用一常压操作的连续精馏塔 分离含苯为0.44(摩尔分数 下同)的苯一甲苯混合液 要求塔顶产品中含苯不低于0.975

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用一常压操作的连续精馏塔,分离含苯为0.44(摩尔分数,下同)的苯一甲苯混合液,要求塔顶产品中含苯不低于0.975,塔底产品中含苯不高于0.0235。操作回流比为3.5。试用图解法求以下两种进料情况时的理论板层数及加料板位置。

热搜:单位阶跃函数除了在t=0处不连续,其余都是连续的

答案解析

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  • 温度为20℃的冷液进料
    ①利用平衡数据,在直角坐标图上绘平衡曲线及对角线,如例5—5附图1所示。在
    图上定出点a(xD,xD)、点e(xF,xF)和点c(xW,x
    W)三点。
    ②,在y轴上定出点b。连ab,即得到精馏段操作线。
    ③先按下法计算q值。原料液的汽化热为:
    r=0.44×389×78+0.56×360×92=31900(kJ/kmol)
    由苯一甲苯溶液的t-y-z图查出进料组成xF=0.44时溶液的泡点为93℃,。由附录查得在56.5℃下苯和甲苯的比热容为1.84kJ/(kg·℃),故原料液的平均比热容为:
    cp=1.84×78×0.44+1.84×92×56=158kJ/(mol·℃)
    所以


    再从点e作斜率为3.76的直线,即得q线。q线与精馏段操作线交于点d。
    ④连cd,即为提馏段操作线。
    ⑤自点a开始在操作线和平衡线之间绘梯级,图解得理论板层数为11(包括再沸器),自塔顶往下数第五层为加料板,如例5—5附图1所示。

    $(2)气液混合物进料①与上述的①项相同;
    ②与上述的②项相同;①和②两项的结果如例6—5附图2所示。

    ③.由q值定义知,q=1/3,故
    过点e作斜率为-0.5的直线,即得q线。g线与精馏段操作线交于点d。
    ④连cd,即为提馏段操作线。
    ⑤按上法图解得理论板层数为13(包括再沸器),自塔顶往下的第7层为加料板,如例6—5附图2所示。
    由计算结果可知,对一定的分离任务和要求,若进料热状况不同,所需的理论板层数和加料板的位置均不相同。冷液进料较气液混合进料所需的理论板层数为少。这是因为精馏段和提馏段内循环量增大的缘故,使分离程度增高或理论板数减少。