题目
某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X_D=0.96(摩尔分率)。精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24。该物系平均相对挥发度alpha=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y_2=()。A. 0.927B. 0.96C. 0.848D. 0.916
某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为$X_D=0.96$(摩尔分率)。精馏段操作线方程为$y=0.75x+0.24$。该物系平均相对挥发度$\alpha=2.2$,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为$y_2=$()。
A. 0.927
B. 0.96
C. 0.848
D. 0.916
题目解答
答案
A. 0.927
解析
本题考查二元理想溶液连续精馏塔的相关知识,解题的关键在于利用精馏段操作线方程求出塔顶上升蒸气组成,再结合相平衡方程求出第一块理论板下降液体组成,最后再次利用精馏段操作线方程求出第二块理论板上升蒸气组成。
- 求塔顶上升蒸气组成 $y_1$:
- 对于精馏段操作线方程 $y = 0.75x + 0.24$,在塔顶,馏出液组成 $x_D$ 与塔顶上升蒸气组成 $y_1$ 满足精馏段操作线方程,即 $y_1 = 0.75x_D + 0.24$。
- 已知 $x_D = 0.96$,将其代入上式可得:
$y_1 = 0.75\times0.96 + 0.24$
$= 0.72 + 0.24$
$= 0.96$
- 求第一块理论板下降液体组成 $x_1$:
- 对于二元理想溶液,相平衡方程为 $y=\frac{\alpha x}{1 + (\alpha - 1)x}$,已知 $\alpha = 2.2$,在第一块理论板上,气液达到平衡,即 $y_1=\frac{\alpha x_1}{1 + (\alpha - 1)x_1}$。
- 将 $y_1 = 0.96$,$\alpha = 2.2$ 代入相平衡方程可得:
$0.96=\frac{2.2x_1}{1 + (2.2 - 1)x_1}$
$0.96\times(1 + 1.2x_1)=2.2x_1$
$0.96 + 1.152x_1 = 2.2x_1$
$2.2x_1 - 1.152x_1 = 0.96$
$1.048x_1 = 0.96$
$x_1=\frac{0.96}{1.048}\approx0.916$
- 求第二块理论板上升蒸气组成 $y_2$:
- 因为相邻两层理论板之间的气液组成满足精馏段操作线方程,所以 $y_2 = 0.75x_1 + 0.24$。
- 将 $x_1\approx0.916$ 代入上式可得:
$y_2 = 0.75\times0.916 + 0.24$
$= 0.687 + 0.24$
$= 0.927$