题目
用一精馏塔分离二元液体混合物,进料量100kmol/h,易挥发组分xF=0.5,泡点进料,得塔顶产品xD=0.9,塔底釜液xW=0.05(皆摩尔分率),操作回流比R=1.61,该物系平均相对挥发度α=2.25,塔顶为全凝器,求:①塔顶和塔底的产品量(kmol/h);②第一块塔板下降的液体组成x1为多少;③写出提馏段操作线数值方程;④最小回流比。
用一精馏塔分离二元液体混合物,进料量100kmol/h,易挥发组分xF=0.5,泡点进料,得塔顶产品xD=0.9,塔底釜液xW=0.05(皆摩尔分率),操作回流比R=1.61,该物系平均相对挥发度α=2.25,塔顶为全凝器,求:
①塔顶和塔底的产品量(kmol/h);
②第一块塔板下降的液体组成x1为多少;
③写出提馏段操作线数值方程;
④最小回流比。
题目解答
答案
解:(1)塔顶和塔底的产品量(kmol/h);
F=D+W=100 D×0.9+W×0.05=FxF=100×0.5=50
上述两式联立求解得:W=47.06kmol/h,D=52.94 kmol/h
(2)因塔顶为全凝器
xD=y1=аx1/[1+(а-1)x1] x1=y1/[а-(а-1)y1]=0.8
(3)写出提馏段操作线数值方程
V′=V=(R+1)D=138.17 L′=L+qF=RD+F=185.23
y′=L′/V′x′m-Wxw/V′=1.34 x′m-0.017
4)最小回流比
泡点进料,q=1, xq=xF=0.5
yq=axq/[1+(a-1)]=0.692
Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=1.083
解析
步骤 1：计算塔顶和塔底的产品量
根据物料平衡，进料量等于塔顶产品量和塔底产品量之和。同时，根据易挥发组分的摩尔分率，可以建立方程组求解塔顶和塔底的产品量。
步骤 2：计算第一块塔板下降的液体组成
由于塔顶为全凝器，塔顶产品组成等于第一块塔板上升的蒸汽组成。利用相对挥发度和平衡关系，可以计算出第一块塔板下降的液体组成。
步骤 3：写出提馏段操作线数值方程
根据回流比和操作条件，可以计算出提馏段操作线的斜率和截距，从而写出提馏段操作线数值方程。
步骤 4：计算最小回流比
根据泡点进料条件和平衡关系，可以计算出最小回流比。
根据物料平衡，进料量等于塔顶产品量和塔底产品量之和。同时，根据易挥发组分的摩尔分率，可以建立方程组求解塔顶和塔底的产品量。
步骤 2：计算第一块塔板下降的液体组成
由于塔顶为全凝器，塔顶产品组成等于第一块塔板上升的蒸汽组成。利用相对挥发度和平衡关系，可以计算出第一块塔板下降的液体组成。
步骤 3：写出提馏段操作线数值方程
根据回流比和操作条件，可以计算出提馏段操作线的斜率和截距，从而写出提馏段操作线数值方程。
步骤 4：计算最小回流比
根据泡点进料条件和平衡关系，可以计算出最小回流比。