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某精馏塔分离二元液体混合物,已知进料量为100 kmol/h、进料中易挥发组分的摩尔分率为xF = 0.6,要求塔顶中易挥发组分的摩尔分率xD不小于0.9,则塔顶馏出液的最大产量为()。 A. 60

某精馏塔分离二元液体混合物,已知进料量为100 kmol/h、进料中易挥发组分的摩尔分率为xF = 0.6,要求塔顶中易挥发组分的摩尔分率xD不小于0.9,则塔顶馏出液的最大产量为()。 A. 60 kmol/h B. 66.7 kmol/h C. 90 kmol/h D. 100 kmol/h

在这种精馏塔分离问题中,我们可以利用物料平衡来求解塔顶馏出液的最大产量。

已知条件:

进料量 F=100kmol/hF = 100 \, \text{kmol/h}

进料中易挥发组分的摩尔分率 xF=0.6x_F = 0.6

塔顶中易挥发组分的摩尔分率 xD0.9x_D \geq 0.9

我们需要计算塔顶馏出液的最大产量。

1. 总物料平衡

我们首先写出总物料的平衡:

F=D+BF = D + B

其中:

DD 是塔顶馏出液的流量(即我们要求的最大产量)

BB 是塔底残余液体的流量

2. 组分物料平衡(易挥发组分)

对于易挥发组分的物料平衡,有:

FxF=DxD+BxBF \cdot x_F = D \cdot x_D + B \cdot x_B

其中:

xBx_B 是塔底液体中易挥发组分的摩尔分率

因为我们要求塔顶液体中的易挥发组分摩尔分率 xDx_D 不小于 0.9,因此:

xD=0.9x_D = 0.9

假设塔底液体中易挥发组分的摩尔分率 xBx_B 较低,我们可以假设 xB0x_B \approx 0 来简化计算。

3. 代入数据进行计算

根据物料平衡公式:

FxF=DxDF \cdot x_F = D \cdot x_D

代入已知数值:

1000.6=D0.9100 \cdot 0.6 = D \cdot 0.9

解得:

D=1000.60.9=600.9=66.7kmol/hD = \frac{100 \cdot 0.6}{0.9} = \frac{60}{0.9} = 66.7 \, \text{kmol/h}

结论

塔顶馏出液的最大产量为 66.7 kmol/h。

因此,正确答案是 B. 66.7 kmol/h

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