每小时将15000Kg含苯40%(质量)和甲苯60%的溶液,在连续精馏塔中进行分离,要求釜残液中含苯不高于2%,塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%,试求馏出液和釜残液的流量及组成,以摩尔流量和摩尔分率表示。

步骤 1：计算进料组成
根据题目中给出的进料组成，苯的质量分数为40%，甲苯的质量分数为60%。苯的分子量为78，甲苯的分子量为92。因此，进料组成可以表示为：
\[ X_F = \frac{0.40/78}{0.40/78 + 0.60/92} = 0.44 \]

步骤 2：计算釜残液组成
题目要求釜残液中含苯不高于2%，因此釜残液组成可以表示为：
\[ X_W = \frac{0.02/78}{0.02/78 + 0.98/92} = 0.0235 \]

步骤 3：计算原料液的平均分子量
根据进料组成，原料液的平均分子量可以表示为：
\[ M_F = 0.44 \times 78 + 0.56 \times 92 = 85.8 \]

步骤 4：计算原料液流量
根据题目中给出的原料液质量流量，原料液流量可以表示为：
\[ F = \frac{15000}{85.8} = 175.0 \text{ Kmol/h} \]

步骤 5：计算馏出液流量
根据题目中给出的苯的回收率，馏出液流量可以表示为：
\[ D = \frac{0.971 \times 175 \times 0.44}{0.44} = 80.0 \text{ Kmol/h} \]

步骤 6：计算釜残液流量
根据物料平衡方程，釜残液流量可以表示为：
\[ W = F - D = 175.0 - 80.0 = 95.0 \text{ Kmol/h} \]

步骤 7：计算馏出液组成
根据物料平衡方程，馏出液组成可以表示为：
\[ X_D = \frac{FX_F - WX_W}{D} = \frac{175 \times 0.44 - 95 \times 0.0235}{80} = 0.935 \]