精餾塔計(jì)算例題

精饞塔計(jì)算例題作者:日期:

【例4-1】在連續(xù)精餾塔中，分離某二元理想溶液。進(jìn)料為汽-液混合物進(jìn)料，進(jìn)料中氣相組成為0.428，液相組成為0.272，進(jìn)料平均組成xF=0.35，假定進(jìn)料中汽、液相達(dá)到平衡。要求塔頂組成為0.93（以上均為摩爾分率），料液中易揮發(fā)組分的96%進(jìn)入餾出液中。取回流比為最小回流比的1.242倍。試計(jì)算:（1）塔底產(chǎn)品組成；（2）寫出精餾段方程；（3）寫出提餾段方程；（4）假定各板效率為0.5，從塔底數(shù)解題思路:0解題思路:0x,

WFx=Dx+WxL Wx ymH=J-wx^-L^W（第3問(wèn)要求的，此法不通）只要通過(guò)Fx=Dx+Wx ,F=D+WDx —d=0.96 聯(lián)立解得尤FxF（2）y=-^x（2）y=-^x+Wn+1 R+1nR+1y-qix一七］—Fx=qFx+（1-q）Fyyy-qix一七］—Fx=qFx+（1-q）FyR=匚

my-x（3）提餡段方程可以簡(jiǎn)化或代入提餡段方程本身求，也可以用兩點(diǎn)式方程求得，即點(diǎn)Xw，xw）和進(jìn)料線與精餡線交點(diǎn) 可（4）y—逐板計(jì)算法—E =y——i=0.52 MVy*-y解題過(guò)程:

0.361冬=0.96,虹0.96X0誓0.361Fx F0.93F」F=D+W由｛廠IFx=Dx+WxVF DWFx-Dx Fx-Dx^：XFx-Dx Fx-Dx^：XW ■■D F-DDx—Fxd_0.35—0.361X0.931D 1—0.3611— F=0.0223(2)axyn=(2)axyn=1+la烏）xn平衡線方程為:ax0.272

0.428=—/ \ ,a=21+la-1Jx0.2722xy=1+x在汽、液混合進(jìn)料中，q可視為進(jìn)料中液相所占分率，則氣相所占分率為1-q0q=——— ?Fx=Fqx+FG—q)y0.35=qx0.272+G—q)x0.428 /.q=0.5進(jìn)料線方程為：qx0.5 0.35y= x——f—= x— ，即y=—x+0.7q—1q—10.5—1 0.5—1聯(lián)立求解平衡線與進(jìn)料線的交點(diǎn)2xy= /1—xnx2+2.3x—0.7=0y=—x+0.7=0.272xqyq=0.428xD-y〃R=1.242xD-y〃R=1.242R=1.242x3.22=4.0Rx

yn=簡(jiǎn)七+商

y=0.8x+0.1860.93—0.428父” =3.220.428—0.272.??精餾段方程為:4 0.934+1Xn+4+1即:G)L'WxL+qF Wxym+i~L'—W七TT^W~L+qF-W七L+qF-W_ RD+qF ,, (D-FL,—G)L'WxL+qF Wxym+i~L'—W七TT^W~L+qF-W七L+qF-W_ RD+qF ,, (D-FL,—RD+qF+D-Fmrd+qF+D-F(D、--1xIF)，nDD.R-—+q+—-1

FF(0.361-1)x0.02234x0.361+0.5+0.361-1、4x0.361+0.5+0.361-1?DR-—+q

F~~DD~~R-—+q+—-1FF4x0.361+0.5ym+1=1.49x-0.0109又一解法：提餾段方程過(guò)點(diǎn)（xy=0.8x+0.1861 1n解得:y=-x+0.7W，xWx1y1）,又通過(guò)精餾線與進(jìn)料線的交點(diǎn)（x,y）=0.285=0.414（4）由兩點(diǎn)式直線方程有：y2—1y-0.414 _x-0.2850.0223-0.414=0.0223-0.285x一x 1—x一xy一0.414=1.49(x一0.285)y=1.49x-0.0107即提餾段方程如圖所示，求y2=?V]與x成平衡關(guān)系。>2x 2x0.0223y1=1+x=1+0.0223=0.0436Wx2與七服從提餾段操作線關(guān)系。y=1.49x-0.0107_y+0.0107_0.0436+0.0107,?x2=11.49 H9=0.0364y；與x2成平衡關(guān)系根據(jù)默弗里板效率公式???y2=0.05692x

2-1+x2EMV2x0.03641+0.0364=0.0702y-yy-0.0436y*—y；_0.0命2-0.0436=0.5點(diǎn)評(píng)：此題對(duì)精餾這一章的，幾乎所有主要知識(shí)點(diǎn)都復(fù)習(xí)到了。1.全塔物料衡算方程和塔頂產(chǎn)品收率(Dx)

-—D[Fx)

