题目
在一连续精馏塔中分离苯－氯仿混合液，要求馏出液中轻组分含量为0.96（摩尔分数，下同）的苯。进料量为75kmol/h，进料中苯含量为0.45，残液中苯含量为0.1，回流比为3.0，泡点进料。试求： （1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量和自塔釜上升的蒸气摩尔流量； （2）写出精馏段、提馏段操作线方程。
在一连续精馏塔中分离苯－氯仿混合液，要求馏出液中轻组分含量为0.96（摩尔分数，下同）的苯。进料量为75kmol/h，进料中苯含量为0.45，残液中苯含量为0.1，回流比为3.0，泡点进料。试求： （1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量和自塔釜上升的蒸气摩尔流量； （2）写出精馏段、提馏段操作线方程。
题目解答
答案
解析
步骤 1：物料衡算
根据物料衡算原理，进料量等于馏出液量和残液量之和，即：
\[ F = D + W \]
其中，F 为进料量，D 为馏出液量，W 为残液量。
步骤 2：计算馏出液量和残液量
根据物料衡算原理，进料中苯的摩尔分数等于馏出液中苯的摩尔分数和残液中苯的摩尔分数之和，即：
\[ F{x}_{F} = D{x}_{D} + W{x}_{W} \]
其中，${x}_{F}$ 为进料中苯的摩尔分数，${x}_{D}$ 为馏出液中苯的摩尔分数，${x}_{W}$ 为残液中苯的摩尔分数。
步骤 3：计算回流液量和上升蒸气摩尔流量
根据回流比的定义，回流液量等于回流比乘以馏出液量，即：
\[ L = R \cdot D \]
其中，L 为回流液量，R 为回流比。
上升蒸气摩尔流量等于回流液量加上馏出液量，即：
\[ V = (R + 1) \cdot D \]
步骤 4：计算精馏段操作线方程
精馏段操作线方程为：
\[ {y}_{n+1} = \dfrac {R}{R+1}{x}_{n} + \dfrac {{x}_{D}}{R+1} \]
步骤 5：计算提馏段操作线方程
提馏段操作线方程为：
\[ {y}_{m+1} = \dfrac {L}{V}{x}_{m} - \dfrac {W{x}_{W}}{V} \]
根据物料衡算原理，进料量等于馏出液量和残液量之和，即：
\[ F = D + W \]
其中，F 为进料量，D 为馏出液量，W 为残液量。
步骤 2：计算馏出液量和残液量
根据物料衡算原理，进料中苯的摩尔分数等于馏出液中苯的摩尔分数和残液中苯的摩尔分数之和，即：
\[ F{x}_{F} = D{x}_{D} + W{x}_{W} \]
其中，${x}_{F}$ 为进料中苯的摩尔分数，${x}_{D}$ 为馏出液中苯的摩尔分数，${x}_{W}$ 为残液中苯的摩尔分数。
步骤 3：计算回流液量和上升蒸气摩尔流量
根据回流比的定义，回流液量等于回流比乘以馏出液量，即：
\[ L = R \cdot D \]
其中，L 为回流液量，R 为回流比。
上升蒸气摩尔流量等于回流液量加上馏出液量，即：
\[ V = (R + 1) \cdot D \]
步骤 4：计算精馏段操作线方程
精馏段操作线方程为：
\[ {y}_{n+1} = \dfrac {R}{R+1}{x}_{n} + \dfrac {{x}_{D}}{R+1} \]
步骤 5：计算提馏段操作线方程
提馏段操作线方程为：
\[ {y}_{m+1} = \dfrac {L}{V}{x}_{m} - \dfrac {W{x}_{W}}{V} \]