单选题
1298、精馏的操作线为直线,主要是因为( )。
A
理论板假设
B
理想物系
C
塔顶泡点回流
D
恒摩尔流假设
答案解析
正确答案:D
解析:
**解析:**
精馏操作线方程描述的是精馏塔内相邻两块理论板之间,上升蒸气组成 $y_{n+1}$ 与下降液体组成 $x_n$ 之间的关系。其推导基于物料衡算。
以精馏段为例,对第 $n$ 块板以上(包括冷凝器)作物料衡算:
总物料衡算:$V = L + D$
易挥发组分衡算:$V y_{n+1} = L x_n + D x_D$
整理得精馏段操作线方程:
$$y_{n+1} = \frac{L}{V} x_n + \frac{D}{V} x_D$$
在这个方程中,$D$(馏出液流量)和 $x_D$(馏出液组成)是常数。要使该方程成为一条**直线**,斜率 $\frac{L}{V}$ 和截距 $\frac{D}{V} x_D$ 必须为常数。这意味着在精馏段内,液相流量 $L$ 和气相流量 $V$ 必须保持不变(即不随塔板位置变化)。
**恒摩尔流假设**(Constant Molar Overflow Assumption)正是指出了这一点。该假设认为:
1. 各组分的摩尔汽化潜热相等;
2. 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略;
3. 塔的热损失可以忽略。
在上述假设成立的前提下,每冷凝 1 mol 蒸气就会汽化 1 mol 液体,从而使得精馏段内各板的上升蒸气摩尔流量 $V$ 相等,下降液体摩尔流量 $L$ 也相等。同理,提馏段内的 $L'$ 和 $V'$ 也分别为常数。因此,操作线方程中的系数为常数,操作线表现为直线。
**选项分析:**
* **A. 理论板假设**:这是为了简化计算,假设离开某块板的气液两相达到平衡状态,用于确定理论板数,与操作线是否为直线无直接因果关系。
* **B. 理想物系**:指服从拉乌尔定律的物系,这影响相平衡关系(平衡线),而不直接决定操作线的形状。
* **C. 塔顶泡点回流**:这影响了回流液的状态和热量平衡,是恒摩尔流假设成立的一个有利条件或特定工况,但不是操作线为直线的根本原因(即使非泡点回流,若满足恒摩尔流条件,操作线仍可是直线,只是方程形式可能略有不同或需修正,但在基础教学中,恒摩尔流是核心假设)。
* **D. 恒摩尔流假设**:直接导致了 $L$ 和 $V$ 为常数,从而使操作线方程成为线性方程。
故正确答案为 **D**。
相关知识点:
精馏引回流,气液传质双发生
题目纠错
化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
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