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1、11 一操作中的精馏塔，若保持不变，增大回流比 R，试分析DqxF、F 的变化趋势。WDxxWVLVL、解：据题不变，R 增大，共已知 8 个条件，因此可分析等的变化、1FNNDqxFWDxx 、趋势。(1) 的变化趋势分析WVLVL、不变DFWFqVVqFLLDRVRDL)1 () 1(2) 的变化趋势分析WDxx 、利用 M-T 图解法分析的变化趋势WDxx 、可先假设 xD不变，则也不变，结合 R 增大，作出新工况下的二操作线，如图WDxFxx/ )(DFW1-1 所示的二虚线(原工况为实线，下同)，可知要完成新工况下的分离任务所需的理论板数比原来的要少(记为 N 减小)，不能满足 N
2、不变这个限制条件，因此“xD不变”的假设并不成立，但已不难推知：若要满足 N 不变，必有 xD增大，又从物料衡算关系得 xW减小，其结果如图 1-2 所示。结论： WDxx、2 某分离二元混合物的精馏塔，因操作中的问题，进料并未在设计的最佳位置，而偏下了几块板。若均同设计值，试分析的变化趋势(同原设计时相比)。VRqxF、FWDxxWVLVL、解：根据已知条件，不变，精馏段理论板数 N1增大，也已知 8 个条件，、NVRqxFF 因此可分析等的变化趋势。WDxx 、(1)的变化趋势分析WVLVL、不变不变不变不变不变qFLLDVLDFWRVDFqVV) 1/()1 (2) 的变化趋势分析WDx
3、x 、2本题易于发生一种错觉：加料板下移使 N1增大、提馏段理论板数 N2减小，单从二段的分离能力来看，似乎应有 xD增大、xW增大，但这个推论显然不符合物料衡算式。现用 M-TWDxFxx/ )(DFW图解法分析：仍设 xD不变，则也不变，结合 R 不变，得新工况下的二操作线同原来的重合，WDxFxx/ )(DFW由于进料位置比最佳位置低，则 M-T 图解结果如图 2-1 虚线所示(为清晰起见，示意图中给出了加料位置比最佳位置低两块板的情形)，可知所需 N 增大。而实际上 N 不变，从而必需有 xD减小，结合物料衡算知 xW增大，如图 2-2 所示。结论：xD减小、xW增大。 由于进料位置下
4、降，尽管精馏段理论板数 N1增大，但 xD反而减小，这一点提请读者注意。发生这 种结果的原因可作如下分析：在最佳进料位置时，每一块板均发挥了其最佳分离能力，而当偏离最佳位 置时(其他条件不变)，如本题加料位置偏低，则原本在提馏段的板变成精馏段的板，起不到原来的分离 作用，从而使精馏塔的整体分离能力下降，导致 xD减小、xW增大。3 一操作中的精馏塔，保持不变。亦增大回流比 R，则VqxF、F的变化趋势又如何？试将结果与例 1 作比较。WDxxWDLVL、解：此题的 8 个已知条件为不变，R 增大。、1FNNVqxF(1) 的变化趋势分析WDLVL、qFLLDVLDFWRVDFqVV) 1/()
5、1 (不变(2) 的变化趋势分析WDxx 、用 M-T 图解法。先假设 xD不变，根据 R 增大，新工况下的精馏段操作线将向对角线靠近(如图 3-1)，接下来要da 画的是提馏段操作线。若仅从物料衡算看，并不能确定 xW的变化趋势，提馏段操作线可能为WDxFxx/ )(DFW3。换句话说，上述提馏段操作线的作法有问题，应换成利用点及提馏段斜率来bdbdbd 、dVL/画。 VWVL/1/从而新工况下提馏段的操作线如图 3-2 虚线所示，可知所需 N 减小，进一步可推知在现 N 不变bd 情况下，将有 xD增大。再根据 xD增大、R(或)增大、增大画出新工况下的二操作线，如图 3-VL/VL/3
6、 所示，可知 xW增大。 现再来分析一下图 3-3 是否能满足 N1、N2不变。显然对精馏段，新、旧二操作线相交，因此能满 足 N1不变，但对提馏段，若仅分别从点 d 或出发画梯级，则新工况下的梯级数要少，但这并不意味d着新 工况下满足不了 N2不变这个要求。因为改变工况后，原来的最佳加料位置，新工况下已不是最 佳，因此作提馏段梯级时不应从点出发，而应在点前就开始，较详细的示意结果如图 3-4 所示，图ddN=8，N1=3，N2=5，可见新、旧工况下 N、N1、N2不变。 物料衡算考核：D 减小、W 增大、xD增大、xW增大能满足WDxFxx/ )(DFW结论：xD增大、xW增大。从本题的分析
