题目
【题目】-|||-用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液,塔顶设全凝器,塔釜间接加热,-|||-苯相对于甲苯的平均相对挥发度为 =2.47 进料为 /h, 含苯0.4(摩尔分数,下-|||-同)的饱和蒸汽。要求塔顶馏出液组成 _(D)=0.93, 塔釜残液组成 _(y)=0.02, 所用回流比-|||-为最小回流比的1.42倍。试求:-|||-(1)塔顶产品量D和塔底产品量W;-|||-(2)精馏段和提馏段操作线方程;-|||-(3)全回流操作时,塔顶第一块板的汽相默弗里板效率为0.6,全凝器冷凝液组成为-|||-0.98,求由塔顶第二块板上升的汽相组成。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算塔顶产品量D和塔底产品量W
根据物料平衡方程，进料量等于塔顶产品量和塔底产品量之和，即 $F=D+W$。同时，根据摩尔分数的物料平衡方程，进料中苯的摩尔数等于塔顶产品中苯的摩尔数和塔底产品中苯的摩尔数之和，即 $F{x}_{F}=D{x}_{D}+W{x}_{W}$。通过这两个方程，可以求出D和W的值。
步骤 2：计算最小回流比和实际回流比
最小回流比 ${R}_{min}$ 可以通过公式 ${R}_{min}=\dfrac {{x}_{D}-{y}_{0}}{{y}_{e}-{x}_{e}}$ 计算，其中 ${y}_{e}={x}_{F}$，${x}_{e}=\dfrac {{y}_{0}}{a-(a-1){y}_{0}}$。实际回流比 $R$ 为最小回流比的1.42倍。
步骤 3：计算精馏段和提馏段操作线方程
精馏段操作线方程为 $y=\dfrac {R}{R+1}x+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$。提馏段操作线方程为 $y=\dfrac {\sum }{v}x+\dfrac {D{x}_{D}-F{x}_{p}}{v}=\dfrac {I}{v}x-\dfrac {WxW}{v}$，其中 $\sum =RD+qF$，$v=(R+1)D-(1-\varphi )F$。
步骤 4：计算全回流操作时塔顶第二块板上升的汽相组成
全回流时，${y}_{1}={x}_{D}$，${y}_{2}={x}_{1}$。根据默弗里板效率公式 ${E}_{mv}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{y}_{1}-{y}_{2}}$，可以求出 ${y}_{2}$ 的值。
根据物料平衡方程，进料量等于塔顶产品量和塔底产品量之和，即 $F=D+W$。同时，根据摩尔分数的物料平衡方程，进料中苯的摩尔数等于塔顶产品中苯的摩尔数和塔底产品中苯的摩尔数之和，即 $F{x}_{F}=D{x}_{D}+W{x}_{W}$。通过这两个方程，可以求出D和W的值。
步骤 2：计算最小回流比和实际回流比
最小回流比 ${R}_{min}$ 可以通过公式 ${R}_{min}=\dfrac {{x}_{D}-{y}_{0}}{{y}_{e}-{x}_{e}}$ 计算，其中 ${y}_{e}={x}_{F}$，${x}_{e}=\dfrac {{y}_{0}}{a-(a-1){y}_{0}}$。实际回流比 $R$ 为最小回流比的1.42倍。
步骤 3：计算精馏段和提馏段操作线方程
精馏段操作线方程为 $y=\dfrac {R}{R+1}x+\dfrac {{x}_{D}}{R+1}$。提馏段操作线方程为 $y=\dfrac {\sum }{v}x+\dfrac {D{x}_{D}-F{x}_{p}}{v}=\dfrac {I}{v}x-\dfrac {WxW}{v}$，其中 $\sum =RD+qF$，$v=(R+1)D-(1-\varphi )F$。
步骤 4：计算全回流操作时塔顶第二块板上升的汽相组成
全回流时，${y}_{1}={x}_{D}$，${y}_{2}={x}_{1}$。根据默弗里板效率公式 ${E}_{mv}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{y}_{1}-{y}_{2}}$，可以求出 ${y}_{2}$ 的值。