、F/的概念;2.3.平衡線方程；進(jìn)料狀況參數(shù)q的意義及L與L的定量關(guān)系;進(jìn)料線方程；最小回流比及其計(jì)算式；精餾段方程和提餾段方程；7.逐板計(jì)算法；8.默弗里板效率的概念及計(jì)算?！纠?-2】如圖所示的精餡塔具有一塊實(shí)際板，原料預(yù)熱至泡點(diǎn)，由塔頂連續(xù)加入，原料組成xf=0.2（摩爾分率，下同），塔頂易揮發(fā)組分回收率為80%，且塔頂組成xD=0.28，系統(tǒng)的平均相對(duì)揮發(fā)度a=2.5。均相對(duì)揮發(fā)度a=2.5。假定塔內(nèi)汽、液摩爾流率恒定，塔釜可視為一塊理論板，試求該板的板效率。解題思路：假定此實(shí)際板為第1塊板，如圖所示：已知：y=x=0.28,x=x=0.2,以=2.5?=—d=0.8FxFEMViEMViD x一=‘.-fF xDF=D+WFxf=DxD+WX^對(duì)第一塊板做物料衡算，可求xiFx+Dy2=Dy^+Fx^解題過(guò)程:Dx, D=QFxFF=D+WFxf=Dx。D.xn_=?._f=0.8x0.2/0.28=0.571FxDx—xFx—DxfFd+WXn七F-DD '__D~w 1——F0.2—0.571x0.281—0.571=0.0935、_ ox”、 _2.5x0.0935y2=1+GW1)x-一1+1.5x0.0935W假定是恒摩爾流假設(shè)，才有：=0.205=Dy+Fx)iD()F廣F摭一XD九XF=0.571(0.205—0.28)+0.20=0.157FxEMVox 2.5x0.157=1 ==0.31771+(o—1)x 1+1.5x0.157=0.28-°.205=0.665y*—y2 0.3177—0.205點(diǎn)評(píng)：此題復(fù)習(xí)了平衡線方程、回收率概念、全塔物料衡算、板效率的計(jì)算公式等。但關(guān)鍵之處，也是本題的難點(diǎn)，如何求氣，再求y*點(diǎn)評(píng)：此題復(fù)習(xí)了平衡線方程、回收率概念、全塔物料衡算、板效率的計(jì)算公式等。但關(guān)鍵之處，也是本題的難點(diǎn)，如何求氣，再求y*？氣也可以通過(guò)對(duì)第一塊板作物料平衡算得到：' 1Fx+Dy=Dy+Fx,進(jìn)而求得氣也可以通過(guò)對(duì)第二塊板Fx^=Dy2+Wx^n—尤w(1-0.571)x0.0935=0.157>=x^-y^/my-xq' /1+^1^q，再代入進(jìn)料線方程，qx=0.157（加熱釜）作物料平衡計(jì)算得到：DF-Dxi=Fy2+—F=0.571x0.205+說(shuō)明：選不同物料衡算范圍，但對(duì)于穩(wěn)定過(guò)程的任一參數(shù)G）得出的結(jié)果是1一致的?！纠?-3】用一連續(xù)精餾塔分離苯-甲苯物系，已知進(jìn)料組成.=0.44，要求塔頂組成達(dá)xD=0.9（摩爾分率，上同）。已知物系的平均相對(duì)揮發(fā)度a=2.47,最小回流比R=3,試求此時(shí)m的進(jìn)料狀況參數(shù)q值。解題思路：不通L-L、 V-V，不通,1-q= F FHv-Hf 不通AH4-Vq-1q-1通過(guò)聯(lián)立求解平衡線方程與最小回流比方程，求出x和y

即可。解題過(guò)程:R=七-七=爵-七=3ny=0.75x+0.225my-xy-x qqax 2.47xyq-1+G-1L-1+(2.47-1L2.47x聯(lián)立得：0.75x+0.225=1+147〃q((1.263》-4x0.2045% =0.191x((1.263》-4x0.2045% =0.1911.263土xq 2???y=0.75x0.191+0.225=0.368q 0440.368=-^x0.191-——q 0440.368=-^x0.191-——q-1 q-1T商xq-酒0.368-0.44?.?q= =-0.4070.368-0.191點(diǎn)評(píng)：進(jìn)一步弄清楚進(jìn)料線方程、平衡線方程與最小回流比公式之間的相互關(guān)系。i=jI三三【習(xí)題4-1】某液體混合物含易揮發(fā)組分0.65（摩爾分率，下同），以飽和蒸汽加入連續(xù)精餾塔中，加料量為50成況.h-1i=jI三三(D=41.88,W=8.12,V=167.5,L=125.6,V'=117.5,L'=125.6以上單位均為kmol-h-1)【習(xí)題4-2】一常壓操作的精餾塔用來(lái)分離苯和甲苯的混合物。已知進(jìn)料中含苯0.5（摩爾分率，下同），且為飽和蒸汽進(jìn)料。塔頂產(chǎn)品組成為0.9，塔底產(chǎn)品組成為0.03，塔頂為全凝器，泡點(diǎn)回流。原料處理量為10血.h-1，系統(tǒng)的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5,回流比是最小回流比的1.166倍。試求：⑴塔頂、塔底產(chǎn)品的流率；⑵塔釜中的上升蒸汽流率；⑶塔頂?shù)诙K理論板上升蒸汽的組成。D=5.4,W=4.6,V，=7.15,以上單位均為kmol-h-1,.*=0.82）【習(xí)題4-3】某二元混合物含易揮發(fā)組分0.4（摩爾分率，下同），