7、情况看，上述反证法的主要缺点是繁琐。若结合 塔板分离能力进行分析，则较为简单，分析方法如下；因为增大、增大、N1不变、N2不变，所以精馏段VL/VL/的分离能力提高、提馏段的分离能力下降，结合 xF不变，xD增大、 xW增大。物料衡算考核同上。 结论：xD增大、xW增大。讨论：将本题结果与例 1 作一下比较，可见同样是 R 增大，但 由于使 R 增大的手段不一样，操作结果也不一样(请参见例 1)。其 原因是例 1 中提馏段的分离能力因下降而提高，本题中它却因VL/VL/增加而下降。说明：题 1、2 同样可用考察塔板分离能力的方法进行分析，如下。对题 1)(1)(1不变，WVVW VLRRR V
8、L因为增大、减小、N，不变、N。不变，所以精馏段、提馏段的分离能力均提高。结合VL/VL/4xF不变，可得 xD增大、xW减小。物料衡算考察：因为 D、W 不变，所以 xD增大、xW能满足。WDFWxDxFx结论；xD增大、xW减小。对题 2)(1)(1不变不变，不变不变不变WVVW VLRRR VL因为不变，而提馏段板数减少，故提馏段的分离能力下降，结合 xF不变，可得 xW增大。而VL/，)(/ )(WFD不变、WDFDWxFxx结论：xD减小、xW增大。4 一精馏塔，冷液进料。由于前段工序的原因，使进料量 F 增加，但仍不变，试分VRqx、F析的变化趋势。WDxxWDLVL、解：此题给定
9、的 8 个条件为不变，F 增大。、1FNNVRqx(1) 的分析WDLVL、WVLRDLDFWRVDqFqVV) 1/(1)1 (）（(2)、的分析VL/VL/)(1)(1WVVW VLRRR VL不变，不变不变(3) 的分析WDxx 、5用 M-T 图解法设 xD不变，利用不变、增大作出新工况下的二操作线，如图 4-1 所示(虚线，下同)，可VL/VL/知所需 N 减小，从而推知在 N 不变情况下，将有 xD增大。据此，再重画新工况下的二操作线(保持 N 不 变)，如图 4-2 所示，即 xW增大。物料衡算考察：F 增大、D 减小、W 增大、xD增大、xW增大能满足。WDFWxDxFx如从塔
10、板分离能力考察：因为增大、N2不变、xF不变，所以 xW增大。VL/由于 F 增大、D 减小、W 增大，故暂无法从物料衡算确定 xD的变化趋势，而须根据 N 不变画出新 工况下的二操作线才能定。结合 xW增大、增大、不变、N 不变，画出新工况下的二操作线，VL/VL/ 如图 4-2 所示，xD增大。 注意：不能仅从不变、N1不变、xF不变就得出 xD不变的结论。由于提馏段塔板分离能力下降，VL/ 致使加料板上升蒸汽组成增大，而精馏段分离能力不变，因此 xD增大。一般情况下，若有变化，VL/ 则加料板上升蒸汽组成的改变对塔分离结果的影响比不上的影响大(如题 1)，从而可从增大、VL/VL/ xF
11、不变得出 xD增大的结论。本题不变，则加料板上升蒸汽组成的变化对塔顶 xD的影响就要考虑。 VL/结果：xD增大、xW增大。从上述 4 例的分析可知，不论用 M-T 图解法还是用考察塔板分离能力的方法，二者所得的结果相同。 实际上分离能力的变化也可从 M-T 图解法中分析得到(通过考察 xD不变时的情形)，因此与 M-T 图解法 相比，考察塔板分离能力的方法相当于免去了考察 xD不变时的步骤，较简单，但二者的实质是一致的。 因此以后的例题中，如无必要，均采用基于塔板分离能力的方法。5 一正在运行中的精馏塔，因进料预热器内加热蒸汽压力降低致使进料 q 值增大。若不变，则将如何变化?DRxF、FW
12、DxxWVLVL、解：(1) 分析WVLVL、)()1 ()() 1()(不变不变不变DFWFqVVqFLLDRVRDL(2)、的分析VL/VL/)(1)(1不变不变，不变不变WVVW VLRRR VL(3) 的分析WDxx 、因为、N2不变，所以提馏段分离能力增大，结合 xF不变，可得 xW减小。 VL /DWxFxx/ )(WFD因为 F、D、W 不变，所以 xD增大。结果：xD增大、xW减小。说明：xD、xW也可如下分析，因为 q 增大、xF不变，所以加料板上升蒸汽的浓度增加，而精馏段分 离能力不变，因为 xD增大，又从物料衡算知 xW减小。6 一正在运行中的精馏塔，由于前段工序的原因，使料液组成 xF下降，而仍不变。VRqF、6试分析将如何变化?WDxxWDLVL、解：(1) 分析WDLVL、)()()()() 1(/)()1 (不变不变不变不变不变WVLDFWRDLRVDFqVV(2)、分析VL/VL/、均不变VL/VL/(3)分析WDxx 、因为、N1、N2均不变，所以精馏段、提馏段的分离能力不变，结合 xF减小，可得 xDVL/VL/减小、xW减小。物料衡算考察：因为 F、D、W 不变，所以 xF减小、xD减小、xW减小可满足。WDFWxDxFx
