分离工程习题解答.doc
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［例2-3］
求含正丁烷
（1）0.15、正戊烷
（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa压力下的泡点温度。
B.露点温度
a. 解：
因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液，Ki只取决于温度和压力。
如计算要求不高，可使用烃类的p－T－K图（见图2-1）。
假设T＝50℃，p＝0.2MPa，查图求Ki，
组分 xi Ki yi=Kixi
正丁烷 0.15 2.5 0.375
正戊烷 0.40 0.76 0.304
正已烷 0.45 0.28 0.126
说明所设温度偏低,选正丁烷为KG,。
查p-t-k图t为58.7,
再设T＝58.7℃，重复上述计算得
故泡点温度为58.7℃。
解：
B.露点温度,假设T＝80℃，p＝0.2MPa，查图求Ki，
组分 xi Ki yi/Ki=xi
正丁烷 0.15 4.2 0.036
正戊烷 0.40 1.6 0.25
正已烷 0.45 0.65 0.692
选正戊烷为参考组分，则
由,查图2-1a得t=78℃
K1=4，K2=1.56，K3=0.6，
故混合物在78℃。
［例2-7］
进料流率为1000kmol/h的轻烃混合物，其组成为：
丙烷
（1）30%；正丁烷
（2）10%；正戊烷（3）15%；正已烷（4）45%（摩尔）。
求在50℃和200kPa条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。
解：
该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。
由给定的T和p，从p-T-K图查Ki，再采用上述顺序解法求解。
（1）核实闪蒸温度
假设50℃为进料泡点温度，则
假设50℃为进料的露点温度，则
说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。
（2）求Ψ，令Ψ1=0.1（最不利的初值）
=0.8785
因f（0.1）>0，应增大Ψ值。
因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ的一个方程:
计算R-R方程导数公式为：
当Ψ1=0.1时,
由（2-62）:
以下计算依此类推，迭代的中间结果列表如下：
迭代次数
Ψ
f（Ψ）
df（Ψ）/d（Ψ）
1
2
3
4
0.1
0.29
0.46
0.51
0.8785
0.329
0.066
0.00173
4.631
1.891
1.32
—
f（Ψ4）数值已达到p-T-K图的精确度。
（3）用式（2-57）计算xi，用式（2-58）计算yi
由类似计算得:
x2=0.0583,y2=0.1400
x3=0.1670,y3=0.1336
x4=0.6998,y4=0.2099
（4）求V，L
kmol/h
kmol/h
（5）核实和
，
因Ψ值不能再精确，故结果已满意。
（1）
（2）
（3）一烃类混合物含甲烷5%（mol），乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。
解1：
因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，值只取决于温度和压力。
可使用烃类的P-T-K图。
⑴泡点压力的计算：
75348
假设P=2.0MPa，因T=25℃，查图求
组分i
甲烷
（1）
乙烷
（2）
丙烷（3）
异丁烷（4）
∑
0.05
0.10
0.30
0.55
1.00
8.5
1.8
0.57
0.26
0.425
0.18
0.171
0.143
0.919
=0.919＜1，说明所设压力偏高，重设P=1.8MPa
组分i
甲烷
（1）
乙烷
（2）
丙烷（3）
异丁烷（4）
∑
0.05
0.10
0.30
0.55
1.00
9.4
1.95
0.62
0.28
0.47
0.195
0.186
0.154
1.005
=1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa。
⑵露点压力的计算：
假设P=0.6MPa，因T=25℃,查图求
组分i
甲烷
（1）
乙烷
（2）
丙烷（3）
异丁烷（4）
∑
0.05
0.10
0.30
0.55
1.00
26.0
5.0
1.6
0.64
0.0019
0.02
0.1875
0.8594
1.0688
=1.0688＞1.00，说明压力偏高，重设P=0.56MPa。
组分i
甲烷
（1）
乙烷
（2）
丙烷（3）
异丁烷（4）
∑
0.05
0.10
0.30
0.55
1.00
27.8
5.38
1.69
0.68
0.0018
0.0186
0.1775
0.8088
1.006
=1.006≈1，故露点压力为0.56MPa。
