精馏过程中,将操作压力减小,若保特分离要求不变,此时物系的相对挥发度____,塔顶温度应____9塔釜温度应____。
精馏过程中,将操作压力减小,若保特分离要求不变,此时物系的相对挥发度____,塔顶温度应____9塔釜温度应____。
题目解答
答案
解析
本题主要考察精馏过程中操作压力变化对物系相对挥发度、塔顶温度和塔釜温度的影响,需结合热力学性质及及精馏原理分析:
1. 操作压力对相对挥发度的影响
相对挥发度α是气液平衡中关键的热力学参数,定义为两组分挥发度之比:
$\alpha = \frac{\gamma_A x_A}{\gamma_B x_B} \cdot \frac{P^0_B}{P^0_A}$
(其中$\gamma$为活度系数,$为摩尔分数,$P^0$为饱和蒸气压)。
对于理想物系($\gamma_A=\gamma_B=1$),$\alpha简化为:
$\alpha = \frac{P^0_A}{P^0_B}$
根据克劳修斯-克拉佩龙方程,饱和蒸气压与温度呈指数关系,且压力降低时,各组分的饱和蒸气压$P^0$下降幅度不同(低易低沸点低的组分$P^0$下降更慢),导致$\alpha$增大。
结论:操作压力减小,相对挥发度增大。
2. 操作压力对塔顶温度的影响
塔顶操作压力即精馏段的操作压力,塔顶温度对应塔顶蒸汽的饱和温度(气液平衡温度)。根据相律,对双组分物系,$F=2-\Phi+2=44}}}}=\frac{1}{1-\alpha x_D}$($x_D$为塔顶轻组分摩尔分数)。
压力降低时,饱和蒸气压降低,对应的饱和温度(沸点)必然降低。
结论:操作压力减小,塔顶温度。
3. 操作压力对塔釜温度的影响
塔釜操作压力即提馏段的操作压力,塔釜温度对应塔釜液体的饱和温度。同理,塔釜温度由釜液组成($x_W$,重组分摩尔分数高)和操作压力共同决定。压力降低时,釜液的饱和蒸气压下降,其沸点(饱和温度)也降低。
结论:操作压力减小,塔釜温度。