化工原理作业和练习题

②直接蒸汽加热 图解理论板的方法步骤同上,但需注意xW=0.0172是在x轴上而不是对角线上,如本题附图所示。此情况下共需理论板7层,第4层理论板进料。

计算结果表明,在保持馏出液中易挥发组分收率相同条件下,直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意,直接蒸汽加热时再沸器不能起一层理论板的作用。

作业题4.在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5(苯的摩尔分数,下同)苯—甲苯混合液,

其流量为100 kmol/h。已知馏出液组成为0.95,釜液组成为0.05,试求(1)馏出液的流量和苯的收率;(2)保持馏出液组成0.95不变,馏出液最大可能的流量。

解:(1)馏出液的流量和苯的收率

x?xW0.5?0.05qn,D?qn,FF?100?kmolh?50kmolhxD?xW0.95?0.05

?A?qn,DxDqn,FxF?100%?50?0.95?100%?95%

100?0.5(2)馏出液的最大可能流量

当ηA=100%时,获得最大可能流量,即

qn,FxF100?0.5qn,Dmax??kmol/h ? 52.63 kmol/h

xD0.95作业题5.在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h,其组

成为0.45(易挥发组分A的摩尔分数,下同),饱和液体进料,要求馏出液中易挥发组分的回收率为96%,釜液的组成为0.033。试求(1)馏出液的流量和组成;(2)若操作回流比为2.65,写出精馏段的操作线方程;(3)提馏段的液相负荷。

解:(1)馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算,可得

qn,DxD?0.96qn,FxF?0.96?100?0.45kmol/h?43.2 kmol/h qn,WxW??1?0.96??100?0.45kmol/h?1.8 kmol/h

qn,W?1.8kmol/h=54.55 kmol/h 0.033qn,D?qn,F?qn,W??100?54.55?kmol/h=45.45 kmol/h xD?

(2)精馏段操作线方程

xR2.650.9505y?x?D?x??0.726x?0.2604

R?1R?13.653.65(3)提馏段的液相负荷

43.2?0.950545.45

qn,L??qn,L?qqn,F?Rqn,D?qn,F??2.65?45.45?100?kmol/h?220.4 kmol/h

作业题7.在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h,要求

馏出液中易挥发组分的收率为94%。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238;q线方程为y = 2-3x。试求(1)操作回流比及馏出液组成;(2)进料热状况参数及原料的总组成;(3)两操作线交点的坐标值xq及yq;(4)提馏段操作线方程。

解:(1)操作回流比及馏出液组成 由题给条件,得

xDR?0.238 ?0.75及

R?1R?1解得 R = 3,xD = 0.952

2)进料热状况参数及原料液组成 由于

xq??3及F?2 q?11?q解得 q = 0.75(气液混合进料),xF = 0.5

(3)两操作线交点的坐标值xq及yq 联立操作线及q线两方程,即

y?0.75x?0.238 y?2?3x

解得 xq = 0.4699及yq = 0.5903

(4)提馏段操作线方程 其一般表达式为

y??qn,L?qn,V?x??qn,Wqn,V?xW

式中有关参数计算如下:

?Aqn,FxF0.94?50?0.5qn,D??kmol/h?24.68kmol/h xD0.952qn,W?qn,F?qn,D??50?24.68?kmol/h = 25.32 kmol

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