题目
例题 68 将 5000kg/h 含乙醇0.4(摩尔分数,下同)和水0.6的混合液在常压连续-|||-精馏塔中分离。要求馏出液含乙醇0.85,釜液含乙醇不高于0.02,求馏出液、釜液的流-|||-量及塔顶易挥发组分的回收率和采出率。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算进料液的平均摩尔质量
乙醇的摩尔质量为 46 kg/kmol，水的摩尔质量为 18 kg/kmol。进料液的平均摩尔质量 ${M}_{F}$ 可以通过以下公式计算：
${M}_{F}={M}_{A}{x}_{F}+{M}_{B}(1-{x}_{F})$
其中，${M}_{A}$ 是乙醇的摩尔质量，${M}_{B}$ 是水的摩尔质量，${x}_{F}$ 是乙醇的摩尔分数。
步骤 2：计算进料液的摩尔流量
进料液的摩尔流量 $F$ 可以通过以下公式计算：
$F=\dfrac {5000}{29.2}$
步骤 3：进行物料衡算
根据物料衡算，可以得到以下两个方程：
$F=D+W$
$F{x}_{F}=D{x}_{D}+W{x}_{W}$
其中，$D$ 是馏出液的摩尔流量，$W$ 是釜液的摩尔流量，${x}_{D}$ 是馏出液中乙醇的摩尔分数，${x}_{W}$ 是釜液中乙醇的摩尔分数。
步骤 4：求解馏出液和釜液的摩尔流量
将已知条件代入上述方程，联立求解得到 $D$ 和 $W$。
步骤 5：计算塔顶易挥发组分的回收率
塔顶易挥发组分的回收率 $\eta$ 可以通过以下公式计算：
$\eta =\dfrac {D{x}_{D}}{F{x}_{F}}$
步骤 6：计算馏出液和釜液的采出率
馏出液采出率 $\dfrac {D}{F}$ 和釜液采出率 $\dfrac {W}{F}$ 可以通过以下公式计算：
$\dfrac {D}{F}=\dfrac {{x}_{F}-{x}_{W}}{{x}_{D}-{x}_{W}}$
$\dfrac {W}{F}=\dfrac {{x}_{D}-{x}_{F}}{{x}_{D}-{x}_{W}}$
乙醇的摩尔质量为 46 kg/kmol，水的摩尔质量为 18 kg/kmol。进料液的平均摩尔质量 ${M}_{F}$ 可以通过以下公式计算：
${M}_{F}={M}_{A}{x}_{F}+{M}_{B}(1-{x}_{F})$
其中，${M}_{A}$ 是乙醇的摩尔质量，${M}_{B}$ 是水的摩尔质量，${x}_{F}$ 是乙醇的摩尔分数。
步骤 2：计算进料液的摩尔流量
进料液的摩尔流量 $F$ 可以通过以下公式计算：
$F=\dfrac {5000}{29.2}$
步骤 3：进行物料衡算
根据物料衡算，可以得到以下两个方程：
$F=D+W$
$F{x}_{F}=D{x}_{D}+W{x}_{W}$
其中，$D$ 是馏出液的摩尔流量，$W$ 是釜液的摩尔流量，${x}_{D}$ 是馏出液中乙醇的摩尔分数，${x}_{W}$ 是釜液中乙醇的摩尔分数。
步骤 4：求解馏出液和釜液的摩尔流量
将已知条件代入上述方程，联立求解得到 $D$ 和 $W$。
步骤 5：计算塔顶易挥发组分的回收率
塔顶易挥发组分的回收率 $\eta$ 可以通过以下公式计算：
$\eta =\dfrac {D{x}_{D}}{F{x}_{F}}$
步骤 6：计算馏出液和釜液的采出率
馏出液采出率 $\dfrac {D}{F}$ 和釜液采出率 $\dfrac {W}{F}$ 可以通过以下公式计算：
$\dfrac {D}{F}=\dfrac {{x}_{F}-{x}_{W}}{{x}_{D}-{x}_{W}}$
$\dfrac {W}{F}=\dfrac {{x}_{D}-{x}_{F}}{{x}_{D}-{x}_{W}}$