题目
进行二元混合物的平衡蒸馏,若进料中轻组分的含量增加,而进料量、蒸馏罐内的温度和压强保持不变,则汽相产品中轻组分的含量()。A. 无法确定B. 增大C. 减小D. 不变
进行二元混合物的平衡蒸馏,若进料中轻组分的含量增加,而进料量、蒸馏罐内的温度和压强保持不变,则汽相产品中轻组分的含量()。
A. 无法确定
B. 增大
C. 减小
D. 不变
题目解答
答案
B. 增大
解析
考查要点:本题主要考查平衡蒸馏过程中气液相平衡关系对进料组成变化的响应,涉及相平衡的基本原理。
解题核心思路:
在平衡蒸馏中,气液相平衡由进料组成、温度和压强共同决定。当进料中轻组分含量增加时,虽然总进料量不变,但轻组分比例的提升会直接改变气液两相的平衡状态。根据相平衡规律,轻组分更易挥发,其在气相中的浓度会随进料中含量的增加而增大。
破题关键点:
- 相平衡关系:温度和压强固定时,气液相平衡关系(如相图中的平衡曲线)不变。
- 轻组分的挥发性:轻组分蒸气压较高,更易进入气相。
- 进料组成的影响:进料中轻组分比例增加,直接导致气相中轻组分的富集程度提高。
在平衡蒸馏过程中,系统达到相平衡时,气液两相的组成由相平衡方程决定。假设轻组分为组分A,重组分为组分B,则:
- 气相组成 $y_A$ 和 液相组成 $x_A$ 满足关系 $y_A = \frac{\alpha_A x_A}{1 + (\alpha_A - 1)x_A}$,其中 $\alpha_A$ 为相对挥发度($\alpha_A > 1$)。
关键分析步骤:
- 进料组成变化:进料中轻组分含量增加,即液相初始组成 $x_{A,\text{进料}}$ 增大。
- 相平衡响应:根据相平衡方程,当 $x_{A,\text{进料}}$ 增大时,对应的气相组成 $y_A$ 也会增大(因 $\alpha_A$ 和温度固定)。
- 汽相产品特性:汽相产品中轻组分的含量直接由平衡气相组成 $y_A$ 决定,因此其含量必然增大。