题目
(28分)一连续精馏塔分离某二元理想混合物,已知进料量F=10 kmol/s,进料组成xF = 0.5(摩尔分率,下同),进料为饱和蒸汽,塔顶产品的组成xD=0.95,塔底产品的组成xW=0.1,系统的相对挥发度α=2。塔底采用再沸器,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍。试求:(1)塔顶易挥发组分的回收率;(2)塔釜的汽化量;(3)流出第二块板的液相组成(从上往下数)。
(28分)一连续精馏塔分离某二元理想混合物,已知进料量F=10 kmol/s,进料组成xF = 0.5(摩尔分率,下同),进料为饱和蒸汽,塔顶产品的组成xD=0.95,塔底产品的组成xW=0.1,系统的相对挥发度α=2。塔底采用再沸器,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍。
试求:(1)塔顶易挥发组分的回收率;
(2)塔釜的汽化量;
(3)流出第二块板的液相组成(从上往下数)。
题目解答
答案
解:(1)
∴ D = 4.7 kmol/s W =5.3 kmol/s
∴ 
(2)ye = xF = 0.5 
设对应Rmin的塔釜汽化量为V’min,则:
V’min=Vmin- (1-q)F=(Rmin+1)D-F=(2.7+1)*4.7-10=7.39 kmol/s
V’=2Vmin=2*7.39=14.78 kmol/s
(3)V=V’+F=14.78+10=24.78 kmol/s
V=(R+1)D=24.78 R=24.78/4.7-1=4.27
精馏段操作线方程:
y1 = xD = 0.95 
y2=0.81*0.905+0.18=0.913
x2=0.84
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，塔顶产品量D和塔底产品量W可以通过进料量F和进料组成xF、塔顶产品组成xD和塔底产品组成xW计算。使用公式$\dfrac {D}{F}=\dfrac {{x}_{F}-{x}_{W}}{{x}_{D}-{x}_{W}}$，可以计算出D和W的值。
步骤 2：计算塔顶易挥发组分的回收率
塔顶易挥发组分的回收率可以通过塔顶产品量D、塔顶产品组成xD、进料量F和进料组成xF计算。使用公式$\eta =\dfrac {{X}_{D}D}{{X}_{F}F}$，可以计算出回收率。
步骤 3：计算塔釜的汽化量
塔釜的汽化量可以通过最小汽化量计算。最小汽化量Vmin可以通过泡点回流计算，再根据题目中给出的塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍，计算出塔釜的汽化量。
步骤 4：计算流出第二块板的液相组成
流出第二块板的液相组成可以通过精馏段操作线方程计算。首先计算出第一块板的液相组成，再根据操作线方程计算出第二块板的液相组成。
根据物料平衡，塔顶产品量D和塔底产品量W可以通过进料量F和进料组成xF、塔顶产品组成xD和塔底产品组成xW计算。使用公式$\dfrac {D}{F}=\dfrac {{x}_{F}-{x}_{W}}{{x}_{D}-{x}_{W}}$，可以计算出D和W的值。
步骤 2：计算塔顶易挥发组分的回收率
塔顶易挥发组分的回收率可以通过塔顶产品量D、塔顶产品组成xD、进料量F和进料组成xF计算。使用公式$\eta =\dfrac {{X}_{D}D}{{X}_{F}F}$，可以计算出回收率。
步骤 3：计算塔釜的汽化量
塔釜的汽化量可以通过最小汽化量计算。最小汽化量Vmin可以通过泡点回流计算，再根据题目中给出的塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍，计算出塔釜的汽化量。
步骤 4：计算流出第二块板的液相组成
流出第二块板的液相组成可以通过精馏段操作线方程计算。首先计算出第一块板的液相组成，再根据操作线方程计算出第二块板的液相组成。