9-17 一精馏塔有20块理论板,用来分离苯(B)和四氯化碳(A)的混合液,常压操作,料液含四氯化碳0.6(摩尔分数,下同),要求塔底釜残液中含四氯化碳不高于0.2,试问塔顶产品中四氯化碳含量最高可以达到多少?
苯和四氯化碳的蒸汽压数据如下:
温度(C) 80.02 79.3 78.8 78.5 78 77.6 77.1 76.6
B蒸汽压 101.33 98.8 97.8 97.33 97.06 96.8 96.66
A蒸汽压(kPa) 117.73 113.46 110.80 107.60 105.33 103.20 101.33
X 0 0.132 0.225 0.297 0.405 0.531 0.714 1.00
Y 0 0.153 0.262 0.338 0.430 0.552 0.727 1.00
相对挥发度 1.19 1.16 1.14 1.11 1.09 1.07
解,
首先求汽液平衡关系,汽相用道尔顿分压定律,液相用拉乌尔定律,联立求解可以得到平衡关系,便可以画出y-x图.
层次1:
求出各温度下的相对挥发度,
平均相对挥发度α=(1.19*1.07)1/2=1.13
当回流比增加时,塔顶浓度增加; 回流比最大时为全回流,此时可以应用芬斯克方程:
N=lg[(xD/1-xD)(1-xW/xw)]/lgα=20+1(?)
便可以求得xDmax=0.77
与图解法相比有出入,原因在那里呢?
图解误差; 此处为平均相对挥发度.
问题,(1) 对不对? 有没有道理?
(2) 该结果与进料状态,进料组成和进料位置都没有关系,显然不能完全符合题意.
层次2:
以上浓度只有在进料量为0时才能成立,否则便只有进料而没有出料,便永远不能达到实用要求,以上计算也就没有意义了,对于实际情况,回流比不可能为无穷大,最大值只能是某一个确定值,该值对应于负荷性能图上的上限点,
在回流比确定之后,精馏段操作线的斜率便可确定,若假设进料为泡点进料,则q线也可确定,设F点,则WFD操作线可知,若画阶梯刚好为21块,则所设之F点为正确,此时xD便可求出.
问题,(1) 还需要校核液泛,由物料衡算可以求出D和W,进而可以求出L和V,便可以校核是否液泛,若不液泛,还可以提高R,
(2) 此时的进料位置很有可能于实际情况不符,这又该怎么办呢?
层次 3, 若在层次2中求出的进料位置为第n块板,而实际的进料位置有n+3,n+1和n-1三个,此时你会选择哪一个呢?
若选择n-1块,则提馏段板数比刚才增加,精馏段板数则减少,若仍然用刚才的最大回流比,则xD会比以前减小 (1,F点上移时,xw下降,xD不可能还是刚才的值; 2,若F点下移,则xW变小,xD会变小,这是可能的).
苯和四氯化碳的蒸汽压数据如下:
温度(C) 80.02 79.3 78.8 78.5 78 77.6 77.1 76.6
B蒸汽压 101.33 98.8 97.8 97.33 97.06 96.8 96.66
A蒸汽压(kPa) 117.73 113.46 110.80 107.60 105.33 103.20 101.33
X 0 0.132 0.225 0.297 0.405 0.531 0.714 1.00
Y 0 0.153 0.262 0.338 0.430 0.552 0.727 1.00
相对挥发度 1.19 1.16 1.14 1.11 1.09 1.07
解,
首先求汽液平衡关系,汽相用道尔顿分压定律,液相用拉乌尔定律,联立求解可以得到平衡关系,便可以画出y-x图.
层次1:
求出各温度下的相对挥发度,
平均相对挥发度α=(1.19*1.07)1/2=1.13
当回流比增加时,塔顶浓度增加; 回流比最大时为全回流,此时可以应用芬斯克方程:
N=lg[(xD/1-xD)(1-xW/xw)]/lgα=20+1(?)
便可以求得xDmax=0.77
与图解法相比有出入,原因在那里呢?
图解误差; 此处为平均相对挥发度.
问题,(1) 对不对? 有没有道理?
(2) 该结果与进料状态,进料组成和进料位置都没有关系,显然不能完全符合题意.
层次2:
以上浓度只有在进料量为0时才能成立,否则便只有进料而没有出料,便永远不能达到实用要求,以上计算也就没有意义了,对于实际情况,回流比不可能为无穷大,最大值只能是某一个确定值,该值对应于负荷性能图上的上限点,
在回流比确定之后,精馏段操作线的斜率便可确定,若假设进料为泡点进料,则q线也可确定,设F点,则WFD操作线可知,若画阶梯刚好为21块,则所设之F点为正确,此时xD便可求出.
问题,(1) 还需要校核液泛,由物料衡算可以求出D和W,进而可以求出L和V,便可以校核是否液泛,若不液泛,还可以提高R,
(2) 此时的进料位置很有可能于实际情况不符,这又该怎么办呢?
层次 3, 若在层次2中求出的进料位置为第n块板,而实际的进料位置有n+3,n+1和n-1三个,此时你会选择哪一个呢?
若选择n-1块,则提馏段板数比刚才增加,精馏段板数则减少,若仍然用刚才的最大回流比,则xD会比以前减小 (1,F点上移时,xw下降,xD不可能还是刚才的值; 2,若F点下移,则xW变小,xD会变小,这是可能的).
