题目
操作中的精馏塔,保持进料量F、进料组成xF、进料热状况参数q、塔釜加热量Q不变,减少塔顶馏出量D,则塔顶易挥发组分回收率η ()。A. 不确定B. 变小C. 不变D. 变大
操作中的精馏塔,保持进料量F、进料组成xF、进料热状况参数q、塔釜加热量Q不变,减少塔顶馏出量D,则塔顶易挥发组分回收率η ()。
A. 不确定
B. 变小
C. 不变
D. 变大
题目解答
答案
B. 变小
解析
考查要点:本题主要考查精馏操作中塔顶馏出量变化对易挥发组分回收率的影响,需结合物料平衡和操作参数变化的综合分析。
解题核心思路:
- 回收率公式:$\eta = \frac{D x_D}{F x_F}$,其中$D$为馏出量,$x_D$为塔顶产品浓度。
- 关键参数关系:当$D$减少时,需分析$x_D$的变化趋势,以及$D x_D$的乘积变化。
- 操作调整逻辑:$D$减少导致回流比$R$增大,进而使$x_D$升高,但$x_D$的增幅可能小于$D$的降幅,最终导致$D x_D$减少。
破题关键点:
- 回流比增加:$D$减少时,回流比$R = \frac{L}{D}$增大($L$为回流量),使$x_D$上升。
- 乘积效应:$D x_D$的乘积可能因$D$的减少更显著而整体下降,从而$\eta$变小。
步骤1:明确回收率公式
回收率$\eta$定义为塔顶采出的易挥发组分占进料总量的比例:
$\eta = \frac{D x_D}{F x_F}$
其中,$F x_F$为进料中易挥发组分总量,$D x_D$为塔顶采出的易挥发组分量。
步骤2:分析$D$减少对$x_D$的影响
当$D$减少时,回流比$R = \frac{L}{D}$增大($L$为回流量)。更大的回流比意味着更多的液体回流至塔内,强化了精馏段的分离效果,导致塔顶产品纯度$x_D$升高。
步骤3:评估$D x_D$的乘积变化
虽然$x_D$因$R$增大而上升,但$D$的减少可能导致$D x_D$的乘积整体下降。例如:
- 原$D=100$,$x_D=0.9$,则$D x_D=90$;
- $D$减少为$80$,$x_D$增加为$0.95$,此时$D x_D=76$,乘积减少。
步骤4:极限情况验证
若$D$趋近于$0$,则$x_D$趋近于$1$(纯组分),但$D x_D$趋近于$0$,回收率$\eta$必然减小。