二元溶液连续精馏计算中,进料热状况的变化将引起以下线的变化( )。A. 提馏段操作线与q线;B. 平衡线;C. 平衡线与精馏段操作线;D. 平衡线与 q线;
A. 提馏段操作线与q线;
B. 平衡线;
C. 平衡线与精馏段操作线;
D. 平衡线与 q线;
题目解答
答案
解析
本题考查二元溶液连续精馏计算中进料热状况对精馏相关线的影响,解题思路是分别分析进料热状况对各条线的影响,从而确定正确选项。
1. 分析进料热状况对平衡线的影响
平衡线反映的是气液两相达到平衡时,气相组成与液相组成之间的关系,其表达式为 $y = \frac{\alpha x}{1+(\alpha - 1)x}$,其中 $\alpha$ 为相对挥发度,它只与物系的性质和温度有关,与进料热状况无关。所以进料热状况的变化不会引起平衡线的变化,由此可排除选项B、C、D。
2. 分析进料热状况对q线的影响
q线方程为 $y=\frac{q}{q - 1}x-\frac{x_F}{q - 1}$,其中 $q$ 为进料热状况参数,不同的进料热状况对应不同的 $q$ 值:
- 冷液体进料:$q>1$;
- 饱和液体进料:$q = 1$;
- 气液混合进料:$0
- 饱和蒸汽进料:$q = 0$;
- 过热蒸汽进料:$q<0$。
由于 $q$ 值随进料热状况变化,所以q线的斜率 $\frac{q}{q - 1}$ 和截距 $-\frac{x_F}{q - 1}$ 也会随之改变,即进料热状况的变化会引起q线的变化。
3. 分析进料热状况对提馏段操作线的影响
提馏段操作线方程为 $y_{m + 1}=\frac{L'}{V'}x_m-\frac{Wx_W}{V'}$,其中 $L'=L+qF$,$V'=V-(1 - q)F$,$L$ 为精馏段下降液体流量,$V$ 为精馏段上升蒸汽流量,$F$ 为进料流量,$x_W$ 为釜残液组成。因为 $q$ 随进料热状况变化,所以 $L'$ 和 $V'$ 也会变化,进而导致提馏段操作线的斜率 $\frac{L'}{V'}$ 和截距 $-\frac{Wx_W}{V'}$ 改变,即进料热状况的变化会引起提馏段操作线的变化。
4. 分析进料热状况对精馏段操作线的影响
精馏段操作线方程为 $y_{n+1}=\frac{R}{R + 1}x_n+\frac{x_D}{R + 1}$,其中 $R$ 为回流比,$x_D$ 为塔顶馏出液组成,它们都与进料热状况无关。所以进料热状况的变化不会引起精馏段操作线的变化。
综上,进料热状况的变化将引起提馏段操作线与q线的变化,答案选A。