题目
用连续精馏塔在常压下分离苯一甲苯混合液,泡点进料,塔顶馏出量为 75(kmol/h),在塔釜温度下,釜液的汽化潜热为 41900(kJ/kmol),精馏段操作线方程为 y=0.72x+0.25。已知在操作条件下加热水蒸汽的汽化潜热为 2140(kJ/kg)。试求:(1) 加热蒸汽消耗量,(kg/h);(2) 若精馏塔在全回流下操作时釜液的组成为 0.01(摩尔分率),物系的平均相对挥发度为 2,求釜上方第一块板下流的液相组成。塔釜可视为一块理论板。
用连续精馏塔在常压下分离苯一甲苯混合液,泡点进料,塔顶馏出量为 $75\text{kmol/h}$,在塔釜温度下,釜液的汽化潜热为 $41900\text{kJ/kmol}$,精馏段操作线方程为 $y=0.72x+0.25$。已知在操作条件下加热水蒸汽的汽化潜热为 $2140\text{kJ/kg}$。试求: (1) 加热蒸汽消耗量,$\text{kg/h}$; (2) 若精馏塔在全回流下操作时釜液的组成为 0.01(摩尔分率),物系的平均相对挥发度为 2,求釜上方第一块板下流的液相组成。塔釜可视为一块理论板。
题目解答
答案
1. 根据精馏段操作线 $ y = 0.72x + 0.25 $,可得 $ R = 2.571 $,$ V = (R + 1) D = 267.825 \, \text{kmol/h} $。
加热蒸汽消耗量为:
\[
Q = V \lambda = 267.825 \times 41900 = 11,225,000 \, \text{kJ/h}
\]
\[
\dot{m} = \frac{Q}{r} = \frac{11,225,000}{2140} = 5245.3 \, \text{kg/h}
\]
2. 全回流下,$ y = x $,气液平衡为 $ y = \frac{2x}{1 + x} $。
塔釜 $ x_W = 0.01 $,$ y_1 = \frac{2 \times 0.01}{1 + 0.01} = 0.0198 $。
故 $ x_2 = y_1 = 0.0198 $。
答案:
1. 加热蒸汽消耗量为 $ 5245 \, \text{kg/h} $。
2. 釜上方第一块板下流的液相组成为 $ x_2 = 0.0198 $。