问答题 分离题8中的苯一甲苯溶液。已知进料方式为泡点进料,回流比取3。试求:
【正确答案】精馏段的气液流量由回流比及馏出液流量决定,即
   V=(R+1)D
   =4.0×382.4kmol/h=1529.6kmol/h
   L=RD
   =3.0×382.4kmol/h=1147.2kmol/h
   精馏段操作线方程
   Y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)
   =3/(3+1)x+0.9573/(3+1)=0.75x+0.2393
【答案解析】
【正确答案】在其他操作参数一定的情况下,提馏段的气液相流量即操作线方程受进料热状况的影响。
   ①泡点进料,Q=1,则
   L'=L+qF
   =(1147.2+763.6)kmol/h=1910.8kmol/h
   V'=V-(1-q)F
   =1529.6kmol/h
   代入提馏段操作线方程,得
   Y=[L'/(L'-W)]x-[W/(L'-W)]xW
   =(1910.8/1529.6)x-(381.2×0.0235)/1529.6
   -1.249x-0.00586
   ②50℃冷液进料。根据xF=0.4911,查常压下苯一甲苯的t-x-y图,得泡点£b=94.2℃,露点td=99.2℃。在平均温度为(94.2+50)/2=71.2℃条件下,查得苯和甲苯的质量比热容为1.83kJ/(kg·℃),于是料液在该温度下的比热容
   cpL=1.83×85.12kJ/(kmol·℃)=155.8kJ/(kmol·℃)
   进料从94.2℃的饱和液体变为99.2℃的饱和蒸气时所要吸收的热量近似等于94.2℃料液的汽化潜热(忽略蒸气显热的影响)。查得94.2℃时苯和甲苯的汽化潜热分别为390kJ/kg和360kJ/kg,于是料液的汽化潜热
   R=[0.4911×390×78+(1-0.4911)×360×92]kJ/mol=31794.0kJ/kmol
   Q=1+[cpL(tb-tF)]/r
   =1+[155.8×(94.2-50)]/31794.0=1.22
   所以,提馏段的气液流量为
   L'=L+qF
   =(1147.2+1.22×763.6)kmol/h=2078.8kmol/h
   V'=V-(1-q)F
   =[1529.6-(1-1.22)×763.6]kmol/h=1697.6kmol/h
   代入提馏段操作线方程,得
   Y=[L'/(L'-W')]x-WxW/(L'-W)
   =(2078.8/1697.6)x-(381.2×0.0235)/1697.6
   =1.22x-0.00528
   或求出精馏段操作线与q线的交点d的坐标。提馏段操作线是过d(xd,yd)和6(xW,yW)这两点的一条直线。
   q线方程y=[q/(q-1)]x-xF/(q-1)
   =[1.22/(1.22-1)]x-[0.4911/(1.22-1)]
   =5.54x-0.2323
   联立精馏段操作线和q线方程
   y=0.75x+0.2393,y=5.54x-2.2323
   解得xd=0.516,yd=0.626
   过点d(0.516,0.626)和点b(0.0235,0.0235)得一条直线方程即为操作线方程:
   y=1.22x-0.00528
【答案解析】