题目
在二元连续精馏塔的操作中,进料量及组成不变(认为q不变),再沸器热负荷恒定,若回流比减少,则塔顶低沸点组分浓度____,塔顶温度____A. 升高,降低B. 降低,降低C. 升高,升高D. 降低,升高
在二元连续精馏塔的操作中,进料量及组成不变(认为$q$不变),再沸器热负荷恒定,若回流比减少,则塔顶低沸点组分浓度____,塔顶温度____
A. 升高,降低
B. 降低,降低
C. 升高,升高
D. 降低,升高
题目解答
答案
D. 降低,升高
解析
本题考查二元连续精馏塔的操作原理以及回流比变化对塔顶低沸点组分浓度和塔顶温度的影响。解题思路是先分析回流比减少对精馏塔内气液平衡和分离效果的影响,进而确定塔顶低沸点组分浓度的变化,再根据塔顶组成与温度的关系判断塔顶温度的变化。
1. 分析回流比减少对塔顶低沸点组分浓度的影响
在二元连续精馏塔中,回流比 $R=\frac{L}{D}$(其中 $L$ 为回流量,$D$ 为塔顶馏出液流量)。当进料量及组成不变($q$ 不变),再沸器热负荷恒定,意味着塔内的上升蒸汽量 $V$ 基本不变。
回流比减少,即回流量 $L$ 相对塔顶馏出液流量 $D$ 减小。根据精馏塔的物料衡算和分离原理,回流液的作用是提供塔板上的液相回流,以保证气液两相在塔板上充分接触进行传质分离。回流比减小,塔内的传质推动力减小,精馏段的分离能力下降。
这就导致塔顶馏出液中低沸点组分的含量降低,也就是塔顶低沸点组分浓度降低。
2. 分析塔顶低沸点组分浓度降低对塔顶温度的影响
对于二元理想溶液,塔顶温度与塔顶组成存在一定的对应关系。根据拉乌尔定律和相平衡原理,低沸点组分的沸点较低,当塔顶低沸点组分浓度降低时,高沸点组分的相对含量增加。
由于高沸点组分的沸点较高,所以塔顶的平均沸点升高,即塔顶温度升高。