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化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
6,910
单选题

1056、正常操作的二元精馏塔,塔内某截面上升气相组成Yn+1、和T降液相组成Xn的关系是[ ]。

A
 Yn+l>Xn
B
 Yn+1<Xn
C
 Yn+1=Xn
D
 不能确定

答案解析

正确答案:A

解析:

**解析:** 在二元精馏塔的正常操作中,我们需要分析塔内气液两相的组成关系。 1. **符号定义与位置关系**: * 通常在下标表示法中,$n$ 代表第 $n$ 块理论板。 * $Y_{n+1}$ 表示从第 $n+1$ 块板(位于第 $n$ 块板下方)上升进入第 $n$ 块板的气相组成。 * $X_n$ 表示从第 $n$ 块板流下的液相组成(即离开第 $n$ 块板的液相)。 * 题目提到的“某截面”通常指第 $n$ 块板与第 $n+1$ 块板之间的截面,或者更广泛地指精馏段或提馏段内的传质过程。但在精馏原理中,核心比较的是**同一块板上**或**相邻级间**的气液平衡与操作线关系。更准确的理解是考察精馏过程中易挥发组分在气相和液相中的分布规律。 2. **精馏的基本原理**: * 精馏的目的是分离易挥发组分(轻组分)和难挥发组分(重组分)。 * 在塔内任意一块理论板上,气液两相接触并进行传质。由于易挥发组分倾向于进入气相,难挥发组分倾向于留在液相,因此,对于任何处于平衡状态或接近平衡状态的级,**气相中易挥发组分的摩尔分数($Y$)总是大于液相中易挥发组分的摩尔分数($X$)**。 * 即对于同一块板 $n$,有 $Y_n > X_n$(假设 $Y$ 和 $X$ 均指易挥发组分)。 3. **操作线与相平衡线的关系**: * 在 $y-x$ 图上,相平衡曲线通常位于对角线($y=x$)的上方(对于相对挥发度 $\alpha > 1$ 的体系)。 * 精馏段的操作线方程为 $y_{n+1} = \frac{R}{R+1}x_n + \frac{x_D}{R+1}$。 * 提馏段的操作线方程也有类似形式。 * 无论在哪一段,只要塔在正常操作(即进行有效的分离),气相中的轻组分浓度必然高于与其接触的液相中的轻组分浓度,这样才能保证轻组分不断向上富集,重组分不断向下富集。 * 具体到题目中的 $Y_{n+1}$ 和 $X_n$:$Y_{n+1}$ 是来自下层板的气体,$X_n$ 是上层板流下的液体。在逆流接触中,虽然它们不是直接处于平衡的一对(平衡对通常是 $Y_n$ 和 $X_n$,或者 $Y_{n+1}$ 和 $X_{n+1}$),但在整个精馏塔中,气相总体上是富含轻组分的,液相总体上是富含重组分的。 * 更严谨地看,题目考察的是一般规律:在精馏塔内,**上升蒸气中易挥发组分的含量恒大于下降液体中易挥发组分的含量**。这是精馏得以进行的驱动力基础。如果 $Y \le X$,则无法实现轻组分的向上提纯。 4. **结论**: * 基于精馏分离的基本物理化学原理,气相组成 $Y$(易挥发组分摩尔分率)始终大于同位置或相邻接触级的液相组成 $X$。 * 因此,$Y_{n+1} > X_n$ 成立。 故正确答案为 **A**。

相关知识点:

精馏塔内气液相,Yn+1大于Xn

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