并在Y-X图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。
9、用水吸收丙酮——空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙酮7%（体积），
混合气体流量为1500m3/h（标准状态），要求吸收率为97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用Y*=1.68X表示，试计算：
（1）每小时被吸收的丙酮量和水的最小用量为多少？
（2）若用水量为3200kg/h，求溶液的出口浓度？
在此情况下，塔进出口处的推动力ΔY
各为多少？
（3）若溶液的出口浓度x1=0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？
（4）做图说明
（2）、（3）两种情况操作时，那种所需的传质面积较小？
为什么？
10、在一逆流填料吸收塔中，用清水处理SO2混合气体。
进塔气中含SO20.09（摩尔分率），
水的用量比最小用量大70%。
要求SO2吸收量为2000kg/h,操作条件下的气液平衡关系为Y=26.7X，计算每小时用水量为多少立方米。
11、需要设计用清水作吸收剂的填料塔，因算出的填料层高度与直径之比过大，拟改为两个高度较小的塔联合操作，现提出以下几个流程方案，各种方案中
（1）每塔L/V相等；
（2）Yb1、YD、Ya2不变，设平衡关系服从亨利定律，试分别做出其平衡线与操作线的示意图，并比较这三种方案。
方案1方案2方案3
11、在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为Y=0.4X。
试求：
（1）回收率为93%时的最小液气比（摩尔比）；
（2）当液气比为最小液气比的1.4倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率。
（3）如果吸收因子A=1.2，回收率为90%，并已知该系统的气、液相传质单元高度HL
和HG都是2m，其填料层高度为多少？
？
13、混合气中含CO25%（体积），其余为空气。
于30℃及2MPa下用水吸收，回收率为90%，溶液出口浓度x1=0.0004，混合气体处理量为224m3/h（操作状态），亨利常数E=200MPa，液相体积总传质系数KLa=50kmol/（m3h（kmol/m3）），塔径为1.5m，求每小时用水量和填料层高度。
14、在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气—氨混合气中的氨。
入塔气体中含氨9%（体积），要求吸收率为90%，水用量为最小用量的1.2倍，操作状态下平衡关系为Y*=1.8X，HOG=1m。
试求：
（1）填料层的高度；
（2）若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收剂，Y1及其他条件不变，吸收率为多少？
（3）画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。
15、有一吸收塔，填料层高度为3米，可以将含有NH36%（体积）的空气—氨混合气中的NH3回收99%，气体速率为600kg惰气/（m2h），吸收剂用水，其速率为900kg/（m2h）。
在操作范围内，氨的气液平衡关系为Y*=0.9X，
，受液体速率影响很小，而W气是单位时间内通过塔截面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减？
（1）气体速度增加20%；
（2）液体速度增加20%；
假设气、液速率变动后，塔内不会发生液泛。
16、已知某填料塔直径为1米，填料层的高度为4米。
用清水逆流吸收空气混合物中的某可溶组分，该组分进、出口浓度分别为8%和1%（摩尔分率），混合气流率为30kmol/h，操作液气比为最小液气比的1.24倍，相平衡关系为Y*=2X，试计算：
（1）塔高为3米处气相浓度；
（2）若塔高不受限制，最大吸收率为多少？
17、某厂有一填料吸收塔，直径为880mm，填料层高6m，所用填料为50mm拉西环，每小时处理2000m3g丙酮-空气混合气（T=298.15K，P=101.3kPa），其中含丙酮5%（体积%）；用水作溶剂。
塔顶放出废气中含丙酮0.263%（体积%），塔底排除的溶液每kg含丙酮61.2g；在此操作条件下，平衡关系Y=2.0X。
根据上述测得数据试计算：
（1）气相体积总传质系数KYa；
（2）每小时回收多少丙酮；
（3）若保持气液流量V、L不变，将填料层高度加高3m，可以多回收多少丙酮。
18、在高度为5m的填料塔内，用纯溶剂除去混合气中的某组分，在操作条件下相平衡常数
