化工原理大题答案.doc

1、 1 第一章 蒸馏 7.对习题 6 中的溶液，若原料液流量为 100kmol/h，馏出液组成为 0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为 2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。 解： 产品的流量 由物料衡算 FxF = WxW + DxD D + W = F 代入数据得 W = 60.44 kmol/h 产品流量 D = 100 60.44 = 39.56 kmol/h 精馏段的下降液体流量 L L = DR = 2.5 39.56 = 98.9 kmol/h 提馏段的上升蒸汽流量 V 40进料 q = 1

2、.08 V = V + （ 1-q） F = D（ 1+R） = 138.46 kmol/h V = 146.46 kmol/h 8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = 0.723x + 0.263；提馏段 y = 1.25x 0.0187 若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。 解：露点进料 q = 0 即 精馏段 y = 0.723x + 0.263 过（ xD ， xD） xD = 0.949 提馏段 y = 1.25x 0.0187 过（ xW ， xW） xW = 0.0748 精馏段与 y 轴交于 0 ， xD/（ R+1） 即 xD/（ R

3、+1） = 0.263 R = 2.61 连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（ 0.5345 ， 0.6490） xF = 0.649 2 11.用一连续精馏塔分离由组分 AB 组成的理想混合液。原料液中含 A 0.44，馏出液中含 A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为 2.5，最回流比为 1.63，试说明原料液的热状况，并求出 q 值。 解：在最回流比下，操作线与 q 线交点坐标（ xq ， yq）位于平衡线上；且 q 线过（ xF ，xF）可以计算出 q 线斜率即 q/(1-q)，这样就可以得到 q 的值 由式 1-47 Rmin = (xD/xq)- (1-

4、xD)/(1-xq)/（ -1）代入数据得 1.63 = (0.957/xq)-2.5 (1-0.957)/(1-xq)/（ 2.5-1） xq = 0.366 或 xq = 1.07（舍去） 即 xq = 0.366 根据平衡关系式 y = 2.5x/（ 1 + 1.5x） 得到 yq = 0.591 q 线 y = qx/（ q-1） - xF/（ q-1）过（ 0.44， 0.44），（ 0.366， 0.591） q/（ q-1） = （ 0.591-0.44） /（ 0.366-0.44）得 q = 0.67 0 q 1 原料液为气液 混合物 15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯 -

5、甲苯的混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为 0.28， 0.41和 0.57，试计算三层中较低的两层的单板效率 EMV 。 操作条件下苯 -甲苯混合液的平衡数据如下： x 0.26 0.38 0.51 y 0.45 0.60 0.72 解：假设测得相邻三层板分别为第 n-1 层，第 n 层，第 n+1层 即 xn-1 = 0.28 xn = 0.41 xn+ 1 = 0.57 根据回流条件 yn+1 = xn yn = 0.28 yn+1 = 0.41 yn+2 = 0.57 由表中所给数据 = 2.4 与第 n 层板液相平衡的气相组成 yn* = 2.4 0.41/（ 1+0.

6、41 1.4） = 0.625 与第 n+1层板液相平衡的气相组成 yn+1* = 2.4 0.57/（ 1+0.57 1.4） = 0.483 由式 1-51 EMV = （ yn-yn+1） /（ yn*-yn+1） 可得第 n 层板气相单板效率 EMVn = （ xn-1-xn） /（ yn*-xn） = （ 0.57-0.41） /（ 0.625-0.41） = 74.4 第 n 层板气相单板效率 EMVn+1 = （ xn-xn+1） /（ yn+1*-xn+1） = （ 0.41-0.28） /（ 0.483-0.28） = 64 3 第 2章 吸收 12.在吸收塔中用请水吸收混合

7、气体中的 SO2，气体流量为 5000m3（标准） /h，其中 SO2占 10，要求 SO2的回收率为 95。气，液逆流接触，在塔的操作条件下， SO2在两相间的平衡关系近似为 Y* = 26.7X，试求： （ 1） 若取用水量为最小用量的 1.5倍，用水量应为多少？ （ 2） 在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数； （ 3） 如仍用（ 2）中求出的理论板数，而要求回收率从 95提高到 98，用水量应增加到多少？ 解：（ 1） y2 = y1（ 1-） = 0.1（ 1-0.95） = 0.005 Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y2 = 0.005/（ 1-0.005） = 0.

8、005 （ L/V） min=（ Y1-Y2） /X1* = （ Y1-Y2） /（ Y1/26.7） 4 = （ 0.111-0.005） 26.7/0.111 = 25.50 （ L/V） =1.5（ L/V） min= 38.25 惰性气体流量： V = 5000 0.9/22.4 = 200.89 用水量 L = 38.25 200.89 = 7684kmol/h （ 2）吸收操作线方程 Y = （ L/V） X + Y2 代入已知数据 Y = 38.25X + 0.005 在 坐标纸中画出操作线和平横线，得到理论板数 NT = 5.5 块 14在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于

9、气态烃中的 H2S，进塔气相中含 H2S（体积） 2.91要求吸收率不低于 99，操作温度 300，压强 101.33kPa，平衡关系为 Y* = 2X，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中 H2S 浓度为 0.013kmol(H2S)/kmol(溶剂 ) 已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为 0.015kmol/(m2 s)，气相体积吸收总系数为 0.000395 kmol/(m3 s kPa)。求所需填料蹭高度。 解： y2 = y1（ 1-） =0.0291 0.01 = 0.000291 Y2 = y2 = 0.000291 Y1 = 0.0291/（ 1-0.0291） = 0.02997 Ym = （ Y1-Y1*） -Y2/ln（ Y1-Y1*） /Y2 = （ 0.02997-0.013 2） -0.000291/ln（ 0.02997-0.013 2） /0.000291 = 0.0014 OG =（ Y1-Y2） / Ym = （ 0.02997-0.000297） /0.0014 = 21.2 HOG = V/(KYa ) = 0.015/（ 0.000395 101.33） = 0.375 H = OG HOG = 21.2 0.375 = 7.9m 5 第五章 干燥