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】