段操作线与相平衡关系联立,可得:
\[
R_{\min} = \frac{0.1573}{0.1377} \approx 1.15
\]
实际回流比为:
\[
R = 2 R_{\min} = 2 \times 1.15 = 2.30
\]
2. 塔顶第一块板:
\[
x_1 = \frac{0.99}{1.0117} \approx 0.9786
\]
第二块板气相组成:
\[
y_2 = 0.69697 \times 0.9786 + 0.30 \approx 0.982
\]
对应液相组成:
\[
x_2 = \frac{0.982}{1.02106} \approx 0.962
\]
最终结果:
1. 最小回流比 $ R_{\min} = 1.15 $,实际回流比 $ R = 2.30 $。
2. 第二块理论塔板下降的液相组成为 $ x_2 \approx 0.962 $。