题目
【例 1-4 ]每小时将15000 kg含苯40%(质量百分数,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数表示。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算进料组成
根据题目，进料中苯的质量百分数为40%，甲苯的质量百分数为60%。苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。因此，进料组成 ${x}_{F}$ 可以通过以下公式计算：
${x}_{F}=\dfrac {40/78}{40/78+60/92}=0.44$
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 ${x}_{w}$ 可以通过以下公式计算：
${x}_{w}=\dfrac {2/78}{2/78+98/92}=0.0235$
步骤 3：计算原料液的平均相对分子质量
原料液的平均相对分子质量 ${M}_{F}$ 可以通过以下公式计算：
${M}_{F}=0.44\times 78+0.56\times 92=85.8$
步骤 4：计算原料液流量
原料液流量 $F$ 可以通过以下公式计算：
$F=15000/85.8=175.0kmol/h$
步骤 5：计算馏出液流量和组成
根据题目，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%，因此馏出液流量 $D$ 和组成 ${x}_{D}$ 可以通过以下公式计算：
$D{x}_{D}/F{x}_{F}=0.971$
$D{x}_{D}=0.971\times 175\times 0.44$
步骤 6：全塔物料衡算
全塔物料衡算可以得到以下公式：
$D+W=F=175$
$D{x}_{D}+0.0235W=175\times 0.44$
步骤 7：联立式a、b、c，解得
联立式a、b、c，解得：
$W=95.0kmol/h$
$D=80.0kmol/h$
${x}_{D}=0.935$
根据题目，进料中苯的质量百分数为40%，甲苯的质量百分数为60%。苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。因此，进料组成 ${x}_{F}$ 可以通过以下公式计算：
${x}_{F}=\dfrac {40/78}{40/78+60/92}=0.44$
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 ${x}_{w}$ 可以通过以下公式计算：
${x}_{w}=\dfrac {2/78}{2/78+98/92}=0.0235$
步骤 3：计算原料液的平均相对分子质量
原料液的平均相对分子质量 ${M}_{F}$ 可以通过以下公式计算：
${M}_{F}=0.44\times 78+0.56\times 92=85.8$
步骤 4：计算原料液流量
原料液流量 $F$ 可以通过以下公式计算：
$F=15000/85.8=175.0kmol/h$
步骤 5：计算馏出液流量和组成
根据题目，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%，因此馏出液流量 $D$ 和组成 ${x}_{D}$ 可以通过以下公式计算：
$D{x}_{D}/F{x}_{F}=0.971$
$D{x}_{D}=0.971\times 175\times 0.44$
步骤 6：全塔物料衡算
全塔物料衡算可以得到以下公式：
$D+W=F=175$
$D{x}_{D}+0.0235W=175\times 0.44$
步骤 7：联立式a、b、c，解得
联立式a、b、c，解得：
$W=95.0kmol/h$
$D=80.0kmol/h$
${x}_{D}=0.935$