题目
操作中精馏塔,保持F,x,q,V'不变,减少D,则塔顶易挥发组分回收率η变化为()A. 变大B. 变小C. 不变D. 不确定
操作中精馏塔,保持F,x,q,V'不变,减少D,则塔顶易挥发组分回收率η变化为()
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 不确定
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产品量(D)变化对易挥发组分回收率(η)的影响,需结合精馏塔的物料平衡和操作参数关系进行分析。
解题核心思路:
- 明确回收率公式:$\eta = \frac{D x_D}{F x_F}$,其中$x_D$为塔顶产品组成,$x_F$为进料组成。
- 参数关系:当$D$减少且回流液量$V'$不变时,回流比$R = \frac{V}{D} = \frac{V' - D}{D}$增大。
- 关键推论:回流比增大通常使$x_D$升高,但$D$的减少可能导致$D x_D$的乘积整体下降,从而$\eta$变小。
破题关键点:
- 平衡分析:$D$减少时,塔顶产品量降低,但分离效果增强($x_D$上升)。需判断$x_D$的增幅是否能抵消$D$的降幅。
- 极限情况:当$D \to 0$时,$x_D \to 1$(完全分离),但$D x_D \to 0$,说明$\eta$必然减小。
参数关系与回收率公式
-
回收率公式:
$\eta = \frac{D x_D}{F x_F}$
其中,$D$为塔顶产品量,$x_D$为塔顶产品中易挥发组分的摩尔分数。 -
回流比定义:
$R = \frac{V}{D} = \frac{V' - D}{D} = \frac{V'}{D} - 1$
当$D$减少且$V'$不变时,$R$增大。
分离效果与$x_D$的变化
- 回流比与纯度关系:回流比$R$增大时,塔顶产品纯度$x_D$升高。
- 乘积$D x_D$的分析:
虽然$x_D$随$R$增大而上升,但$D$的减少可能导致$D x_D$的总和下降。例如,若$D$减半而$x_D$仅增加有限幅度,则$D x_D$可能减少。
极限情况验证
- 当$D \to 0$时,回流比$R \to \infty$,此时$x_D \to 1$(完全分离),但$D x_D \to 0$,回收率$\eta \to 0$。
- 因此,$D$减少时,$\eta$必然变小。