题目
3.在连续精馏塔中分离正戊烷与正己烷的混合液。已知进料液的处理量为 cdot (h)^-1, 正戊烷的含-|||-量为0.4(摩尔分数,下同),塔顶馏出液中正戊烷的含量不低于0.98,正戊烷的回收率不低于97%,试-|||-计算:(1)馏出液和釜液的流量,以 cdot (h)^-1 表示;(2)釜液中正戊烷的含量。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算进料液的摩尔流量
首先，需要计算进料液的摩尔流量。已知进料液的处理量为 $5000kg\cdot {h}^{-1}$，正戊烷的含量为0.4（摩尔分数）。正戊烷和正己烷的摩尔质量分别为 $72.15g\cdot {mol}^{-1}$ 和 $86.18g\cdot {mol}^{-1}$。设进料液的摩尔流量为 $F$，则有：
$$
F = \frac{5000}{0.4 \times 72.15 + 0.6 \times 86.18} = 62.19kmol\cdot {h}^{-1}
$$
步骤 2：计算馏出液和釜液的流量
设馏出液的摩尔流量为 $D$，釜液的摩尔流量为 $W$。根据物料平衡，有：
$$
F = D + W
$$
根据正戊烷的回收率不低于97%，有：
$$
0.97 \times 0.4 \times F = 0.98 \times D
$$
联立上述两个方程，可以解得：
$$
D = 24.62kmol\cdot {h}^{-1}
$$
$$
W = 37.57kmol\cdot {h}^{-1}
$$
步骤 3：计算釜液中正戊烷的含量
设釜液中正戊烷的含量为 $x$，则有：
$$
0.4 \times F = 0.98 \times D + x \times W
$$
代入已知数据，可以解得：
$$
x = 0.02
$$
首先，需要计算进料液的摩尔流量。已知进料液的处理量为 $5000kg\cdot {h}^{-1}$，正戊烷的含量为0.4（摩尔分数）。正戊烷和正己烷的摩尔质量分别为 $72.15g\cdot {mol}^{-1}$ 和 $86.18g\cdot {mol}^{-1}$。设进料液的摩尔流量为 $F$，则有：
$$
F = \frac{5000}{0.4 \times 72.15 + 0.6 \times 86.18} = 62.19kmol\cdot {h}^{-1}
$$
步骤 2：计算馏出液和釜液的流量
设馏出液的摩尔流量为 $D$，釜液的摩尔流量为 $W$。根据物料平衡，有：
$$
F = D + W
$$
根据正戊烷的回收率不低于97%，有：
$$
0.97 \times 0.4 \times F = 0.98 \times D
$$
联立上述两个方程，可以解得：
$$
D = 24.62kmol\cdot {h}^{-1}
$$
$$
W = 37.57kmol\cdot {h}^{-1}
$$
步骤 3：计算釜液中正戊烷的含量
设釜液中正戊烷的含量为 $x$，则有：
$$
0.4 \times F = 0.98 \times D + x \times W
$$
代入已知数据，可以解得：
$$
x = 0.02
$$