蒸留塔の物質収支と還流比 化学プロセス
ベンゼン 70 mol%－トルエン 30 mol% の混合液を \(85\ \mathrm{kmol/h}\) で供給し、連続精留を行う。軽質成分は、塔頂からの留出液として 98 mol%、塔底からの缶出液として 3 mol% の液を製品として得る場合、留出液量に最も近い値はどれか。ただし、ベンゼンとトルエンの標準沸点をそれぞれ 353.2 K、383.8 K とする。
正答
④ 60 kmol h -1
標準沸点より、沸点が低いベンゼンが軽質留分となります。ベンゼン：\(85\times 0.7 = 59.5\) kmol/h、トルエン：\(85\times 0.3 = 25.5\) kmol/h。留出液と缶出液の流量をそれぞれ \(x, y\) とします。
| 物質 | 供給液 | 留出液 | 缶出液 |
|---|---|---|---|
| 混合液 | 85 | \(x\) | \(y\) |
| ベンゼン | 59.5 | \(0.98x\) | \(0.03y\) |
| トルエン | 25.5 | \(0.02x\) | \(0.97y\) |
連立方程式を解きます。
$$0.98x + 0.03y = 59.5,\quad 0.02x + 0.97y = 25.5$$よって、留出液量 \(x = 59.94\) kmol/h、最も近い値は 60 kmol/h です。