m=0.6，当L/V=0.9时，溶质回收率可达90%。
现改用另一种性能较好的填料在相同
条件下其吸收率可提高到95%，问此填料的体积传质系数是原填料的多少倍？
19、在逆流操作的填料塔中，用稀硫酸吸收空气中所含的氨（低浓度），溶液上方氨的分压为
零（相平衡常数m=0）。
在下列两种情况下，气体与液体流率以及其他操作条件大致相
同，传质单元高度HOG都可取为0.5m，试比较所需的填料层高度有何不同？
（1）要求回收率为90%；
（2）要求回收率为95%。
20、要从CCl4—空气混合物中吸收所含的CCl4，处理的混合气体量为1500kmol/h，混合气体中含CCl45%（mol%）,回收率为90%，吸收塔操作压力为101.325kPa，温度为298K。
有两股吸收液送入塔内，第一股含CCl42.26%（质量%）的煤油，其量为222kmol/h，从塔顶送入；第二股为含CCl413.7%（质量%）的煤油，其量为153kmol/h，在塔中段液体浓度与它相同处送入。
在操作条件范围内，平衡曲线可表示为Y*=0.13X，已知吸收过程属气膜控制，kG=1.2kmol/（m2.h.atm），纯煤油的平均分子量为170，CCl4的分子量为154，塔径为3.5m，填料的比表面积a=110m2/m3，试求：
（1）填料层高度；
（2）第二股煤油应在距填料层顶部若干米处送入？
（3）若将两股煤油相混，一起从塔顶送入，欲得到同样的回收率，塔高应为多少？
21、现有一填料塔，在301K和101.3kPa下，用清水吸收200m3/h氨—空气混合物中的氨，使其含量从5%（体积%）降低到0.04%（体积%）。
出塔氨水浓度为最大浓度的80%，填料塔直径为0.5m，填料层体积为0.98m3，其平衡关系式为Y*=1.4X，已知：
KGa=0.272G0.35L0.36kmol/（h.atm）;G——混合气体的质量流速kg/（m2h）；L——液体的质量流速kg/（m2h）。
问：
该塔能否适用？
为什么？
22、以2.5N的NaOH溶液在常压下吸收CO2—空气混合物中的CO2。
实验使用的填料塔为塔径350mm，塔高3m，以19mm的拉西环填充。
实验结果为：
气速G’=0.34kg/（m2s），液速L=3.94kg/（m2s）；入口气体中CO2含量为315ppm，而出口气体中CO2含量为31ppm；溶液密度为1100kg/m3，吸收为气相扩散控制，问总气相传质系数KGa的值为多少？
23、空气和丙酮混合气体2000m3/h（标准状态），其中含丙酮10%（体积%），于293K和202.65kPa下，在直径为0.62m的填料吸收塔中用水吸收，吸收率为80%，塔中选用25×25×3乱堆瓷环，比表面积a=200m2/m3，吸收系数KY=0.6kmol/（m2.h），吸收剂用量为最小用量的3倍，操作条件下的平衡数据如下表，试计算填料层高度。
X
0
0.0526
0.075
0.111
0.250
0.430
0.668
1.0
Y
0
0.0318
0.0425
0.0542
0.0776
0.0915
0.101
0.1095
第三章蒸馏
1、在101.3kPa下，C6H6（A）与C6H5Cl（B）的饱和蒸汽压（kPa）和温度（K）的关系如下：
试计算：
（１）C6H6（A）与C6H5Cl（B）的汽液平衡相组成，并画出t-x-y图；
（２）平均相对挥发度（该溶液可视为理想溶液）。
２、如果C6H6（A）与C6H5Cl（B）的混合液中C6H6摩尔分率为0.5，根据上题的T-x-y图回答以下问题：
（1）此溶液开始沸腾的温度，以及此瞬间的蒸汽组成；
（2）若将此溶液加热至388.15K，溶液的状态如何？
各相组成又如何？
（3）此溶液加热到什么温度时才能完全汽化为饱和蒸汽？
此时蒸汽的组成又为多
少？
（4）若要使此溶液得到初步分离，加热温度应控制在什么范围？
3、苯-甲苯混合物可视为理想体系，纯苯（A）和纯甲苯（B）的蒸汽压分别可用下式表示：
式中P0的单位为mmHg，t的单位为℃。
今测的蒸馏釜中温度为108℃，釜液组成为4.3%（质量%），试求：
（1）该蒸馏釜的操作压强；
（2）与釜液呈平衡的蒸汽组成。
（3）当蒸馏釜的操作压强为500mmHg，组成为0.55（苯的摩尔分数）的蒸汽的温度和与此蒸汽呈平衡的液相组成。
4、C6H6（A）与C6H5Cl（B）混合液在常压下进行简单蒸馏。
其中C6H6（A）初始浓度为0.5（摩尔分率，下同），最终液相产品浓度为0.36，且该体系为理想体系，平均挥发度为2.16，试求：
（1）所得气相产品的量和平均组成；
（2）如改为平衡蒸馏，液相产品浓度仍为0.36，其气相产品的量和平均组成。
5、在连续精馏塔中分离CS2-CCl4混合液。
