题目
某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x + 0.172,且塔顶产品量为100 kmol/h,则馏出液组成x=(),塔顶上升蒸气量V=()。A. 0.86,500kmol/hB. 0.80,100kmol/hC. 0.86,100kmol/hD. 0.80,500kmol/h
某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x + 0.172,且塔顶产品量为100 kmol/h,则馏出液组成x=(),塔顶上升蒸气量V=()。
A. 0.86,500kmol/h
B. 0.80,100kmol/h
C. 0.86,100kmol/h
D. 0.80,500kmol/h
题目解答
答案
A. 0.86,500kmol/h
解析
考查要点:本题主要考查精馏段操作线方程的应用,以及如何通过操作线方程确定馏出液组成和回流比,进而计算塔顶上升蒸气量。
解题核心思路:
- 识别操作线方程的参数:精馏段操作线方程的一般形式为 $y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1}$,其中 $R$ 为回流比,$x_D$ 为馏出液组成。通过对比题目给出的方程 $y=0.80x + 0.172$,可分别求出 $R$ 和 $x_D$。
- 计算回流比 $R$:根据斜率 $\frac{R}{R+1}=0.80$,解方程得 $R=4$。
- 计算馏出液组成 $x_D$:根据截距 $\frac{x_D}{R+1}=0.172$,代入 $R=4$ 得 $x_D=0.86$。
- 计算塔顶上升蒸气量 $V$:利用回流比 $R=\frac{L}{D}$ 和物料平衡关系 $V=L+D$,结合已知 $D=100$ kmol/h,可得 $V=500$ kmol/h。
破题关键点:
- 正确拆分操作线方程的斜率和截距,建立与 $R$ 和 $x_D$ 的关系。
- 明确回流比与蒸气量的关系,通过 $R$ 和 $D$ 计算 $V$。
步骤1:确定回流比 $R$
精馏段操作线方程的斜率为 $\frac{R}{R+1}$,题目中斜率为 $0.80$,因此:
$\frac{R}{R+1} = 0.80 \implies R = 4.$
步骤2:计算馏出液组成 $x_D$
操作线方程的截距为 $\frac{x_D}{R+1}$,题目中截距为 $0.172$,代入 $R=4$:
$\frac{x_D}{4+1} = 0.172 \implies x_D = 0.172 \times 5 = 0.86.$
步骤3:计算塔顶上升蒸气量 $V$
回流比 $R = \frac{L}{D}$,已知 $D=100$ kmol/h,因此回流液量:
$L = R \cdot D = 4 \times 100 = 400 \, \text{kmol/h}.$
塔顶上升蒸气量 $V$ 为回流液量与塔顶产品量之和:
$V = L + D = 400 + 100 = 500 \, \text{kmol/h}.$