题目
某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液,其精馏段和提出馏段的操作线方程分别为 Y=0.63X+0.361 Y=1.805x-0.00966 试求: (1)此塔的操作回流比; (2)料液量为100 kmol/h,组成XF等于0.4时,塔顶馏出液量; (3)q值。
某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液,其精馏段和提出馏段的操作线方程分别为 Y=0.63X+0.361 Y=1.805x-0.00966 试求: (1)此塔的操作回流比; (2)料液量为100 kmol/h,组成XF等于0.4时,塔顶馏出液量; (3)q值。
题目解答
答案
解:(1)根据精馏段操作线方程可知: 于是 R=1.7 (2)又知 (3) ,将R=1.7代入可得 XD=0.9757 提馏段操作线与对角线y=x的交点的横坐标即为xw,因此由 解得 xW = 0.012 根据物料衡算: 得 D=40.26 kmol/h (3)根据两操作线可求出其交点A的坐标: 求得A点坐标为(0.3155,0.5597)。由于A点和F点的连线即为q线,所以q线的斜率为: 于是解得q=0.654,为气液混合进料。
解析
步骤 1：确定回流比
根据精馏段操作线方程 Y=0.63X+0.361，可以确定回流比R。精馏段操作线方程的一般形式为 Y = (R/(R+1))X + XD/(R+1)，其中XD为塔顶馏出液的组成。将已知的方程与一般形式对比，可以得到 R/(R+1) = 0.63，解此方程可得回流比R。
步骤 2：计算塔顶馏出液量
已知料液量为100 kmol/h，组成XF等于0.4，根据物料衡算，可以计算出塔顶馏出液量D。物料衡算方程为 F = D + W，其中F为进料量，W为塔底残液量。同时，根据操作线方程可以求出塔顶馏出液组成XD和塔底残液组成xW，再利用物料衡算方程求解D。
步骤 3：确定q值
根据两操作线的交点A的坐标，可以求出q值。q值表示进料的热状态，q线的斜率等于q值。q线的斜率可以通过求解两操作线的交点A的坐标来确定。
根据精馏段操作线方程 Y=0.63X+0.361，可以确定回流比R。精馏段操作线方程的一般形式为 Y = (R/(R+1))X + XD/(R+1)，其中XD为塔顶馏出液的组成。将已知的方程与一般形式对比，可以得到 R/(R+1) = 0.63，解此方程可得回流比R。
步骤 2：计算塔顶馏出液量
已知料液量为100 kmol/h，组成XF等于0.4，根据物料衡算，可以计算出塔顶馏出液量D。物料衡算方程为 F = D + W，其中F为进料量，W为塔底残液量。同时，根据操作线方程可以求出塔顶馏出液组成XD和塔底残液组成xW，再利用物料衡算方程求解D。
步骤 3：确定q值
根据两操作线的交点A的坐标，可以求出q值。q值表示进料的热状态，q线的斜率等于q值。q线的斜率可以通过求解两操作线的交点A的坐标来确定。