化工原理精餾操作型問(wèn)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(shì)。 W D x x W V L V L 、 、 、 、 、 、 ? ?解：據(jù)題 不變，R 增大，共已知 8 個(gè)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(shì)。(1) 的變化趨勢(shì)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(shì)分析 W D x x 、利用 M-T 圖解法分析 的變化趨勢(shì) W D x x 、可先假設(shè) xD 不變，則 也不變，結(jié)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(shí)線，下同)，可知要完成新工況下的分離任務(wù)所需的理論板數(shù)比原來(lái)的要少

3、(記為 N 減小)，不能滿足 N 不變這個(gè)限制條件，因此“xD 不變”的假設(shè)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(guān)系得 xW 減小，其結(jié)果如圖 1-2 所示。結(jié)論： ? ? W D x x 、2 某分離二元混合物的精餾塔，因操作中的問(wèn)題，進(jìn)料并未在設(shè)計(jì)的最佳位置，而偏下了幾塊板。若 均同設(shè)計(jì)值，試分析 的變化趨勢(shì)(同原設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)條件， ? 、 、 、 、 、 、 N V R q x F ? F因此可分析 等的變化趨勢(shì)。 W D x x 、(1) 的變化趨勢(shì)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(shì)分析 W D x x 、3。換句話說(shuō)，上述提餾段操作線的作法有問(wèn)題，應(yīng)換成利用點(diǎn) 及提餾段斜率 來(lái) 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(jìn)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。現(xiàn)再來(lái)分析一下圖 3-3 是否能滿足 N1、N2 不變。顯然對(duì)精餾段，新、舊二操作線相交，因此能滿足 N1 不變，但對(duì)提餾段，若僅分別從點(diǎn) d 或 出發(fā)畫梯級(jí)，則新工況下的梯級(jí)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(gè)要求。因?yàn)楦淖児r后，原來(lái)的最佳加料位置，新工況下已不是最佳，因此作提餾段梯級(jí)時(shí)不應(yīng)從點(diǎn) 出發(fā)，

7、而應(yīng)在點(diǎn) 前就開(kāi)始，較詳細(xì)的示意結(jié)果如圖 3-4 所示，圖 d? d?N=8，N1=3，N2=5，可見(jiàn)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(jié)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(diǎn)是繁瑣。若結(jié)合塔板分離能力進(jìn)行分析，則較為簡(jiǎn)單，分析方法如下；因?yàn)?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(jié)合 xF 不變，xD 增大、xW 增大。物料衡算考核同上。結(jié)論：xD 增大、xW 增大。討論：將本題結(jié)果與例 1 作一下比較，可見(jiàn)同樣是 R 增大，但由于使 R 增大的手段不一樣，操作結(jié)果也不一樣(請(qǐng)參見(jiàn)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(shuō)明：題 1、2 同樣可用考察塔板分離能力的方法進(jìn)行