在常压连续精馏塔中分离苯(A)-甲苯(B)混合液,其相对挥发度为2.45。原料液流量为80kmol/h,组成为0.4(苯的摩尔分数,下同)。采用泡点进料,塔顶使用全凝器,回流比为2。若要求馏出液组成为0.9, 塔底产品组成为0.05。则塔顶产品的流量( )kmol/h,提馏段液流量分别是()kmol/hA. 塔顶产品的流量32.9 kmol/hB. 塔顶产品的流量60.9 kmol/hC. 塔顶产品的流量80.1 kmol/hD. 塔顶产品的流量175 kmol/hE. 提馏段液流量 80.1 kmol/hF. 提馏段液流量145.9 kmol/hG. 提馏段液流量165.6 kmol/h
A. 塔顶产品的流量32.9 kmol/h
B. 塔顶产品的流量60.9 kmol/h
C. 塔顶产品的流量80.1 kmol/h
D. 塔顶产品的流量175 kmol/h
E. 提馏段液流量 80.1 kmol/h
F. 提馏段液流量145.9 kmol/h
G. 提馏段液流量165.6 kmol/h
题目解答
答案
A. 塔顶产品的流量32.9 kmol/h
F. 提馏段液流量145.9 kmol/h
解析
本题考查连续精馏塔的物料衡算和提馏段液流量的计算。解题思路是先根据全塔物料衡算求出塔顶产品的流量,再根据泡泡点进料的特点求出提馏段液流量。
1. 计算塔顶产品的流量 $D$
根据全塔物料衡算,有:
$F = D + W$ (式1)
$F x_F = D x_D + W x_W$ (式2)
其中,$F$ 为原料液流量,$D$ 为原料液中易挥发组分的摩尔分数,$D$ 为塔顶产品流量,$x_D$ 为塔顶产品中易挥发组分的摩尔分数,$W$ 为塔底产品流量,$x_W$ 为塔底产品中易挥发组分的摩尔分数。
已知 $F = 80\ kmol/h$,$x_F = 0.4$,$x_D = 0.9$,$x_W = 0.05$。
将式1可变形为 $W = F - D$,将其代入式2可得:
$F x_F = D x_D + (F - D) x_W$
$80\times0.4 = D\times0.9+(80 - D)\times0.05$
$32 = 0.9D + 4 - 0.05D$
$328 = 0.85D$
解得 $D=\frac{28}{0.85}\approx32.9\ kmol/h$
2. 计算提馏段液流量 $L'$
因为是泡点进料,$q = 1$。
提馏段液流量 $L'$ 与精馏段回流液流量 $L$ 和原料液流量 $F$ 的关系为:
$L' = L + qF$
又因为回流比 $R=\frac{L}{D}$,已知 $R = 2$,$D\approx32.9 kmol/h$,所以 $L = R\times D = 2\times32.9 = 65.8 kmol/h$。
$q = 1$,$F = 80 kmol/h$,则 $L' = L + qF = 65.8 + 1\times80 = 145.8\approx145.9 kmol/h$