题目
浓度 20%的羟丙哌嗪酒石酸盐,以每小时 l0000 kg 的流速进入一高效蒸发器。浓缩至50%后,放入结晶罐,上层的饱和溶液 (37.8℃时,溶解度0.6kg羟丙哌嗪酒石酸盐/kg水)进行循环进行循环 (见附图),求物料流速 (M、R)。 (2011年真题)
浓度 20%的羟丙哌嗪酒石酸盐,以每小时 l0000 kg 的流速进入一高效蒸发器。浓缩至50%后,放入结晶罐,上层的饱和溶液 (37.8℃时,溶解度0.6kg羟丙哌嗪酒石酸盐/kg水)进行循环进行循环 (见附图),求物料流速 (M、R)。 (2011年真题)
题目解答
答案
解:按题意有四个未知数,即 W、M、C和R,而对每一个单元设备均可列出两个组分物料衡算式,因此可得唯一解。
(1) R的质量分率,以lkg为基准,饱和循环物流含 1.6kg溶液, 故组成为0.6/1.6--0.375 羟丙哌嗪酒石酸盐/(kg 溶液)-1。
R 的质量分数为 0.375 羟丙哌嗪酒石酸盐和0.625kg水
(2)以羟丙哌嗪酒石酸盐为联系组分,计算结晶的羟丙哌嗪酒石酸盐的量,即l0000x0.20/96=2083kg/h
(3)计算循环物流R可以来用:
对蒸发器进行计算
对结晶罐进行计算,但第二种方法比较容易。总物料衡算M=C+R
M=2083+R 组分(羟丙哌嗪酒石酸盐)物料衡算
MXM= Cxc+RXR 0.5M=6C+0.375R=2000+0.375R
解上面两个方程得:M=975lkg/h R=7668kg/h
附图 丙哌嗪酒石酸盐浓缩结晶流程图
解析
步骤 1：确定饱和溶液的组成
饱和溶液的组成是0.6kg羟丙哌嗪酒石酸盐/kg水，因此饱和溶液的质量分率为0.6/(0.6+1)=0.375。这意味着在饱和溶液中，羟丙哌嗪酒石酸盐的质量分数为37.5%。
步骤 2：计算结晶的羟丙哌嗪酒石酸盐的量
进入蒸发器的羟丙哌嗪酒石酸盐的量为10000kg/h，其中羟丙哌嗪酒石酸盐的质量分数为20%，因此结晶的羟丙哌嗪酒石酸盐的量为10000kg/h * 20% = 2000kg/h。
步骤 3：计算循环物流R的量
设循环物流R的量为R kg/h，结晶罐中羟丙哌嗪酒石酸盐的量为C kg/h，浓缩液的量为M kg/h。根据物料平衡，有：
M = C + R
M * 50% = C * 100% + R * 37.5%
将C = 2000kg/h代入上述方程，解得：
M = 9751kg/h
R = 7668kg/h
饱和溶液的组成是0.6kg羟丙哌嗪酒石酸盐/kg水，因此饱和溶液的质量分率为0.6/(0.6+1)=0.375。这意味着在饱和溶液中，羟丙哌嗪酒石酸盐的质量分数为37.5%。
步骤 2：计算结晶的羟丙哌嗪酒石酸盐的量
进入蒸发器的羟丙哌嗪酒石酸盐的量为10000kg/h，其中羟丙哌嗪酒石酸盐的质量分数为20%，因此结晶的羟丙哌嗪酒石酸盐的量为10000kg/h * 20% = 2000kg/h。
步骤 3：计算循环物流R的量
设循环物流R的量为R kg/h，结晶罐中羟丙哌嗪酒石酸盐的量为C kg/h，浓缩液的量为M kg/h。根据物料平衡，有：
M = C + R
M * 50% = C * 100% + R * 37.5%
将C = 2000kg/h代入上述方程，解得：
M = 9751kg/h
R = 7668kg/h