问答题 如图5-4所示为单高纯氮精馏塔，进塔空气量M=1m3/(m3加工空气)，液体空气量R=0.70588m3/(m3加工空气)，氮气产量A=0.266129m3/(m3加工空气量)，塔顶压力pD=871.18kPa，塔釜压力pB=889.41kPa，全塔冷损Q=2.512kJ/h，空气组成为x1=0.2095，x2=0.0093，x3=0.7812，理论平衡级数为29(注：单位m3系指在20℃和0.1MPa下的体积)试用三对角矩阵法计算精馏工况。
【正确答案】按空气精馏塔计算步骤，初值的选择和计算结果列于表5-3、表5-4。
   

表5-3 单高纯氮塔计算结果(初值选取)

序号
温度/K
压力/kPa
V(m3/m3加工空气)
序号
温度/K
压力/kPa
V(m3/m3加工空气)
1
101.13994
843.4
0.266129
16
101.7849
853.49
1.01961
2
101.6102
844.03
1.03285
17
101.8083
854.12
1.01954
3
101.6210
844.67
1.01868
18
101.3882
854.75
1.0139
4
101.6316
845.92
1.01878
19
101.8777
855.38
1.01911
5
101.6425
846.55
1.01887
20
101.9322
856.01
1.01863
6
101.6532
847.19
1.01897
21
101.0092
856.64
1.01787
7
101.6642
847.82
1.01906
22
102.1197
857.27
1.01668
8
101.6752
848.44
1.01915
23
102.2794
857.91
1.01484
9
101.6865
849.08
1.01924
24
102.5097
858.53
1.01208
10
101.6980
849.71
1.01933
25
102.8369
859.16
1.01804
11
101.7096
850.34
1.01941
26
103.2897
859.79
1.00231
12
101.722
850.96
1.01948
27
103.8912
0.994563
13
101.7352
851.60
1.01955
28
101.6448
860.43
0.984668
14
101.7496
852.23
1.01960
29
105.5213
861.05
0.972955
15
101.7658
852.86
1.01962

   

表5-4 单高纯氮塔计算结果

序号
x1
x2
x3
y1
y2
y3
1
0.1288×10-5
0.8071×10-5
0.999991
0.5812×10-5
0.4391×10-5
0.999999
2
0.2450×10-5
0.1313×10-4
0.999984
0.1112×10-5
0.7148×10-5
0.999983
3
0.1240×10-5
0.1963×10-4
0.999976
0.1924×10-5
0.1069×10-4
0.999982
4
0.7024×10-5
0.2807×10-4
0.999965
0.3187×10-5
0.1528×10-4
0.999965
5
0.1137×10-5
0.3907×10-4
0.999950
0.5159×10-5
0.2127×10-4
0.999951
6
0.1812×10-4
0.5342×10-4
0.999928
0.8240×10-5
0.2929×10-4
0.999931
7
0.2877×10-4
0.7216×10-4
0.999899
0.1306×10-4
0.3930×10-4
0.999904
8
0.4539×10-4
0.9664×10-4
0.999858
0.2061×10-4
0.5263×10-4
0.999858
9
0.7138×10-4
0.1286×10-3
0.99980
0.3242×10-4
0.7005×10-4
0.999904
10
0.1121×10-3
0.1703×10-3
0.999717
0.5091×10-4
0.9280×10-4
0.999865
11
0.1758×10-3
0.2248×10-3
0.999599
0.7985×10-4
0.1225×10-3
0.999798
12
0.2754×10-3
0.2960×10-3
0.999429
0.1252×10-3
0.1613×10-3
0.999715
13
0.4313×10-3
0.3887×10-3
0.999180
0.1961×10-3
0.2779×10-3
0.999593
14
0.6751×10-3
0.5097×10-3
0.998815
0.3070×10-3
0.2779×10-3
0.999417
15
0.1056×10-2
0.6672×10-3
0.998277
0.4804×10-3
0.3640×10-3
0.999157
16
0.1651×10-2
0.8723×10-3
0.997476
0.7515×10-3
0.4761×10-3
0.998776
17
0.2580×10-2
0.1139×10-2
0.996282
0.1175×10-2
0.6220×10-3
0.998208
18
0.4026×10-2
0.1484×10-2
0.994490
0.1835×10-2
0.8116×10-3
0.997361
19
0.6273×10-2
0.1930×10-2
0.991796
0.2864×10-2
0.1057×10-2
0.996080
20
0.9754×10-2
0.2503×10-2
0.987743
0.4462×10-2
0.1374×10-2
0.994166
21
0.1511×10-1
0.3233×10-2
0.981651
0.6935×10-2
0.1781×10-2
0.991285
22
0.2331×10-1
0.4151×10-2
0.972535
0.1074×10-1
0.2299×10-2
0.986962
23
0.3570×10-1
0.5282×10-2
0.959017
0.1655×10-1
0.2949×10-2
0.980500
24
0.5410×10-1
0.6635×10-2
0.939268
0.2532×10-1
0.3747×10-2
0.970937
25
0.8072×10-1
0.8180×10-2
0.911089
0.3830×10-1
0.4698×10-2
0.95070
26
0.117868
0.9821×10-2
0.872311
0.5700×10-1
0.5777×10-2
0.937221
27
0.167088
0.1137×10-1
0.821538
0.8295×10-1
0.6911×10-2
0.910145
28
0.227968
0.1258×10-1
0.759449
0.117066
0.7969×10-2
0.875965
29
0.297076
0.1319×10-1
0.689739
0.158883
0.8770×10-2
0.832345
【答案解析】