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恒沸精馏理论板的计算例题

Rmin xD − y M S 1 x D − ye 0.999 − 0.959 = = = = 0.338 ye − xe yM S 1 − xM S 1 0.959 − 0.8412
xe = xM S 1 = xM1 + xM s = 0.0271 + 0.8141 = 0.8412
由 xS 1 − yS1 相图查出相应的 yM = ye = 0.959 。
釜的出料量、理论板数。
x fi 组分名称 0.146 水(1) 四氢呋喃(2) 0.854 0 呋喃(S)
新恒沸物(S1 )组成
xW
0.001 0.999 0
0.0438 0.001 0.9552
解: ⑴求解恒沸剂呋喃用量
1
S1 ( 1组分与S形成恒沸物)
F(原料液组成)
M
S
2
S =F⋅
MF = 100 × 4.381 = 438.1kmol / h SM
x M1
100 × 0.146 = 0.0271 = = S + F 100 + 438.1
F ⋅ x F1
xM 2
100 × 0.854 = = = 0.1587 S + F 100 + 438.1
S 438.1 = = = 0.8141 S + F 100 + 438.1
F ⋅ x F2
xM S
γ 1 p10 0.0477 = 2.725 α 12 = ⋅ 0 = 16.48 × 0.27 γ 2 p2
αS2
0 γ S pS 0.991 = ⋅ 0 = 1.045 × = 3.84 0.27 γ 2 p2
α 22 x2 y2 = α12 x1 + α 22 x2 + α S 2 xS
1× 0.60 = = 0.284 2.725 × 0.0175 + 1× 0.60 + 3.84 × 0.3825
W L y = x − xW = 1.42 x − 4.24 × 10 −3 V V
(11)理论板数的求解 由 xS1 − yS1 相图、操作线方程,作图求得理论板数。 精馏段理论板数8块,N=17块(包括塔釜)
x1 = Cx S = 0.0458 × 0.3825 = 0.0175
x 2 = 1 − ( x1 + x S ) = 1 − (0.3825 + 0.0175) = 0.60
利用伍尔(Wohl)方程计算
γ1 = 16.48 γ2
γS = 1.045 γ2
γ1 γS 、 γ2 γ2
求出 α S 2 和 α12
S1 = M
xM1 − xW1 xS 11
0.0271 − 0.001 = 538.1× = 328.1kmol / h − xW1 0.0438 − 0.001
= 538.1× 0.0438 − 0.0271 = 210kmol / h 0.0438 − 0.001
W =M
xS 11 − xM1 xS11 − xW1
y S1 = 1 − y2 = 0.716
xS1 y S1
0 0
0.1
0.2
0.3 0.616
0.4 0.716
0.5 0.797
0.6 0.8535ห้องสมุดไป่ตู้
0.7 0.9014
0.8 0.9411
0.9 0.9736
1 1
0.289 0.478
(7)将对应的
xS 1 − yS 1 列表作出对应的相图。
(8)最小回流比得求取
⑵计算塔顶和塔釜的量 按物料衡算式:
M = F + S = S1 + W
…………..(1)
MxM1 = S1xS 11 + WxW1 …………..(2)
M = D +W
(3)代入(2)式得到:
…………..(3)
S1 = M
xM1 − xW1 xS 11 − xW1
W =M
xS 11 − xM1 xS 11 − xW1
⑶计算常数C
x1 0.0438 C= = = 0.0458 x S 0.9552
⑷饱和蒸气压的求算 呋喃作为恒沸剂,加入后呋喃与水形成新的恒沸物,恒沸温 度30.5℃,各组分饱和蒸汽压:
p
0 1 =0.477atm,
0 p2
=0.27atm,
p
0 S
=0.991atm
0.1、 0.2、 0.3.........、 0.8、 0.9、 1.0 ) ,根据 xS = (5)假设 xS1为(0.0、
举例:水(1)和四氢呋喃(2)的二元体系为恒沸物,恒沸温 度为63.4℃,呋喃(S)作为恒沸剂,加入后呋喃与水形成新的 恒沸物(S1),恒沸点温度30.5℃。四氢呋喃和水二元体系作为 原料液进料量F=100kmol,端值常数A12=1.068、A21=0.42、 A1S=1.95、AS1=2.59、A2S=0、AS2=0。求恒沸剂用量、塔顶和塔
1 xS 1 1+ C
求解得到 xS ,然后根据 x1 = CxS 求解得到 x1 ,接着根据
x2 = 1 − ( x1 + xS ) 得到
x 2 。根据
求得y2,再按 y S 1 = 1 − y2
α 22 x2 y2 = α12 x1 + α 22 x2 + α S 2 xS
(6)以xs1=0.4为例介绍一下如何计算xs,x2,y2,ys 1 1 xS = x S1 = × 0.4 = 0.3825 1+ C 1 + 0.0458
S1
操作回流比取最小回流比的1.5倍。
R = 1.5Rmin = 1.5 × 0.338 = 0.509
(9)精馏段与提馏段汽液量 精馏段汽液量
L = DR = S1⋅ R = 328.1× 0.509 = 165kmol / h
V = (R + 1)D = (R + 1)S1 = (1 + 0.509)× 328.1 = 495kmol / h
进料状态为泡点进料,这样提馏段汽液量为
V = V = 495kmol / h
L = (S + F ) + L = (100 + 438.1) + 165 = 703kmol / h
(10)操作线方程的求取 精馏段操作线方程 R W y= x+ xW = 0.377 x + 0.66 R +1 R +1 提馏段操作线方程
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