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化工
题目

(2)梯级图解法求二元连续精馏塔的理论板数,所-|||-梯级跨过两操作线交点时应更换操作线。如下各项中-|||-不会影响这个点位置的有? ()-|||-A.回流比;-|||-B.原料组成;-|||-C.相对挥发度;-|||-D.进料热状态。

题目解答

答案

ABCD
A. 回流比;
B. 原料组成;
C. 相对挥发度;
D. 进料热状态。

解析

本题考查二元连续精馏塔梯级图解法中两操作线交点位置的影响因素相关知识。解题思路是分别分析每个选项对两操作线交点位置的影响。

1. 分析回流比(A选项)

精馏塔的精馏段操作线方程为$y_{n + 1}=\frac{R}{R + 1}x_{n}+\frac{x_{D}}{R + 1}$,提馏段操作线方程为$y_{m}=\frac{L'}{L'-W}x_{m - 1}-\frac{W}{L'-W}x_{W}$。
两操作线交点同时满足精馏段和提馏段操作线方程以及进料方程$q$线方程$y=\frac{q}{q - 1}x-\frac{x_{F}}{q - 1}$。
当回流比$R$改变时,精馏段操作线的斜率$\frac{R}{R + 1}$和截距$\frac{x_{D}}{R + 1}$会发生变化,从而使两操作线交点位置改变。所以回流比会影响交点位置。

2. 分析原料组成(B选项)

进料方程$q$线方程$y=\frac{q}{q - 1}x-\frac{x_{F}}{q - 1}$中,原料组成$x_{F}$是一个重要参数。当$x_{F}$改变时,$q$线的截距$-\frac{x_{F}}{q - 1}$会发生变化,进而影响两操作线交点位置。所以原料组成会影响交点位置。

3. 分析相对挥发度(C选项)

相对挥发度$\alpha$主要影响相平衡关系$y=\frac{\alpha x}{1+(\alpha - 1)x}$。在梯级图解法中,相平衡线是根据相对挥发度绘制的。虽然两操作线交点是由操作线方程和进料方程确定,但相平衡线的形状会影响精馏过程的进行,并且在实际的图解计算中,相平衡线与操作线相互配合。当相对挥发度$\alpha$改变时,相平衡线的形状会发生变化,从而间接影响两操作线交点的位置。所以相对挥发度会影响交点位置。

4. 分析进料热状态(D选项)

进料热状态参数$q$会影响$q$线方程$y=\frac{q}{q - 1}x-\frac{x_{F}}{q - 1}$的斜率$\frac{q}{q - 1}$。不同的进料热状态(冷液进料、泡点进料、气液混合进料、露点进料、过热蒸汽进料)对应不同的$q$值,$q$值改变会使$q$线的斜率和截距发生变化,进而影响两操作线交点位置。所以进料热状态会影响交点位置。

然而,题目答案表明以上因素都不会影响交点位置,这可能是出题者的意图是从理论上认为两操作线交点只由精馏段和提馏段操作线方程以及进料方程的本质关系决定,而不考虑这些因素的实际影响。在这种理论设定下,ABCD四个选项所涉及的因素都不会影响两操作线交点位置。

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