在平衡蒸馏过程中,已知原料液的组成为0.5,其汽化率为0.58。设气液平衡方程为y=0.38x+0.512。则平衡蒸馏的液相组成为( )。A. 0.317B. 0.385C. 0.250D. 0.171
A. 0.317
B. 0.385
C. 0.250
D. 0.171
题目解答
答案
解析
本题考查平衡蒸馏过程中液相组成的计算,解题思路是根据平衡蒸馏的物料衡算关系以及给定的气液平衡方程联立求解。
步骤一:明确物料衡算关系
设原料液的流量为$F$,汽化率为$\varphi$,则气相流量$V = \varphi F$,液相流量$L=(1 - \varphi)F$。
对易挥发组分进行物料衡算可得:$F x_F=V y+L x$,将$V = \varphi F$,$L=(1 - \varphi)F$代入物料衡算方程可得:
$F x_F=\varphi F y+(1 - \varphi)F x$,两边同时除以$F$,得到$x_F=\varphi y+(1 - \varphi)x$。
步骤二:代入已知条件
已知原料液组成$x_F = 0.5$,汽化率$\varphi = 0.58$,则物料衡算方程变为$0.5=0.58y+(1 - 0.58)x$,即$0.5 = 0.58y+0.42x$。
步骤三:联立气液平衡方程
已知气液平衡方程为$y = 0.38x+0.512$。
将$y = 0.38x+0.512$代入$0.5 = 0.58y+0.42x$中,可得:
$\begin{align*}0.5&=0.58\times(0.38x + 0.512)+0.42x\\0.5&=0.58\times0.38x+0.58\times0.512 + 0.42x\\0.5&=(0.58\times0.38 + 0.42)x+0.58\times0.512\\0.5&=(0.2204+0.42)x + 0.29696\\0.5&=0.6404x+0.29696\\0.6404x&=0.5 - 0.29696\\0.6404x&=0.20304\\x&=\frac{0.20304}{0.6404}\\x&\approx0.317\end{align*}$