2016年化工工程师辅导:物料能量平衡试题(4)

　　1-6 在含苯38%(质量百分数，下同)和甲苯62%的混合液连续精馏过程中，要求馏出物中能回收原料中97%的苯。釜残液中含苯不高于2%，进料流量为10000kg/h，则塔顶苯的摩尔百分数为( )。

　　A.98%

　　B.87.5%

　　C.86%

　　D.86.8%

　　答案：1-6 B

　　B.答案正确

　　苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。

　　进料中苯的摩尔分数为xB，釜残液苯摩尔分数设为x'B

　　釜残液中苯的摩尔分数为

　　进料液平均相对分子质量为

　　进料物料的摩尔流量为

　　按照题给定的条件，馏出液中回收原料中97%的苯，则塔顶馏出液中苯的摩尔数为

　　116.1×0.419 6×0.97=47.25 kmol/h

　　塔底苯的摩尔数为116.1×0.4196-47.25=1.46 kmol/h

　　塔底流出液摩尔数为W，塔顶流出液摩尔数为D，则

　　116.1=W+D

　　D=54.0kmol/h

　　塔顶苯的摩尔分数为

　　A、C、D答案错误。计算错误：

　　A.答案直接认为釜残液中含苯2%，塔顶含苯98%，概念错误。

　　1-7 在由乙烯水合生产乙醇的反应中，其主、副反应方程为：

　　主反应

　　副反应

　　假若反应器进料中含C2H5 53.7%(摩尔百分数，下同)，H2O 36.7%，其余为惰性气体。乙烯的转化率为5%，乙醇的产率为90%，以消耗乙烯为基准。则反应器输出物料的总摩尔数为( )。

　　A.87.72 mol

　　B.87.98 mol

　　C.88.12 mol

　　D.87.58 mol

　　答案：1-7 A

　　A.答案正确。

　　选择计算基准为进料100 mol

　　对过程进行物料衡算

　　输入乙烯为53.7 mol

　　生成乙醇的摩尔数为53.7×0.05×0.9=2.42 mol

　　生成二乙醚的摩尔数为：乙烯理论上转化为乙醇的摩尔数减去实际得到的乙醇摩尔数差的二分之一。因为根据反应方程式每2 mol乙醇生成1 mol的二乙醚。所以，生成二乙醚的量为

　　输入水的摩尔数为36.7 mol

　　参加反应的水的摩尔数为36.7-53.7×0.05=36.7-2.685=34.015 mol

　　由副反应生成的水量为：0.133 mol

　　最后水的摩尔数为：33.815+0.133=34.15

　　输出物组成：乙烯53.7×(1-0.05)=51.02 mol 58.26%

　　乙醇2.42 mol 2.76%

　　二乙醚0.133 mol 0.15%

　　水：34.15 mol 38.8%

　　总摩尔数为：87.72 mol

　　B.答案错误。生成二乙醚量及水量计算错误，即53.7×0.05-2.42=0.265

　　总摩尔数为87.98 mol

　　C.答案错误。计算生成二乙醚量时，计算错误。即

　　(53.7×0.05-2.42)×2=0.53

　　输出总摩尔数为88.12 mol

　　D.答案错误。在计算水时，少计算副反应生成的水量0.133mol

　　总摩尔数为87.58 mol