题目
某二元混合物,进料量为 100 kmol/h , xF = 0.6 ,要求塔顶 xD 不小于 0.9 ,则塔顶最大产量为 ()。A. 、 60 kmol/hB. 、 66.7 kmol/hC. 、 90 kmol/hD. 、 100 kmol/h
某二元混合物,进料量为 100 kmol/h , xF = 0.6 ,要求塔顶 xD 不小于 0.9 ,则塔顶最大产量为 ()。
A. 、 60 kmol/h
B. 、 66.7 kmol/h
C. 、 90 kmol/h
D. 、 100 kmol/h
题目解答
答案
B. 、 66.7 kmol/h
解析
考查要点:本题主要考查精馏过程中物料平衡的应用,以及如何确定塔顶最大产量的条件。
解题核心思路:
塔顶最大产量对应的是塔顶产品中轻组分浓度最低(即xD取最小允许值0.9)且塔底轻组分浓度趋近于0的情况。此时,进料中的轻组分全部进入塔顶产品,通过物料守恒即可求解。
破题关键点:
- 极限条件:当xD取最小允许值时,塔顶产量最大。
- 物料守恒:进料轻组分总量等于塔顶轻组分总量(塔底轻组分忽略不计)。
步骤1:明确极限条件
题目要求xD ≥ 0.9,因此塔顶产量最大的情况是xD = 0.9,且此时塔底轻组分浓度xW趋近于0。
步骤2:建立物料平衡方程
进料中轻组分总量为:
$x_F \cdot F = 0.6 \cdot 100 = 60 \, \text{kmol/h}$
塔顶轻组分总量为:
$x_D \cdot D = 0.9 \cdot D$
塔底轻组分总量为:
$x_W \cdot W \approx 0 \cdot W = 0$
根据物料守恒:
$x_F \cdot F = x_D \cdot D + x_W \cdot W$
代入已知条件得:
$60 = 0.9D$
步骤3:求解塔顶产量
$D = \frac{60}{0.9} = 66.7 \, \text{kmol/h}$