解2：
（1）求泡点压力：
设P1=1000KPa，由25℃，1000KPa，查P-T-K列线图得
=16.5 =3.2 =1.0 =0.43
所以
选异丁烷为参考组分
，查得P=1771KPa
在此条件下求得=1.021，继续调整
，查得P=1800KPa
求得：
，故混合物在25℃的泡点压力为1800KPa
序号
组分
1000KPa
2000KPa
1770KPa
1800KPa
1
甲烷
0.05
16.5
0.825
8.4
0.42
9.6
0.48
9.4
0.47
2
乙烷
0.10
3.2
0.32
1.75
0.175
1.95
0.195
1.92
0.192
3
丙烷
0.30
1.0
0.30
0.57
0.171
0.63
0.189
0.62
0.186
4
异丁烷
0.55
0.43
0.24
0.256
0.141
0.285
0.157
0.279
0.153
1.00
1.68
0.907
1.02
1.001
（2）求露点压力
设P1=1000KPa，由25℃，1000KPa，查P-T-K列线图得
=16.5 =3.2 =1.0 =0.43
所以
选异丁烷为参考组分
由25℃，=0.694查得P=560KPa，查得各组分的值
求得故混合物在25℃时的露点压力为560Kpa
序号
组成
组成
1000KPa
560KPa
1
甲烷
0.05
16.5
0.003
27.5
0.002
2
乙烷
0.10
3.2
0.031
5.20
0.019
3
丙烷
0.30
1.0
0.30
1.70
0.176
4
异丁烷
0.55
0.43
1.28
0.694
0.793
1.614
0.990
P86
6）.以烃类蒸汽混合物含有甲烷a.5%，乙烷b.10%，丙烷c.30%及异丁烷d.55%。
⑴试求混合物在25℃时的露点压力与泡点压力，⑵并确定在t=25℃，p=1MPa大气压时的气相分率。
解：
a.求混合物在25℃时的露点压力
设p=1MPa=101.3kPa，由t=25℃查图2-1a得：
K1=165，K2=27，K3=8.1，K4=3.2
选异丁烷为参考组分，则
由和t=25℃查图2-1a得p=650kPa：
K1=28，K2=5.35，K3=1.7，K4=0.681
故混合物在25℃时的露点压力为650kPa。
b.求混合物在25℃时的泡点压力
设p=1MPa=101.3kPa，由t=25℃查图2-1a得：
K1=165，K2=27，K3=8.1，K4=3.2
选异丁烷为参考组分，则
由和t=25℃查图2-1a得p=2800kPa：
K1=6.1，K2=1.37，K3=0.44，K4=0.2114
由和t=25℃查图2-1a得p=1550kPa：
K1=11.0，K2=2.2，K3=0.70，K4=0.306
由和t=25℃查图2-1a得p=1800kPa：
K1=9.6，K2=1.9，K3=0.62，K4=0.27
则混合物在25℃时的泡点压力为1800kPa。
c.t=25℃，p=1MPa=101.3kPa
K1=165，K2=27，K3=8.1，K4=3.2
故在t=25℃，p=1MPa大气压时的气相分率等于1。
1.某精馏塔的操作压力为0.1Mpa，其进料组成为
组分正丁烷正戊烷正己烷正庚烷正辛烷总合
组成（摩尔分数）0.050.170.650.100.031.00
试求：
①露点进料的进料温度。
②泡点进料的进料温度。
解：
①露点进料的进料温度
设t=20℃，p=0.1MPa=100kPa，由查图2-1a得：
K1=2.1，K2=0.56，K3=0.17，K4=0.055，K5=0.017
选正己烷为参考组分，则
由和p=100kPa，查图2-1a得t=78℃：
K1=9.5，K2=3.2，K3=1.315，K4=0.56，K5=0.25
由和p=100kPa，查图2-1a得t=74℃：
K1=8.5，K2=2.9，K3=1.119，K4=0.48，K5=0.20
故露点进料的进料温度为74℃。
②泡点进料的进料温度
设t=20℃，p=0.1MPa=100kPa，由查图2-1a得：
K1=2.1，K2=0.56，K3=0.17，K4=0.055，K5=0.017
由和p=100kPa，查图2-1a得t=50℃：
K1=5.2，K2=1.6，K3=0.54，K4=0.21，K5=0.085
由和p=100kPa，查图2-1a得t=54℃：
K1=5.5，K2=1.76，K3=0.60，K4=0.25，K5=0.095
故泡点进料的进料温度为54℃。
2.某混合物含丙烷a.0.451（摩尔分数），异丁烷b.0.183，正丁烷c.0.366，在t=94℃和p=2.41Mpa下进行闪蒸，试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。
已知K1=1.42，K2=0.86，K3=0.72。
解：
设=0.5，由t=94℃，p=2.41M
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