第一章精馏讨论课2.doc.doc

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).