在常压连续精馏塔中分离 A、B两组分理想溶液。进料量为 60.kmol/h,其组成为0.46 (易挥发组分的摩 尔分数,下同),原料液的泡点为 92.C。要求馏出液的组成为 0.96,釜液组成为0.04,操作回流比为 2.8。试求如下三种进料热状态的 q值和提馏段的气相负荷。(1)40 C冷液进料;(2)饱和液体进料;(3)饱和蒸气进料。已知:原料液的汽化热为 371.kJ/kg,比热容为1.82 kJ/(kg ?C )。
0.kmol/h,其组成为0.46 (易挥发组分的摩 尔分数,下同),原料液的泡点为 9
2.C。要求馏出液的组成为 0.96,釜液组成为0.04,操作回流比为 2.8。试求如下三种进料热状态的 q值和提馏段的气相负荷。(1)40 C冷液进料;(2)饱和液体进料;(3)饱和蒸气进料。已知:原料液的汽化热为 37
1.kJ/kg,比热容为1.82 kJ/(kg ?C )。
题目解答
答案
解:由题给数据,可得
qn ° =qn F 乂尸 一Xw =60 x:0.46 -0.04 kmol/h =27.39 kmol/h xD -Xw 0.96-0.04
qn,w =(60-27.39 kmol/h =32.61 kmol/h
(1) 40 C冷液进料 q值可由定义式计算,即
q” CpZ 异.8292 -40 “255
r 371
V qn,D -(1 —q F =(2.8 +1 卜27.39 _(1 _1.255)<60 kmol/h =119.4kmol/ h
(2)饱和液体进料 此时 q = 1
V'=V =(R+1 qn,D =3.8X27.39kmol/h =104.1kmol/h
(3)饱和蒸气进料 q = 0
V "=V -qn,F =(104.1 -60 kmol/h =44.1kmol/h
三种进料热状态下,由于q的不同,提馏段的气相负荷(即再沸器的热负荷) 有明显差异。饱和蒸气进料 V'
最小。
7•在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为 50 kmol/h,要求馏出液中易挥发组分的收率
为94%。已知精馏段操作线方程为 y = 0.75X+0.238; q线方程为y = 2-3x。试求(1)操作回流比及馏出液组成;
解:(1)操作回流比及馏出液组成
R 0.75 及皂 0.238 R 1 R 1
解得 R = 3 , Xd = 0.952
解析
考查要点：本题主要考查精馏过程中进料热状态参数q值的计算以及提馏段气相负荷（再沸器热负荷）的求解方法。需要结合不同进料状态（冷液、饱和液体、饱和蒸汽）对q值的影响，利用物料平衡和热量平衡关系进行分析。
解题核心思路：
- 确定q值：根据进料热状态，选择对应的q值计算方法（冷液需计算显热与潜热比，饱和液体q=1，饱和蒸汽q=0）。
- 计算提馏段气相负荷：通过回流比、精馏段气相量与进料状态的关系，结合q值计算提馏段气相量V'。
破题关键点：
- q值定义：$q = \frac{C_p(T_f - T_{泡点})}{\Delta H_{vap}}$（冷液进料）。
- 物料平衡：精馏段气相量$V = (R+1)q_{n,D}$，提馏段气相量$V' = V - q_F F$（需注意进料状态对$q_F$的影响）。
第（1）题：40°C冷液进料
计算q值
根据定义式：
$q = \frac{C_p(T_{泡点} - T_{进料})}{\Delta H_{vap}} = \frac{1.82 \times (92 - 40)}{371} \approx 1.255$
计算提馏段气相负荷
- 精馏段气相量：
$V = (R+1)q_{n,D} = (2.8+1) \times 27.39 \approx 104.1 \, \text{kmol/h}$ - 提馏段气相量：
$V' = V - (1 - q_F)F = 104.1 - (1 - 1.255) \times 60 \approx 119.4 \, \text{kmol/h}$
第（2）题：饱和液体进料
q值直接确定
饱和液体进料时，$q = 1$。
计算提馏段气相负荷
$V' = V = (R+1)q_{n,D} = 3.8 \times 27.39 \approx 104.1 \, \text{kmol/h}$
第（3）题：饱和蒸汽进料
q值直接确定
饱和蒸汽进料时，$q = 0$。
计算提馏段气相负荷
$V' = V - F = 104.1 - 60 = 44.1 \, \text{kmol/h}$