已知原料液于泡点加入，流量为3500kg/h，其中含CS230%（质量%，以下同），回流比为2.8，塔顶产品中含CS292%，馏出液回收率为62%，试求：
（1）塔顶产品量和塔底残液量及残液组成；
（2）塔顶回流量及蒸馏釜汽化量（分别以kg/h及kmol/h表示）。
6、在连续精馏塔中分离乙醇-水混合液。
原料液含乙醇63%（质量%，以下同），泡点进料；要求塔顶产品量为1500kg/h，组成为90%，温度为78.3℃，其回收率为0.97，回流比为2.3，试求：
⑴塔顶及塔底产品量；
⑵蒸汽冷凝器中每小时所冷凝的蒸汽量。
7、在常压操作的连续精馏塔中分离含丙酮30%（摩尔%）混合物，分别计算20℃溶液进料、
饱和液体进料、饱和蒸汽进料时的q值。
常压下丙酮-水体系的平衡数据如下表：
t（℃）
100
92.7
86.5
75.8
66.5
63.4
62.1
61.0
60.4
60
59.7
59.0
58.2
57.5
57.0
56.13
x
0.0
0.01
0.02
0.05
0.10
0.15
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0.95
1.0
y
0.0
0.253
0.425
0.624
0.755
0.798
0.815
0.830
0.839
0.849
0.859
0.874
0.898
0.935
0.963
1.0
8、对于习题6的体系，如果原料流量为150kmol/h，馏出液组成为96%，釜液组成为3%（均为mol%），回流比为2.5，试求上述三种进料状况下的汽、液相组成。
9、在某一连续精馏塔操作中，操作线方程可表示为：
精馏段：
y=0.76x+0.23；提馏段：
y=1.20x–0.02
料液为饱和液体。
试求回流比及原料液、馏出液、残液的组成。
10、在连续操作的精馏塔,精馏段操作线方程为y=0.75x+0.2075，q线方程为y=-0.5x+1.5zF，相对挥发度为2.5，试求：
（1）回流比R；
（2）馏出液的组成xD；
（3）进料热状态参数q值，并判断进料热状态；
（4）当进料组成zF=0.44时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处的x值为多少?
（5）回流比为最小回流比的多少倍?
11、用一连续精馏塔分离两组份理想混合液。
原料和馏出液中分别含A组分0.44、0.96（摩尔分率）。
溶液的平均相对挥发度为2.35，最小回流比为1.62，试说明原料液的进料热状况，并求出q值。
12、在一常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。
在回流比为2.48时测得精馏段某相邻三板的液相组成分别为0.70、0.63、0.51（摩尔分率），求下面两层塔板的气相与液相单板效率。
苯-甲苯溶液的平均相对挥发度为2.48。
13、含甲醇35%（mol%，以下同）的甲醇水汽液混合物，在常压连续精馏塔中分离。
进料速率为100kmol/h，其中蒸汽量占1/2，操作回流比为3，进料中甲醇的96%进入馏出液中，要求馏出液的组成为93%。
塔底的相对挥发度为7.54。
试求：
（1）塔顶产品浓度；
（2）残液中甲醇含量；
（3）塔内由下往上数塔釜以上第一块理论板上液体组成；
（4）若该板的气相板效率为0.52，则液体实际组成为多少？
14、在常压连续精馏塔中分离含丙酮25%（质量%，以下同）的丙酮水溶液，要求馏出液组成
为99%，原料液中有80%（摩尔）丙酮进入馏出液中。
进料为泡点液体，操作回流比为最
小回流比的1.7倍，塔釜为间接蒸汽加热，试求：
（丙酮水溶液平衡数据见习题7）
（1）所需理论塔板数及进料板位置；
（2）釜中液体改用水蒸汽直接加热，所需理论塔板数又为多少。
15、在常压连续精馏塔内，分离含苯64%（mol%、以下同）的苯和甲苯混合液，进料量为4000kg/h，进料为泡点液体。
要求馏出液中含苯99.2%，塔底产品中含苯1%，取实际回流比为最小回流比的1.58倍，平均相对挥发度2.54，塔底为间接蒸汽加热，回流液为泡点液体。
试求：
（1）塔顶及塔底产品的摩尔流率；
（2）用图解法求所需的理论塔板数及加料板位置。
苯—甲苯溶液在常压下的平衡数据见下表：
t（℃）
80.2
84.0
88.0
92.0
96.0
100.0
104.0
108.0
110.0
x
1.000
0.823
0.639
0.508
0.376
0.256
0.155
0.058
0
y
1.000
0.922
0.82
0.720
0.596
0.453
0.304
0.128
0
16、在上题条件下，将进料状态改为65℃及饱和蒸汽，试求：
（1）两种情况下的最小回流比，并与泡点液体进料时所需的最小回流比比较；
