化工原理精餾操作型問題題解

1、11 一操作中的精餾塔，若保持 不變，增大回流比 R，試分析 D q x F 、 、 、 F的變化趨勢。 W D x x W V L V L 、 、 、 、 、 、 ? ?解：據(jù)題 不變，R 增大，共已知 8 個條件，因此可分析 等的變化 ? 、 、 、 、 、 、 1 F N N D q x F W D x x 、趨勢。(1) 的變化趨勢分析 W V L V L 、 、 、 、 ? ?? ? ??? ? ???? ?? ? ? ?

2、?? ? ? ?? ? ?? ?不變 D F WF q V VqF L LD R VRD L) 1 () 1 ((2) 的變化趨勢分析 W D x x 、利用 M-T 圖解法分析 的變化趨勢 W D x x 、可先假設 xD 不變，則 也不變，結合 R 增大，作出新工況下的二操作線，如圖 W Dx Fx x / ) ( D F W ? ?1-1 所示的二虛線(原工況為實線，下同)，可知要完成新工況下的分離任務所需的理論板數(shù)比原來的要少

3、(記為 N 減小)，不能滿足 N 不變這個限制條件，因此“xD 不變”的假設并不成立，但已不難推知：若要滿足 N 不變，必有 xD 增大，又從物料衡算關系得 xW 減小，其結果如圖 1-2 所示。結論： ? ? W D x x 、2 某分離二元混合物的精餾塔，因操作中的問題，進料并未在設計的最佳位置，而偏下了幾塊板。若 均同設計值，試分析 的變化趨勢(同原設計時相比)。 V R q x F ? 、 、 、 、 F W D x x W

4、V L V L 、 、 、 、 、 、 ? ?解：根據(jù)已知條件， 不變，精餾段理論板數(shù) N1 增大，也已知 8 個條件， ? 、 、 、 、 、 、 N V R q x F ? F因此可分析 等的變化趨勢。 W D x x 、(1) 的變化趨勢分析 W V L V L 、 、 、 、 ? ?? ? ??? ? ???? ? ?? ?? ?? ?? ? ? ?不變不變不變不變不變qF L LD V LD F WR V DF q V V)

5、1 /() 1 ((2) 的變化趨勢分析 W D x x 、3。換句話說，上述提餾段操作線的作法有問題，應換成利用點 及提餾段斜率 來 b d b d b d ? ? ? ? ? ? 、 、 d? V L ? ?/畫。? ? ? ? ? ? V W V L / 1 /從而新工況下提餾段的操作線如圖 3-2 虛線 所示，可知所需 N 減小，進一步可推知在現(xiàn) N 不變 b d ? ?情況下，將有 xD 增大。再根據(jù) xD 增大、R(或 )

6、增大、 增大畫出新工況下的二操作線，如圖 3- V L/ V L ? ?/3 所示，可知 xW 增大?，F(xiàn)再來分析一下圖 3-3 是否能滿足 N1、N2 不變。顯然對精餾段，新、舊二操作線相交，因此能滿足 N1 不變，但對提餾段，若僅分別從點 d 或 出發(fā)畫梯級，則新工況下的梯級數(shù)要少，但這并不意味 d?著新 工況下滿足不了 N2 不變這個要求。因為改變工況后，原來的最佳加料位置，新工況下已不是最佳，因此作提餾段梯級時不應從點 出發(fā)，

7、而應在點 前就開始，較詳細的示意結果如圖 3-4 所示，圖 d? d?N=8，N1=3，N2=5，可見新、舊工況下 N、N1、N2 不變。物料衡算考核：D 減小、W 增大、xD 增大、xW 增大能滿足W Dx Fx x / ) ( D F W ? ?結論：xD 增大、xW 增大。從本題的分析情況看，上述反證法的主要缺點是繁瑣。若結合塔板分離能力進行分析，則較為簡單，分析方法如下；因為 增大、 增大、N1 不變、N2 不變，所以精餾段 V

8、 L/ V L ? ?/的分離能力提高、提餾段的分離能力下降，結合 xF 不變，xD 增大、xW 增大。物料衡算考核同上。結論：xD 增大、xW 增大。討論：將本題結果與例 1 作一下比較，可見同樣是 R 增大，但由于使 R 增大的手段不一樣，操作結果也不一樣(請參見例 1)。其原因是例 1 中提餾段的分離能力因 下降而提高，本題中它卻因 V L ? ?/ V L ? ?/增加而下降。說明：題 1、2 同樣可用考察塔板分離能力的方法進行