用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液,原料液中含苯0.40,塔顶馏出液中含苯0.95(以上均为摩尔分率)。原料液为气液混合进料,其中蒸汽占1/3(摩尔数比)。苯-甲苯的平均相对挥发度为2.5,回流比为最小回流比的2倍,试求:(1) 原料液中汽相及液相的组成;(2) 最小回流比;(3) 若塔顶采用全凝器,求从塔顶往下数第二快理论板下降的液体组成。

解:(1)设原料液液相组成为,汽相组成为(均为摩尔分率)

则 (1)

(2)

联立(1)式和(2)式,可得:

(2)

因 q=2/3, (3)

(4)

联立(3)和(4) 可得:

所以

(3)精馏段操作线方程为 R=2×1.8=3.6

则

由 得

7有某平均相对挥发度为3的理想溶液,其中易挥发组分的组成为60%(摩尔百分率,以下同),于泡点下送入精馏塔中,要求馏出液中易挥发组分组成不小于90%,残液中易挥发组分组成不大于2%,试用计算方法求以下各项:

(1) 每获得馏出液时原料液用量;

(2) 若回流比为1.5,它相当于最小回流比的若干倍;

(3) 回流比为1.5时,精馏段需若干层理论板;

(4) 假设料液加到板上后,加料板上溶液的组成不变,仍为0.6,求上升到加料板上蒸汽相的组成。

解 (1) 原料液用量

依题意知馏出液量,在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算,得:

或

由上二式解得,收集的馏出液需用原料液量为:

(2) 回流比为最小回流比的倍数

以相对挥发度表示的相平衡关系为:

当时,与之平衡的气相组成为:

由于是泡点进料,在最小回流比下的操作线斜率为:

因此解得

故操作回流比为最小回流比的倍

(3) 精馏段理论板数

当回流比,相对挥发度为3时,精馏段的平衡关系为式所示,操作线为:

由于采用全凝器,故,将此值代入式解得。然后再利用式算出,又利用式算出,直至算出的等于或小于为止。兹将计算结果列于本例附表中。

(4) 上升到加料板的蒸汽相组成

提馏段操作线方程为:

由于泡点进料,故。

又 及

将以上数据代入提馏段操作线方程:

由题意知,料液加到板上后,板上液相组成仍为0.6,故上升到加料板的蒸汽相组成为:

8用常压精馏塔分离某二元混合物,其平均相对挥发度为=2,原料液量F=10kmol/h,饱和蒸气进料,进料浓度x=0.5(摩尔分率,下同),馏出液浓度x=0.9,易挥发组份的回收率为90%,回流比R=2R,塔顶为全凝器,塔底为间接蒸气加热,求:(1)馏出液量及釜残液组成?(2)从第一块塔板下降的液体组成x为多少?(3)最小回流比?(4)精馏段各板上升的蒸气量为多少kmol/h?(5)提馏段各板上升的蒸气量为多少kmol/h?

解:(1)馏出液量及釜残液组成;

F=D+W W=F-D=10-5=5kmol/h

(2)从第一块塔板下降的液体组成x;

塔顶为全凝器, 故 ,

(3)最小回流比;

饱和蒸气进料 q=0,

由 得 ,

(4)精馏段各板上升的蒸气量为多少kmol/h;

V=(R+1)D=(2×2.35 + 1)×5=28.5kmol/h

(5)提馏段各板上升的蒸气量为多少kmol/h。

V´=V-(q-1)F=28.5-10=18.5kmol/h