精馏习题

例3. 有两股苯-甲苯混合液,摩尔流量比为1:3,组 成依次为0.6和0.3(苯摩尔分率,下同),进料状态分 别为饱和蒸汽和饱和液体,分别从适宜位置加入精馏塔 中进行分离。要求塔顶产品组成为0.9,塔底产品组成 为0.05。在操作条件下两组份的相对挥发度为2.47, 试求:该精馏过程的最小回流比Rmin。 add

c【解】本题为求复杂塔的最小回流比Rmin。最小回流比所对应的操作线与平衡线交点可能为夹紧点,只是夹紧点的位置不同,如本题附图所示,夹紧点可能出现在点d1或点d2。简单的处理方法是分别按操作线ad1和cd2求出最小回流比Rm1和Rm2,然后比较它们的大小,其中的大值即为所求的最小回流比。

⑴作线ad1求最小回流比Rm1,因饱和蒸汽进料,故:

Rm1?xD?yq1xD?xF10.9?0.6?xq12.47xq1????0.6yF1?xF1?yq1?xq1xF1?xq10.6?xq11?(??1)xq11?1.47xq1 解得 xq1=0.378

Rm1?0.9?0.6?1.3510.6?0.378

⑵ 依操作线cd2求最小回流比Rm2 操作线cd2的斜率为

LV33?L?qF?qFV?(1?q)F?(1?q)F111221112?2L?FV?F ( 因q1=0, q2=1 )

1211Rm2DF1?3?yF2?xWL3Rm2D?F2??V3(Rm2?1)D-F1(Rm2?1)DF1?1xF2?xW其中

(因F2/F1=3)

yF2?故

?xF2?2.47?0.3?0.5141?(?-1)xF21?1.47?0.3

RD/F?3?0.514?0.05?1.856(R?1)D/F?10.3?0.05m21m21 (a)

上式中D/F1可由全塔物料衡算求得,即

F1xF1+F2xF2=DxD+Wxw=DxD+(F1+F2-D)xw

由上式整理得:

?Fx?(1?F)xxFDFF?FxD?x221F211WW0.6?3?0.3?(1?3)?0.050.9?0.05 ?1.529 ?1.529Rm2?3?1.8561.529(Rm2?1)?1将D/F值代入式(a)得:

解得:Rm2=1.542因Rm2>Rm1,故该精馏过程的最小回流比为1.542。

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