题目
用常规精馏分离下列烃类混合物: 组 分 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 丁烷 ∑-|||-摩尔分数 /% 0.52 24.9 8.83 8.7 3.05 54.0 100.0 工艺规定塔顶馏出液中丁烷浓度不大于0.002,塔釜残液中丙烷浓度不大于0.0015,试应用清晰分割法估算塔顶塔釜产品的量和组成。
用常规精馏分离下列烃类混合物:
工艺规定塔顶馏出液中丁烷浓度不大于0.002,塔釜残液中丙烷浓度不大于0.0015,试应用清晰分割法估算塔顶塔釜产品的量和组成。
工艺规定塔顶馏出液中丁烷浓度不大于0.002,塔釜残液中丙烷浓度不大于0.0015,试应用清晰分割法估算塔顶塔釜产品的量和组成。题目解答
答案
由题意知轻关键组分为丙烷重关键组分为丁烷取100kmol/h进料为基准按清晰分割的定义可列出下列物料衡算式:D+W=100(1)D=52+24.9+8.83+8.7+3.05-0.0015W+0.002D(2)解之得D=46.01lkmol/hW=53.989kmol/hW的组成:丁烷99.85%丙烷0.15%。D的组成列于下表:
由题意知,轻关键组分为丙烷,重关键组分为丁烷,取100kmol/h进料为基准,按清晰分割的定义可列出下列物料衡算式:D+W=100(1)D=52+24.9+8.83+8.7+3.05-0.0015W+0.002D(2)解之得D=46.01lkmol/hW=53.989kmol/hW的组成:丁烷99.85%,丙烷0.15%。D的组成列于下表:
由题意知,轻关键组分为丙烷,重关键组分为丁烷,取100kmol/h进料为基准,按清晰分割的定义可列出下列物料衡算式:D+W=100(1)D=52+24.9+8.83+8.7+3.05-0.0015W+0.002D(2)解之得D=46.01lkmol/hW=53.989kmol/hW的组成:丁烷99.85%,丙烷0.15%。D的组成列于下表:
解析
步骤 1:确定轻关键组分和重关键组分
根据题目要求,塔顶馏出液中丁烷浓度不大于0.002,塔釜残液中丙烷浓度不大于0.0015。因此,轻关键组分为丙烷,重关键组分为丁烷。
步骤 2:建立物料衡算方程
取100 kmol/h进料为基准,设塔顶馏出液为D,塔釜残液为W。根据清晰分割法,可以列出以下物料衡算方程:
1. 总物料衡算:D + W = 100
2. 轻关键组分丙烷的物料衡算:D = 52 + 24.9 + 8.83 + 8.7 + 3.05 - 0.0015W + 0.002D
步骤 3:求解方程
将步骤2中的方程进行整理,得到:
D = 97.48 - 0.0015W + 0.002D
将D + W = 100代入上式,得到:
97.48 - 0.0015W + 0.002(100 - W) = 100
解得:W = 53.989 kmol/h
D = 100 - W = 46.011 kmol/h
步骤 4:计算塔顶和塔釜的组成
塔釜残液W的组成:丁烷99.85%,丙烷0.15%。
塔顶馏出液D的组成如下表所示:
组 分 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 丁烷 ∑ 摩尔分数 1.087% 1.174% 54.105% 19.189% 22.345% 0.002% 100.000%
根据题目要求,塔顶馏出液中丁烷浓度不大于0.002,塔釜残液中丙烷浓度不大于0.0015。因此,轻关键组分为丙烷,重关键组分为丁烷。
步骤 2:建立物料衡算方程
取100 kmol/h进料为基准,设塔顶馏出液为D,塔釜残液为W。根据清晰分割法,可以列出以下物料衡算方程:
1. 总物料衡算:D + W = 100
2. 轻关键组分丙烷的物料衡算:D = 52 + 24.9 + 8.83 + 8.7 + 3.05 - 0.0015W + 0.002D
步骤 3:求解方程
将步骤2中的方程进行整理,得到:
D = 97.48 - 0.0015W + 0.002D
将D + W = 100代入上式,得到:
97.48 - 0.0015W + 0.002(100 - W) = 100
解得:W = 53.989 kmol/h
D = 100 - W = 46.011 kmol/h
步骤 4:计算塔顶和塔釜的组成
塔釜残液W的组成:丁烷99.85%,丙烷0.15%。
塔顶馏出液D的组成如下表所示:
组 分 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 丁烷 ∑ 摩尔分数 1.087% 1.174% 54.105% 19.189% 22.345% 0.002% 100.000%