题目
每小时将15000kg含苯40%(质量%,下同)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。(苯的分子量为78;甲苯的分子量为92)
每小时将15000kg含苯40%(质量%,下同)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。(苯的分子量为78;甲苯的分子量为92)
题目解答
答案
解:
进料组成 
釜残液组成 
原料液的平均分子量 MF=0.44×78+0.56×92=85.8
原料液流量 F=15000/85.8=175.0kmol/h
依题意知 DxD=FxF=0.971 (a)
所以 DxD=0.971×175×0.44 (b)
全塔物料衡算 D+W=F=175
DxD+WxW=FxF
或 DxD+0.0235W=175×0.44 (c)
联立式a,b,c,解得
D=80.0 kmol/h W=95.0 kmol/h xD=0.935
解析
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%。计算进料的摩尔分率。
步骤 2：计算釜残液组成
根据题目中给出的釜残液中苯的质量分数为2%，计算釜残液的摩尔分率。
步骤 3：计算原料液的平均分子量
根据进料组成和苯、甲苯的分子量，计算原料液的平均分子量。
步骤 4：计算原料液流量
根据原料液的质量流量和平均分子量，计算原料液的摩尔流量。
步骤 5：计算塔顶馏出液流量和组成
根据苯的回收率和原料液的摩尔流量及组成，计算塔顶馏出液的摩尔流量和组成。
步骤 6：计算釜残液流量和组成
根据全塔物料衡算，计算釜残液的摩尔流量和组成。
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%。计算进料的摩尔分率。
步骤 2：计算釜残液组成
根据题目中给出的釜残液中苯的质量分数为2%，计算釜残液的摩尔分率。
步骤 3：计算原料液的平均分子量
根据进料组成和苯、甲苯的分子量，计算原料液的平均分子量。
步骤 4：计算原料液流量
根据原料液的质量流量和平均分子量，计算原料液的摩尔流量。
步骤 5：计算塔顶馏出液流量和组成
根据苯的回收率和原料液的摩尔流量及组成，计算塔顶馏出液的摩尔流量和组成。
步骤 6：计算釜残液流量和组成
根据全塔物料衡算，计算釜残液的摩尔流量和组成。