（2）如维持15题所给的回流比，定性分析所需的理论塔板数和加料板位置有何变化。
17、在常压连续精馏塔中分离CS2-CCl4混合液。
已知原料液于泡点加入，流量为3500kg/h，其中含CS230%（摩尔%，以下同），馏出液中含CS294%，残液中含CS22%，回流比为最小回流比的1.6倍，全塔操作平均温度约为61℃，空塔气速为0.8m/s，板间距为0.4m，全塔效率为50%，试求：
（1）实际塔板层数；
（2）塔径；（3）塔的有效高度。
CS2—CCl4混合液平衡数据（101.3kPa）
x
0
0.0296
0.0615
0.1106
0.1435
0.258
0.3908
0.5318
0.6630
0.7574
0.8604
1.0
y
0
0.0823
0.1555
0.2660
0.3325
0.4950
0.634
0.747
0.829
0.879
0.932
1.0
18、在常压连续精馏塔中分离含甲醇40%（摩尔%，以下同）的甲醇水溶液，要求馏出液组成为98.6%，残液组成为2%，进料为泡点液体，操作回流比为最小回流比的2.2倍。
塔顶采用一个部分凝器和一个全凝器进行冷凝，部分凝器控制回流为饱和液体，其余以饱和蒸汽状态进入全凝器冷凝冷却得到塔顶产品。
若全塔效率为0.6，求实际塔板数。
甲醇—水溶液平衡数据（101.3kPa）
t（℃）
100
96.4
91.2
87.7
81.7
78.0
75.3
73.1
71.2
69.3
67.6
66.0
65.0
64.5
x
0
0.02
0.06
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0.95
1.00
y
0
0.134
0.304
0.418
0.579
0.665
0.729
0.779
0.825
0.870
0.915
0.958
0.979
1.00
19、将含乙醇50%（摩尔%，以下同）的乙醇水溶液2000kmol/h及乙醇20%的乙醇水溶液
2000kmol/h，分别加入一常压连续精馏塔内进行分离，两股进料均为泡点液体。
要求馏出液
中含乙醇82%，釜液中含乙醇1%，操作回流比为2，塔釜为间接蒸汽加热。
试求：
（1）馏出液及釜液的摩尔流率；
（2）所需理论塔板数及两股进料的位置。
乙醇—水溶液的平衡数据（（101.3kPa）
x
0.00
0.01
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.14
0.18
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
y
0.00
0.11
0.175
0.273
0.34
0.392
0.43
0.482
0.513
0.525
0.551
0.575
0.595
0.614
x
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.894
0.90
0.95
1.00
y
0.635
0.657
0.678
0.698
0.725
0.755
0.785
0.82
0.855
0.894
0.989
0.942
1.00
20、在常压连续精馏塔内分离乙醇20%（摩尔%，以下同）的乙醇水溶液。
要求馏出液组成大于82%，釜液组成小于1%，并在精馏段内某一塔板上抽出泡点液体产品，其量为馏出液的1/2，浓度为60%，操作回流比为2，试确定所需理论塔板数，加料及侧线产品的位置。
21、在常压连续精馏塔中，含易挥发组分50%（摩尔%，以下同）的泡点溶液从塔顶加入，要求塔顶和塔底产品中的易挥发组分含量分别为80%及1%，系统相对挥发度为2.5，泡点回流，回流比为3，试求：
（1）回收率；
（2）操作线方程；（3）最小回流比。
22、在一常压连续精馏塔内分离含苯40%（摩尔%，以下同）的苯-甲苯混合物，处理量为11100kg/h，进料温度为95.4℃。
要求分离后得到的馏出液中含苯98%，塔底产品含甲苯99%。
操作回流比为4.5，塔顶采用全凝器，回流液为泡点液体，冷却水进出口温度分别为25℃及40℃。
蒸馏釜用3kgf/cm2饱和水蒸汽间接加热，塔板效率为52%，若忽略热损失，试确定：
（1）塔顶及塔底产品的摩尔流率；
（2）实际塔板数及加料板位置；
（3）蒸馏釜中加热所需的饱和水蒸汽量；
（4）冷凝器中冷却水消耗量。
23、某两组份混合液在连续精馏塔内进行分离。
已知料液中易挥发组份含量为50%（摩尔%，以下同），泡点进料；塔底产品中易挥发组份含量为10%；平均相对挥发度为4，理论板数为4块（包括再沸器）。
料液自第二层理论板进入，提馏段上升汽体摩尔流
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