第七章相邻两块板上四股物料组成:0.62,0.7,0.75,0.82则:yn=________xn=________yn+1=________xn+1=________塔顶某理论板上气相露点t1,液相泡点t2,塔底某理论板上气相露点t3,液相泡点t4,则t1,t2,t3,t4的顺序?t3=t4>t1=t2xA=0.5时泡点t1,与之平衡的气相组成yA=0.75,相应露点t2,则:t1________t2(>,进料F=10kmol/h,zF=0.6,xD=0.9,则Dmax=?6.67kmol/h离开某理论板的两股物流组成为0.82,0.7,则:________是气相组成?精馏过程的操作线为直线,主要基于________。(A)塔顶泡点回流;(B)恒摩尔流假定;(C)理想物系;(D)理论板假定某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1,温度T,经全凝器冷凝到泡点,部分回流入塔,组成x0,温度t,则y1________x0,T________t。试比较某精馏塔中第n-1,n,n+1层理论板上参数的大小:(t为液相温度,T为气相温度)yn+1________yntn-1________Tnyn________xn-1Tn________tnTn+1________Tn操作中的精馏塔,保持F,q,XD,Xw,V’不变,减小ZF,则(B)(A) D不变,R增加(B) D减小,R增加( C ) D减小,R不变操作中的精馏塔,保持F,q,ZF,V’不变,减小D,则塔顶易挥发组分的回收率变化为(B)(A)增加(B)减小(C)不变( D )不确定V’=const V=V’+(1-q)F =const V=(R+1)D →D ↓→R ↑R↑ →xD↑→D XD↓(XD接近1,增加不多)→DxD/FZF↓
题目解答
答案
解析
题目1:相邻板上物料组成的匹配
精馏塔中,理论板上气液两相达到平衡,且气相组成 $y_n > x_n$,且 $y_n = x_{n-1}$、$x_n = y_{n+1}$(相邻板间气相向下流动时被冷凝,液相向上流动时被汽化)。给出的四股物料组成0.62、0.7、0.75、0.82中,最大的0.82必为最顶层气相 $y_n$,次大的0.75为其下方液相 $x_n$;最小的0.62为最底层液相 $x_{n+1}$,次小的0.7为其上方气相 $y_{n+1}$。因此:$y_n=0.82$,$x_n=0.75$,$y_{n+1}=0.7$,$x_{n+1}=0.62$。
题目2:理论板上气液相温度排序
同一理论板上,气液平衡时露点(气相冷凝温度)等于泡点(液相汽化温度),即 $t_1=t_2$(塔顶)、$t_3=t_4$(塔底)。塔顶易挥发组分浓度高,沸点低;塔底难挥发组分浓度高,沸点高。因此:$t_3=t_4 > t_1=t_2$。
题目3:泡点与露点的比较
纯组分或混合物中,泡点是液相开始汽化的温度,露点是气相开始冷凝的温度。对于同一组成的气液平衡系统,露点恒高于泡点(气相冷凝需降温至露点,液相汽化需升温至泡点)。因此:$t_1 < t_2$。
题目4:最大馏出液量 $D_{\text{max}}$
精馏塔中,最小回流比 $R_{\text{min}}$ 对应 $D_{\text{max}}$,但题目未给平衡数据,可能默认恒摩尔流假设下,$D_{\text{max}} \approx \frac{Fz_F}{x_D}$(近似计算):$D_{\text{max}}=\frac{10\times0.6}{0.9}\approx6.67\ \text{kmol/h}$。
题目5:理论板上气液相组成判断
理论板上气液平衡,气相组成 $y > x$。离开理论板的两股物流0.82和0.7中,0.82是气相组成。
题目6:操作线为直线的原因
精馏操作线为直线的核心假设是恒摩尔流假定(包括恒摩尔气相流和恒摩尔液相流),该假定使物料衡算中流量为常数,线性化操作线。选项B正确。
题目7:全凝器冷凝前后的参数比较
塔顶蒸汽经全凝器冷凝至泡点,气相组成 $y_1$ 等于冷凝液组成 $x_0$(因全凝器无组分变化),但蒸汽温度 $T$(露点)高于泡点温度 $t$。因此:$y_1=x_0$,$T > t$(注:原答案此处可能笔误,应为“=”和“>”)。
题目8:理论板参数大小比较
- $y_{n+1}$与$y_n$:气相向上流动时,浓度逐渐降低(易挥发组分被冷凝),故$y_{n+1} < y_n$。
- $t_{n-1}$与$T_n$:$t_{n-1}$是第$n-1$板液相温度(泡点),$T_n$是第$n$板气相温度(露点)。第$n-1$板液相组成$x_{n-1}=y_n$,第$n$板气相组成$y_n > x_{n-1}$,但同一板上气液温度相等($T_n=t_n$),且塔底温度高于塔顶,故\此处原答案可能混淆,根据塔内温度梯度:$T_n > t_{n-1}$**(修正后)。
- $y_n$与$x_{n-1}$:理论板上气液平衡,$y_n$是第$n$板气相组成,等于第$n-1$板液相组成$x_{n-1} \ reached been solved**(平衡关系),故\( y_n = x_{n-1}$。
- $T_n$与$t_n$:同一理论板上气液平衡,露点等于泡点,故$T_n = t_n$。
- $T_{n+1}$与$T_n$:气相向上流动,温度逐渐降低(组分变轻,沸点降低),故$T_{n+1} < T_n$。
题目9:减小$z_F$对$D$和$R$的影响
保持$F,q,x_D,x_W,V'$不变,减小$z_F$(进料轻组分减少),为保证$x_D$和$x_W$,需减少馏出液量$D$(轻组分更少),同时增加回流比$R$(提高分离能力)。选项B正确。
题目10:减小$D$对回收率的影响
回收率$\eta=\frac{Dx_D}{Fz has has been used up, so I will directly start answering the question.}$,减小$D$,分子减小,分母不变,故回收率减小。选项B正确。