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精馏习题及答案解析

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若NT→∞,则操作线比平行上移,与相平衡线相交,交点(恒浓点)可能在塔顶处,也可能在q线与平衡线交点处。

假设恒浓点在塔顶,则xD?1,由物料衡算

'FxF?DxD0.4F?0.264Fx???0.185

W0.736F'W'而与进料组成成平衡的液相组成为xe,由相平衡方程

y??xe2.7xe??0.4

1?(??1)xe1?(2.7?1)xe'解得xe=0.198

xe?xW,xe为塔釜残液可能达到的最低浓度,表明恒浓点在塔顶的假设不成立,因此恒浓点在塔釜,塔釜的液相的浓度为xW?xe=0.198,代入物平

'FxF?WxW0.4F?0.736F?0.198x???0.963

D0.264F'D' q线 Xe XF XD X’D

讨论:

(1)当NT→∞时,一定有恒浓点。恒浓点可能出现在塔顶,塔底或进料处,若确定该点,需找到哪点最先达到相平衡状态,可利用相平衡关系和物平关系确定。

(2)本题所求的恒浓点是在特定条件下(F、xF、q、D/F不变)的塔顶和塔底可能达到的最高和最低浓度值,条件变化了,塔顶和塔底谁先达到恒浓点及可能达到的最高和最低浓度值都要发生变化。

例题6.解:(1)F=D+W, FxF?DxD?WxW

1000=D+W,1000×0.5=D×0.9+W×0.1 D=500kmol/h,W=500kmol/h

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(2)工艺要求XD≥0.9,就是说如果采出560 kmol/h,xD至少为0.9,先设xD=0.9 则1000×0.5=560×0.9+WxW 得出xW<0

显然,采出560kmol/h不可行。采出最大极限值是所有轻组分都在塔顶蒸出,即xW=0,也即Dmax=1000×0.5/0.9=555.6kmol/h

(4)当D=535kmol/h时,仍需满足xD≥0.9,xW≤0.1

1000×0.5=535×0.9+W’xW’ 1000=535+W’

解得 W’=465kmol/h,xW’=0.0398

也就是说,塔底轻组分的含量xW’减小了,在相图上比较一下xW’和xW两种情况,泡点进料,可作出精馏段和提馏段操作线,画出后用图解法作理论板数,当xW’

(1) F,q,xD,xW,V’不变,xF减小,R,D应如何变化? (2) F,xF,q,V’不变,D减小,回收率η如何变化?

(3) F,xF,xD,xW,V不变,q由1变大,所需理论板数N如何变化? 解:(1)由于V’不变,得V不变,由全塔物料衡算方程,得

F(xF-xW)=D(xD-xW),所以xF减小,D也减小。而V=(R+1)D,由V不变,D减小,R增加。 或者,可分析如下,进料状况F,q一定,xF减小,假设R不变的话,所需理论板数增加,而由于精馏段板数是一定的,必然导致xD减小,要想是之不变的话,就要使精馏段理论板数不变,就要增大R,使精馏段操作线增大。由V’=V-(1-q)F,V不变,导致D减小。

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精馏习题及答案解析

若NT→∞,则操作线比平行上移,与相平衡线相交,交点(恒浓点)可能在塔顶处,也可能在q线与平衡线交点处。假设恒浓点在塔顶,则xD?1,由物料衡算'FxF?DxD0.4F?0.264Fx???0.185W0.736F'W'而与进料组成成平衡的液相组成为xe,由相平衡方程y??xe2.7xe??0.4
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