大学课件-化工原理-精馏讨论课

第6章蒸馏习题课讨论题某车间用一连续精馏塔，分离含苯0.4（摩尔分率，下同）的苯-甲苯混合液，进料量为100kmol/h，进料状态为汽、液混合进料，其中含液体量为80%。该塔在塔顶、塔底分别得含苯0.97和含甲苯0.97的产品。现在精馏段某一板上取样分析，获得上升蒸汽的组成为0.82，下降液体的组成为0.7，并测得该板EmV＝0.65，若该塔在最佳位置进料，操作条件下，α=2.47，试求：1.qnD、qnW＝？；2.R＝？，该条件下的Rmin＝？；3.若Np＝20块，求该塔ET；4.qnV、qnL和q′nV、q′nL；5.为减小物耗，欲将釜液中苯含量降为0.5%，①在操作上应采取什么措施，再沸器热负荷变化百分数；②若对塔实施改造，应增加多少块实际板（效率同上）；③每年多回收苯多少吨；④塔两端哪些参数会发生变化，如何变化，有何问题解题思路：1.qnD，qnW＝？联立全塔物料衡算式可求解：hkmolqqqnDnFnW/64.602.R，Rmin求取回流比的途径：hkmolqxxxZqnFWDWFnD/36.3903.097.003.04.0100①nDnLqqR未知②R=（1.2~2）Rmin未给111RxxRRyDnn③若xn、xD、yn+1已知，则R可求65.011nnnnmVyyyyE5.3R由题意，精馏段某板：xn，yn，EmVn已知852.07.047.117.047.2)1(1*nnnxxy由平衡方程将yn，y*n，代入解得：yn＋1＝0.76将yn＋1，xn，xD代入精馏段操作方程解得：3.若该塔有实际板20块，求该塔的总板效率PTNNERmin＝？eeeDxyyxRmin2418.04.018.08.011qqFqqxxqZxqqyxxxxy47.1147.2)1(178.1minR解得：xe＝0.356ye＝0.577∴精馏段操作方程提馏段操作方程相平衡方程求N，可采用的方法：①逐板计算法②图解法0116.0388.13.15603.064.603.15621747.147.2217.0777.048.497.0148.348.311nnnnnnnnnxxyyyxxxy%5520112TE求得N=12（包括釜）24qqxyq线方程xq=0.3744.精馏段、提馏段的汽相和液相流率hkmolqqqqnFnLnL/8.2171008.076.137'hkmolqqqqnFnVnV/1.157)1('hkmolqqqhkmolRqqnDnLnVnDnL/12.177/76.13736.395.3①在操作上应采取什么措施，再沸器热负荷变化百分数R↑因为分离要求改变，所以qnD、qnW变化图解法或简捷法试差求解R’5.为减小物耗，欲将釜液中苯含量降为0.5%，hkmolqhkmolqqqqqnDnWnWnDnWnD/9.40/1.59005.097.04.0100100注意：操作线发生变化R’=6.5图解试差：N＝12,xD＝0.97,xw＝0.005,q＝0.8,ZF＝0.4,α=2.47图解程序再沸器热负荷变化百分数：nFnDnFnDnVnVRRqqqRqqqRqq)1()1()1()1('''''原hkmolqqRqqnFnDnV/12.1571002.05.436.39)1()1(原hkmolqqRqqnFnDnV/75.2861002.05.79.40)1()1(%5.821.1571.15775.286''''原原nVnVnVRRRqqq再沸器热负荷变化百分数：②若对塔实施改造，应增加多少块实际板（效率同上）图解、逐板计算注意：xW→xW’可见，提高R，不经济。为此，应提高N，即需要改造塔图解程序图解：xD＝0.97,xw＝0.005,R=3.5,q＝0.8,ZF＝0.4,α=2.47N＝15（包括釜）2655.0115pN增加6块实际板原底部带出易挥发组分：qnWxw现底部带出易挥发组分：q'nWx’w多回收苯：qnWxw-q'nWx’w④塔两端哪些参数会发生变化，如何变化，有何问题∵xW↓∴釜温↑→再沸器△tm↓→ΦR↓→提高加热蒸气P若ΦR↓→q'nV↓→qnV↓→R↓→xD↓xW↑③每年多回收苯多少吨注意：每年按8000小时计算1、当原料组成，料液量，压力和最终温度相同，则二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏的结果比较是：①馏出液组成（平均）为简单蒸馏_____平衡蒸馏；②釜液组成为简单蒸馏_____平衡蒸馏；③馏出液占料液的分率为简单蒸馏_____平衡蒸馏；2、已知某精馏塔操作参数为qnF，ZF，q，R，xD，xW，现qnF，q不变，ZF↓，要求xD，xW满足原分离要求，则：qnD_____，qnW_______，R_________。（↑,↓,不变,不确定）3、精馏操作中，若qnF，ZF，q，qnD，qnW不变，增大R，则精馏段液气比qnL/qnV_______，提馏段液气比q‘nL/q’nV_______，xD______，xW_______（↑,↓,不变,不确定）4、连续精馏塔操作时，增大加热蒸汽用量，而回流液流量和进料条件（qnF，ZF，q）不变，则qnL/qnV_______，xD______，xW_______（↑,↓,不变,不确定）解解5、直接蒸汽加热适用于________物系，与间接蒸汽加热比较：（1）qnD/qnF，ZF，q，R，xD相同时，N直___N间,xW直___xW间；（2）qnF,ZF,q,R,xD,xW相同时,N直___N间,(qnD/qnF)直___(qnD/qnF)间；6、精馏塔设计时，采用的参数（qnF，ZF，q，R，xD，qnD）均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量_______，塔内实际上升蒸汽量_______，精馏段液气比_______，所需理论塔板数_________（↑,↓,不变,不确定）。xwydZfx－yt泡点线露点线∵最终温度相同，∴（最终）釜液组成相同re21WDWnnn2211xnxnxnWDWW2211xxxxnnDWD→nVnLnFqqqWnLDnVFnFxqyqZqWDWFnFnVxyxZqq→∵xdyd∴1WDnnnFnVqqre2、由WDWFnFnDxxxZqqqnF，q不变，ZF↓，要求xD，xW满足分离要求，则：qnD↓，qnW↑，R↑re