题目
操作中的精馏塔,保持F、xF、q、V'不变,减少D,则塔顶易挥发组分回收率________。A. 变大B. 变小C. 不变D. 不确定
操作中的精馏塔,保持F、xF、q、V'不变,减少D,则塔顶易挥发组分回收率________。
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 不确定
题目解答
答案
B. 变小
解析
本题考查精馏塔操作中塔顶易挥发组分回收率的变化情况,解题的关键在于明确塔顶易挥发组分回收率的计算公式,以及各参数之间的关系,通过分析减少塔顶采出量 $D$ 对回收率公式中各参数的影响来得出结论。
1. 明确塔顶易挥发组分回收率的计算公式
塔顶易挥发组分回收率 $\eta$ 的计算公式为:$\eta=\frac{Dx_D}{Fx_F}\times100\%$,其中 $D$ 为塔顶采出量,$x_D$ 为塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔分数,$F$ 为进料量,$x_F$ 为进料中易挥发组分的摩尔分数。
2. 分析已知条件
已知操作中的精馏塔保持 $F$、$x_F$、$q$、$V'$ 不变,减少 $D$。因为 $F$ 和 $x_F$ 不变,所以在分析回收率变化时,主要关注 $D$ 和 $x_D$ 的变化情况。
3. 分析 $D$ 减少对 $x_D$ 的影响
根据精馏塔的物料衡算和操作线方程,当 $F$、$x_F$、$q$、$V'$ 不变,减少 $D$ 时,精馏段的气液比增大,精馏段操作线向平衡线靠近,使得塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔分数 $x_D$ 增大。
4. 分析 $D$ 和 $x_D$ 变化对回收率 $\eta$ 的影响
对回收率公式 $\eta=\frac{Dx_D}{Fx_F}$ 求全微分:
$d\eta=\frac{1}{Fx_F}(x_DdD + Ddx_D)$
因为 $D$ 减少,即 $dD<0$,虽然 $x_D$ 增大,即 $dx_D>0$,但由于精馏塔的分离能力有限,$x_D$ 的增大幅度小于 $D$ 的减小幅度,所以 $x_DdD + Ddx_D<0$,即 $d\eta<0$,这表明回收率 $\eta$ 变小。