题目
某精馏塔用于分离苯～甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol·h-1，进料中苯的摩尔分率为0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。 (1) 求塔顶、底的产品量； (2) 若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸气和液体组成。
某精馏塔用于分离苯～甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol·h-1，进料中苯的摩尔分率为0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。
(1) 求塔顶、底的产品量；
(2) 若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸气和液体组成。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定塔顶和塔底的产品量
根据物料平衡方程，塔顶产品量D和塔底产品量W可以通过以下方程求解：
$$ F = D + W $$
$$ Fx_F = Dx_D + Wx_W $$
其中，F为进料量，$x_F$为进料中苯的摩尔分率，$x_D$为塔顶产品中苯的摩尔分率，$x_W$为塔底产品中苯的摩尔分率。
步骤 2：计算最小回流比
最小回流比$R_{min}$可以通过以下方程求解：
$$ R_{min} = \frac{x_{max} - x_F}{x_F - x_{min}} $$
其中，$x_{max}$为塔顶产品中苯的摩尔分率，$x_{min}$为塔底产品中苯的摩尔分率。
步骤 3：计算实际回流比
实际回流比$R$可以通过以下方程求解：
$$ R = 1.5 \times R_{min} $$
步骤 4：计算离开第二块板的蒸气和液体组成
根据精馏段的操作线方程，可以求得离开第二块板的蒸气和液体组成。
根据物料平衡方程，塔顶产品量D和塔底产品量W可以通过以下方程求解：
$$ F = D + W $$
$$ Fx_F = Dx_D + Wx_W $$
其中，F为进料量，$x_F$为进料中苯的摩尔分率，$x_D$为塔顶产品中苯的摩尔分率，$x_W$为塔底产品中苯的摩尔分率。
步骤 2：计算最小回流比
最小回流比$R_{min}$可以通过以下方程求解：
$$ R_{min} = \frac{x_{max} - x_F}{x_F - x_{min}} $$
其中，$x_{max}$为塔顶产品中苯的摩尔分率，$x_{min}$为塔底产品中苯的摩尔分率。
步骤 3：计算实际回流比
实际回流比$R$可以通过以下方程求解：
$$ R = 1.5 \times R_{min} $$
步骤 4：计算离开第二块板的蒸气和液体组成
根据精馏段的操作线方程，可以求得离开第二块板的蒸气和液体组成。