题目
某精馏塔分离 A , B混合液,料液为含 A和B各为50%的饱和液体,处理量为 100 kmol.h -,塔顶、塔底的产品量各为 50kmol.h-1,要求塔顶组成Xd = 0.9 (摩尔分率),取回流比为5,间接蒸汽加热,塔 顶采用全凝器,试求: (1)塔底产品组成; (2) 塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量; (3)蒸馏釜每小时产生蒸汽 量; (4) 提馏段操作线方程式; (5)相对挥发度 a =3,塔顶第一层板的板效率 EmL=0.6 ,求离开第二块板 (实际板 )的上升蒸汽组成。
某精馏塔分离 A , B混合液,料液为含 A和B各为50%的饱和液体,处理量为 100 kmol.h -,塔顶、
塔底的产品量各为 50kmol.h-1,要求塔顶组成Xd = 0.9 (摩尔分率),取回流比为5,间接蒸汽加热,塔 顶采用全凝器,试求: (1)塔底产品组成; (2) 塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量; (3)蒸馏釜每小时产生蒸汽 量; (4) 提馏段操作线方程式; (5)相对挥发度 a =3,塔顶第一层板的板效率 EmL=0.6 ,求离开第二块板 (实
际板 )的上升蒸汽组成。
题目解答
答案
答案
⑴ FXxF=DXxD+WX xW,; 100 0X.5=50 X0.9+50xW, xW=0.1
-1
⑵ V=(R+1)D=(5+1) X50=300(kmol.h -1)
-1
⑶ V'=V-(1-q)F=300-0=300(kmol.h -1)
⑷ y(m+1) =L' xXm/V'-W XxW/V'=(5 X50+100) xm /300-50 0X.1/300 =1.167 xm -0.0167
⑸ EmL1=(xD-x1)/(xD-x1* ) (1) ;x 1*=y1/( a-( a-1)y)=0.9/(3-2 0.9X)=0.75,
代入 (1)式: 0.6=(0.9-x1)/(0.9-0.75), x 1=0.81
y2=RXx1/(R+1)+xD/(R+1)=5 X0.81/(5+1)+0.9/(5+1)=0.825
解析
步骤 1:计算塔底产品组成
根据物料平衡方程,可以计算塔底产品组成。物料平衡方程为:FxF = DxD + WxW,其中F为进料量,D为塔顶产品量,W为塔底产品量,xF为进料组成,xD为塔顶产品组成,xW为塔底产品组成。
步骤 2:计算塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量
根据回流比R和塔顶产品量D,可以计算塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量V。回流比R定义为回流液量L与塔顶产品量D的比值,即R = L/D。因此,V = (R + 1)D。
步骤 3:计算蒸馏釜每小时产生蒸汽量
根据塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量V和进料量F,可以计算蒸馏釜每小时产生蒸汽量V'。V' = V - (1 - q)F,其中q为进料热状态参数,对于饱和液体进料,q = 1。
步骤 4:计算提馏段操作线方程式
根据回流比R、塔顶产品量D、进料量F和塔底产品量W,可以计算提馏段操作线方程式。提馏段操作线方程式为:y(m+1) = (L'xXm/V') - (WxXW/V'),其中L'为提馏段回流液量,L' = L + F,V'为提馏段上升蒸汽量。
步骤 5:计算离开第二块板的上升蒸汽组成
根据相对挥发度α、塔顶第一层板的板效率EmL和塔顶产品组成xD,可以计算离开第二块板的上升蒸汽组成y2。首先,根据板效率EmL和塔顶产品组成xD,可以计算离开第一块板的上升蒸汽组成x1。然后,根据相对挥发度α和离开第一块板的上升蒸汽组成x1,可以计算离开第二块板的上升蒸汽组成y2。
根据物料平衡方程,可以计算塔底产品组成。物料平衡方程为:FxF = DxD + WxW,其中F为进料量,D为塔顶产品量,W为塔底产品量,xF为进料组成,xD为塔顶产品组成,xW为塔底产品组成。
步骤 2:计算塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量
根据回流比R和塔顶产品量D,可以计算塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量V。回流比R定义为回流液量L与塔顶产品量D的比值,即R = L/D。因此,V = (R + 1)D。
步骤 3:计算蒸馏釜每小时产生蒸汽量
根据塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量V和进料量F,可以计算蒸馏釜每小时产生蒸汽量V'。V' = V - (1 - q)F,其中q为进料热状态参数,对于饱和液体进料,q = 1。
步骤 4:计算提馏段操作线方程式
根据回流比R、塔顶产品量D、进料量F和塔底产品量W,可以计算提馏段操作线方程式。提馏段操作线方程式为:y(m+1) = (L'xXm/V') - (WxXW/V'),其中L'为提馏段回流液量,L' = L + F,V'为提馏段上升蒸汽量。
步骤 5:计算离开第二块板的上升蒸汽组成
根据相对挥发度α、塔顶第一层板的板效率EmL和塔顶产品组成xD,可以计算离开第二块板的上升蒸汽组成y2。首先,根据板效率EmL和塔顶产品组成xD,可以计算离开第一块板的上升蒸汽组成x1。然后,根据相对挥发度α和离开第一块板的上升蒸汽组成x1,可以计算离开第二块板的上升蒸汽组成y2。