题目
精馏塔操作中,保持F、xF、q、和D/F不变,加大回流比R,则()A. xD增大,xW减小B. xD增大,xW增大C. xD减小,xW增大D. xD减小,xW减小
精馏塔操作中,保持$F$、$xF$、$q$、和$D/F$不变,加大回流比$R$,则()
A. $xD$增大,$xW$减小
B. $xD$增大,$xW$增大
C. $xD$减小,$xW$增大
D. $xD$减小,$xW$减小
题目解答
答案
A. $xD$增大,$xW$减小
解析
本题考查精馏塔操作中回流比变化对塔顶馏出液组成和塔底釜残液组成的影响,解题思路是根据精馏塔的物料衡算关系以及回流比变化对精馏过程的影响来分析。
1. 明确物料衡算关系
对于精馏塔,总物料衡算方程为:$F = D + W$,易挥发组分物料衡算方程为:$F x_F = D x_D + W x_W$。
已知$D/F$不变,设$D/F=\alpha$($\alpha$为常数),则$D = \alpha F$,那么$W=F - D=F-\alpha F=(1 - \alpha)F$。
将$D = \alpha F$和$W=(1 - \alpha)F$代入易挥发组分物料衡算方程$F x_F = D x_D + W x_W$中,可得:
$F x_F=\alpha F x_D+(1 - \alpha)F x_W$,两边同时除以$F$,得到$x_F=\alpha x_D+(1 - \alpha)x_W$,进一步变形为$x_W=\frac{x_F-\alpha x_D}{1 - \alpha}$。
2. 分析回流比$R$增大的影响
回流比$R$增大,精馏段和提馏段的气液负荷都会发生变化。在精馏段,气液传质推动力增大,精馏效果增强,使得塔顶馏出液中易挥发组分的含量增加,即$x_D$增大。
3. 根据物料衡算确定$x_W$的变化
由$x_W=\frac{x_F-\alpha x_D}{1 - \alpha}$可知,$x_F$、$\alpha$为常数,当$x_D$增大时,分子$x_F-\alpha x_D$减小,分母$1 - \alpha$为常数,所以$x_W$减小。