单选题
精馏塔操作时,回流比与理论塔板数的关系是( )。
A
回流比增大 时,理论塔板数也增多
B
回流比增大时,理论塔板数减少
C
全回流时,理论塔板数最多,但此时无产品
D
全回流时,理论塔板数最 多,此时无产品很少
答案解析
正确答案:B
解析:
在精馏操作中,回流比($R$)与理论塔板数($N$)之间存在着密切的相互制约关系,通常可以通过 McCabe-Thiele 图解法或芬斯克方程来理解。
1. **基本原理分析**:
* **回流比增大**:当回流比 $R$ 增大时,精馏段操作线的斜率 $\frac{R}{R+1}$ 增大,使得操作线远离平衡线。这意味着每一块理论塔板的气液两相组成变化更大,分离能力增强。因此,为了达到相同的分离要求(即固定的塔顶和塔底产品纯度),所需的**理论塔板数会减少**。
* **极限情况——全回流**:当回流比趋于无穷大($R \to \infty$,即全回流)时,操作线与对角线重合,此时偏离平衡线最远,分离效率最高,所需的**理论塔板数最少**(记为 $N_{min}$)。但在全回流状态下,塔顶没有产品采出($D=0$),所有冷凝液全部返回塔内,因此虽然塔板数最少,但没有实际生产意义。
* **极限情况——最小回流比**:当回流比减小到最小回流比($R_{min}$)时,操作线与平衡线相交或相切(出现夹点),此时需要**无穷多**的理论塔板数才能完成分离任务。
2. **选项逐一解析**:
* **A. 回流比增大时,理论塔板数也增多**:错误。如上所述,回流比增大,分离推动力增大,所需塔板数应减少。
* **B. 回流比增大时,理论塔板数减少**:**正确**。这是精馏设计中的基本规律。在实际操作中,增加回流比是提高产品纯度或减少所需塔板数的常用手段(尽管会增加能耗)。
* **C. 全回流时,理论塔板数最多,但此时无产品**:错误。全回流时,理论塔板数是**最少**的,而不是最多。后半句“无产品”描述正确,但前半句结论错误。
* **D. 全回流时,理论塔板数最多,此时无产品很少**:错误。同样,全回流时理论塔板数是最少的。且全回流时产品量为零,不是“很少”。
**结论**:
回流比与理论塔板数呈反比关系(在一定范围内)。回流比越大,分离效果越好,完成相同分离任务所需的理论塔板数越少。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
回流比增大,理论塔板数减
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