《化工原理教学资料》习题6taolun

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1、求回流比1、分离苯一甲苯的精锚塔有10块塔板，总板效率为0.6,泡点液相进料，进料量为100kmol/h,其浓度xF二0.175,要求塔顶产品浓度为0.85,塔釜浓度为0.1（均为苯的摩尔分率）。相对挥发度为2.46o试讨论下述几种情况：（1）该塔的操作冋流比R为多少？有儿种解法？试对这儿种解法进行比较。（2）用该塔将塔顶产品浓度提高到0.99是否可存？若将塔顶产品浓度提高到0.88,可采取何种措施？对其中较好的一种方案进行定性和定量的分析。（3）当塔顶产品浓度为0.85吋，最小回流比为多少？若塔顶冷凝水供应

2、不足，回流比只能为最少回流比的0.9倍，该塔还能操作吗？（4）若因回流管堵塞或回流泵损坏，使回流比为0,此时塔顶、塔釜的组成及流量分别为多少?（设塔板效率不下降）。(R=5.7；不可能，措施：（1）加大回流比；⑵改变进料状态，使q〉l；（3）增加理论板数或加分凝器;Rmin=3.02,能；xd二0.234,xw二0.1)解：（1）求操作回流比方法一：用芬斯克方法和吉利兰关联图求取(xD-xwy〔0.850.9)(1-力m)lg[0A50.1)lgalg2.46=4.37（包括塔釜）N=N卩正。=10x60%

3、+l=7N_N•7-437min=/f=0.329N+l7+1由吉利兰关联图查得:R-R.=0.39R+l对苯-甲苯溶液，a=246,汽液平衡方程为尸普胃泡点进料，q=o联立求解兀=0.175与汽液平衡方程，可得q线与平衡线的交点坐标Xq=0.175，儿/=0.34，于是最小回流比为:0.85-0,34"0.34-0.175=3.09求得R=5・7方法二：逐板试差法设r=5.7,精镭段操作线），=也"2兰=0.85兀+0.1276.76.7提憎段操作线y=-x--xvv由于衡算得D=lOOkmol/h,VV

4、=900koml/liL=/?D=5.7x100=570kmol/hz；=厶+qF=570+1000=I570kmolfhV=V*=(/?+1)7)=6.7x100=670kmol!h所以操作线方程为：y=^22x_222x0.1=2.34.V-0.134-670670逐板试差,"和=0.97,计算结果如下塔板序号汽相组成y液相组成兀10.8500.69720.7190.51030.5610.34240.4180.22650.3000.16060.2400.11070.1230.054所以第6块板为加料板，理

5、论板数为NT=7o假设人=5.7成立。方法三：图解试差法求冋流比。(略)(2)%=0.99不能实现。从塔釜&w=0.1)开始在对角线和平衡线之间作7个梯级(全回流)，得到塔顶最大浓度，若此浓度^Dmax>0.99,则卩=0.99可以实现。实际上兀6认<0.99,所以该塔不能得到0.99的塔顶产品。使xd=0-88是可能的。因为此时所需要的最少理论板数/I-®'f0.880.9)lg1・V~XDxv)<0.120.1Jlgalg2.46lg=4.66即全回流量最少理论板数为5块，而现有7块板，所以达到X。=0

6、.88是可能的。采取的措施可以是：①加大回流比；②改变时料热状况，使q>l,使所需理论板数减少；③增加理论板数或加分离器。(2)泡点进料0.852.46(1-0.85)1_3()20.1751-0.175一、•■当/?=0.97?min=0.9x3.02=2.72,能操作，但塔顶产品的浓度将降低，因为心m是针对一定的分离要求而言的，产品浓度要求降低，最小回流比的数值也变小。(3)当/?=(),该塔变为吸有提馅段的精啊塔。此时提啊操作线将变化:斜率FF1000“—=77—==1.49V*(/?+l)D6.7x1

7、000W=F-D=1000-670=330kmol/h所以操作线方程代入数据得：平衡线方程q线方程FWy——x•wwy=1.49x一0.49g2.46xy=l+1.46xx=0」75(2)⑶方法一：根据没停回流前提饰段理论板数为1块，联立求解式（1）、（2）和（3）,用试差法求得兀*=（）」0,xD=0.234o方法二：用图解试差法『①初设m值，可确定C点（m,»）；②由点c及斜率等于1.49可确定操作线cb,b点是操y・b作线cb与垂线”=0.175的交点；③在操作线cb与平衡线间梯级，若从c到b所得梯级数

8、恰好等于原来的提锚段理论板数，则所设切,正确，即过b点作水平线作对角线交点d,即为回流比为零时塔顶产品的浓度。④若第③步中所作的梯级数不等于原来的数目，则需要重新假定切，由上述图解试差法可求得xw,=0.10,“=0.2342、（分凝器）一分离苯一甲苯的精僧塔，按以下三种方式冷凝（图（a）（b）（c））o塔顶第一板上升蒸气浓度为含苯0.8（摩尔分率），回流比均为2。（1）采用全凝器冷凝，在塔顶及回流