题目
某一逆流解吸过程,已知其解吸因数 S=0.6,相平衡关系为 y^*=mx,塔高为无穷大,现若系统压力减小一半,而气液摩尔流量与进口组成均不变,则此时解吸气进口组成 y_(1) 与 y_(1)^* 的关系为( )。A. y_(1) > y_(1)^*B. y_(1) C. y_(1) = y_(1)^*D. 无法确定
某一逆流解吸过程,已知其解吸因数 $S=0.6$,相平衡关系为 $y^{*}=mx$,塔高为无穷大,现若系统压力减小一半,而气液摩尔流量与进口组成均不变,则此时解吸气进口组成 $y_{1}$ 与 $y_{1}^{*}$ 的关系为( )。
A. $y_{1} > y_{1}^{*}$
B. $y_{1} < y_{1}^{*}$
C. $y_{1} = y_{1}^{*}$
D. 无法确定
题目解答
答案
A. $y_{1} > y_{1}^{*}$
解析
本题考查逆流解吸过程中解吸因数、相平衡关系以及系统压力变化对解吸气进口组成的影响,解题的关键在于理解解吸因数的含义、相平衡关系以及塔高无穷大时的极限情况,再分析压力变化对相平衡常数的影响,进而比较解吸气进口组成与平衡组成的关系。
- 明确解吸因数的定义:
解吸因数 $S=\frac{mG}{L}$,其中 $m$ 为相平衡常数,$G$ 为气相摩尔流量,$L$ 为液相摩尔流量。已知初始解吸因数 $S = 0.6$,即 $\frac{mG}{L}=0.6$。 - 分析塔高无穷大时的情况:
当塔高为无穷大时,气液两相在塔内充分接触,达到相平衡状态。此时,解吸气进口组成 $y_1$ 与液相进口组成 $x_2$ 满足相平衡关系 $y_1^* = mx_2$,其中 $y_1^*$ 是与 $x_2$ 成平衡的气相组成。 - 考虑系统压力减小一半的影响:
对于气液平衡系统,相平衡常数 $m$ 与系统压力 $P$ 有关,一般情况下,压力减小,相平衡常数 $m$ 增大。设压力减小一半后相平衡常数变为 $m'$,则 $m' > m$。 - 比较 $y_1$ 与 $y_1^*$ 的大小:
由于气液摩尔流量与进口组成均不变,液相进口组成 $x_2$ 不变。压力减小后,新的平衡组成 $y_1^{'*}=m'x_2$。因为 $m' > m$,所以 $y_1^{'*}=m'x_2>mx_2 = y_1^*$。
而解吸气进口组成 $y_1$ 不变,所以 $y_1 > y_1^*$。