题目
[单选] 操作中的精馏塔,若保持F、xF、q和提馏段气相流量V’不变,减少塔顶产品量D,则变化结果是()。A. xD增加,xW增加B. xD减小,xW减小C. xD增加,xW减小D. xD减小,xW增加
[单选] 操作中的精馏塔,若保持F、xF、q和提馏段气相流量V’不变,减少塔顶产品量D,则变化结果是()。
A. xD增加,xW增加
B. xD减小,xW减小
C. xD增加,xW减小
D. xD减小,xW增加
题目解答
答案
A. xD增加,xW增加
解析
本题考查精馏操作中关键变量变化对塔顶产品(xD)和釜液(xW)浓度的影响。核心思路在于理解各变量间的物料平衡关系及操作线的变化规律。当塔顶产品量D减少时,需结合提馏段气相流量V’不变的条件,分析精馏段气相流量V的变化,进而推导回流比R的变化,最终确定xD和xW的趋势。
关键点:
- 物料平衡:总进料F固定,D减少必然导致釜液量W增加。
- 气相流量关系:V’不变,D减少时,精馏段气相流量V增加。
- 回流比R的影响:R的变化由L(回流液量)和D共同决定,间接影响操作线斜率,从而改变xD。
- 相平衡规律:轻组分在塔顶富集,D减少使塔顶需更高纯度xD以维持物料平衡,同时W增加导致xW上升。
物料平衡分析
总物料守恒:
$F = D + W$
当D减少时,W必然增加(W = F - D)。
气相流量关系
提馏段气相流量V’固定,精馏段气相流量V与D的关系为:
$V = V’ - D$
当D减少时,V增加。
回流比R的变化
回流比定义为:
$R = \frac{L}{D}$
其中,L由进料性质决定:
$L = qF - W$
因W增加(D减少),L减少。因此,R的变化需综合L和D的变化:
- 若L减少的比例小于D减少的比例,则R增大;
- 若L减少的比例等于D减少的比例,则R不变;
- 若L减少的比例大于D减少的比例,则R减小。
关键结论:
当D减少且V’不变时,V增加导致精馏段分离强度增强,但回流比R的变化需结合具体参数。无论如何,塔顶需更高效地富集轻组分,故xD增加;同时,W增加使轻组分在釜液中累积,xW也增加。