题目
9-7 在常压操作的连续精馏塔中分离含苯30%(摩尔分数)的苯、甲苯混合液,其流量为 /h, 塔-|||-顶馏出液中含苯95 %,残液含苯3%,回流比 =3 试求:(1)塔顶馏出液的流量;(2)进料温度-|||-为40℃时,塔釜的蒸发量;(3)饱和蒸气进料时,塔釜的蒸发量。(相关数据见例 -4
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定塔顶馏出液的流量
根据物料平衡，进料量等于馏出液量和残液量之和。设馏出液流量为D，残液流量为W，则有：
\[ F = D + W \]
其中，F为进料量，等于10 kmol/h。根据题目，馏出液中含苯95%，残液中含苯3%，回流比R=3。设馏出液中苯的摩尔分数为x_D，残液中苯的摩尔分数为x_W，则有：
\[ x_D = 0.95, x_W = 0.03 \]
根据物料平衡，进料中苯的摩尔分数为0.3，因此有：
\[ F \times 0.3 = D \times x_D + W \times x_W \]
将已知数值代入，得到：
\[ 10 \times 0.3 = D \times 0.95 + W \times 0.03 \]
步骤 2：计算塔釜的蒸发量
蒸发量等于进料量减去馏出液量和残液量之和。设蒸发量为V，则有：
\[ V = F - D - W \]
步骤 3：计算饱和蒸气进料时的蒸发量
当进料为饱和蒸气时，进料的热状态参数q=0，此时蒸发量等于馏出液量和残液量之和减去进料量。设蒸发量为V'，则有：
\[ V' = D + W - F \]
根据物料平衡，进料量等于馏出液量和残液量之和。设馏出液流量为D，残液流量为W，则有：
\[ F = D + W \]
其中，F为进料量，等于10 kmol/h。根据题目，馏出液中含苯95%，残液中含苯3%，回流比R=3。设馏出液中苯的摩尔分数为x_D，残液中苯的摩尔分数为x_W，则有：
\[ x_D = 0.95, x_W = 0.03 \]
根据物料平衡，进料中苯的摩尔分数为0.3，因此有：
\[ F \times 0.3 = D \times x_D + W \times x_W \]
将已知数值代入，得到：
\[ 10 \times 0.3 = D \times 0.95 + W \times 0.03 \]
步骤 2：计算塔釜的蒸发量
蒸发量等于进料量减去馏出液量和残液量之和。设蒸发量为V，则有：
\[ V = F - D - W \]
步骤 3：计算饱和蒸气进料时的蒸发量
当进料为饱和蒸气时，进料的热状态参数q=0，此时蒸发量等于馏出液量和残液量之和减去进料量。设蒸发量为V'，则有：
\[ V' = D + W - F \]