化工分离过程课后答案刘家祺Word文档格式.docx

1、（4） Nxu = （ c+2 ）+1 = c+3（5） Nau = c+3 - （ c+3 ） = 0思路2:输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数 Nv=2（C+2） 独立方程数Nc：物料衡算式C个，热量衡算式1个,共C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-（C+1）=C+3固定设计变量Nx:有C+2个加上节流后的压力共C+3 可调设计变量Na有011.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求:传热 1合计 2nV = Nxu+Nau=20附加变量：总理论板数。16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品 （见附图），试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解？如果不，你认

2、为还应规定哪个（些）设计变量压力 40+1+1c+44 = 47NT 3+1+1+2 = 7N? = 54设计变量：回流比，馏出液流率4. 一液体混合物的组成为：苯 0.50 ;甲苯0.25 ;对二甲苯0.25（摩尔分率）。分别用平衡 常数法和相对挥发度法计算该物系在 100kPa式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系解1:（1）平衡常数法：设 T=368K用安托尼公式得：P1s 156.24kPa ； P2s 63.28kPa ； P3S 26.88kPa由式（2-36） 得:yi 1.006y1 0.781 ； y2 0.158 ; y3 0.067由于 yi 1.001，表明所设温度偏

3、高由题意知液相中含量最大的是苯，由式（2-62）得:K 1 553可得T367.78K1yi重复上述步骤：k1 1.553 ； k20.6284；K3 0.2667yr 0.7765 ； y20.1511y3 0.066675 ；yi 1.0003在温度为367.78K时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯 0.066675。（2）用相对挥发度法:设温度为368K,取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的:组分i苯甲苯（2）对二甲苯（3）0.500.251.0005.8072.3532.90350.58830.25003.74180.7760.15720.06

4、68解2:（1）平衡常数法。假设为完全理想系。设 t=95 C苯： In Rs 20.7936 2788.5/（95 273.15 52.36） 11.96 ；甲苯： In P2s 20.9065 3096.52/（95 273.15 53.67） 11.06 ；对二甲苯：In Rs 20.9891 3346.65 /（95 273.15 57.84） 10.204 ；K1 PyP 1.569 10105 1.569; K2 PyP 0.6358选苯为参考组分：K12 56%.。“ 1.552 ；解得T2=94.6CIn P2s 11.05; P2s 6.281 104 Pas s 4In P

5、3 10.19; P3 2.6654 10 PaK2 =0.6281K3 =0.2665（2）相对挥发度法设 t=95 C,同上求得 =1.569 , K2 =0.6358 , K 3 =0.2702故泡点温度为95C,且y1逬7严0776 ；11.组成为60%（mol）苯，25%P苯和15%寸二甲苯的100kmol液体混合物，在101.3kPa和100C下闪蒸。试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程 计算蒸气压。解：在373K下ln RS20.79362788.51 T52.36RS179.315kPaln P2S20.90653096.52 T53.67P2S7

6、3.834kPaln P3S20.9813346.65 T57.84P3S31.895kPa计算混合组分的泡点Tb T b=364.076K计算混合组分的露点Td Td=377.83K此时：X1=0.38 , X2=0.3135 , xa=0.3074 , L=74.77kmol;y 1=0.6726 , y2=0.2285 , ya=0.0968 , V=25.23kmol。12.用图中所示系统冷却反应器出来的物料， 并较重烃中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸 组成和流率。从反应器出来的物料温度 811K,成如下表。闪蒸罐操作条件下各组分的 K值：-80 ;甲烷-10 ;苯-0.01 ;甲苯

7、-0.004以氢为1,甲烷为2,苯为3,甲苯为4总进料量为F=460kmol/h,组分流率，mol/h乙 0.4348 z2 0.4348 s 0.1087 z4 0.0217? ?氢200又 K1=80, K2=10, K3=0.01, K4=0.004甲烷由式（2-72）试差可得：屮=0.87 ,由式（2-68）计算得：苯50y1=0.4988 , y2=0.4924 , y3=0.008 , y4=0.0008 ; V=400.2mol/h。1014.在101.3kPa下，对组成为45%摩尔）正己烷，25%E庚烷及30%E 辛烷的混合物。求泡点和露点温度将此混合物在101.3kPa下进行

8、闪蒸，使进料的50%气化。求闪蒸温度，两相的组 成。K只取决于温度和压力,因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液,可使用烃类的P-T-K图。泡点温度计算得：Tb=86C露点温度计算得：Td=100C由式（2-76）求T的初值为93C，查图求K正己烷正庚烷正辛烷Zi0.450.30K1.920.880.410.2836-0.0319-0.251所以闪蒸温度为93C。由式（2-77）、（2-68）计算得：Xc6=0.308， Xc7=0.266，Xc8=0.426yc6=0.591， yc7=0.234，yc8=0.175所以液相中含正己烷30.8%,正庚烷26.6%,正辛烷42.6%;

9、汽相中含正己烷59.1%,正庚烷23.4%,正辛烷17.5%。AVV *第二早12 =8.9665J/mol ， 1212.在101.3Kpa压力下氯仿（1）-甲醇（2）系统的NRTL参数为:=-0.83665J/mol， 12=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。安托尼方程（PS : Pa； T： K）氯仿：m P1S 20. 8660 2696 . 79（ T 46. 16）甲醇：ln P/ 23. 4803 3626 . 55 （T 34.29）设T为53.5 C则 In piS 20.8660 2696 . 7；（326 . 65 46 . 16）P； =76990.1 P； =6459

10、5.6=0. 32 76990 1 1.2092 0.68 64595 6 0.8971=69195.98Pa 101.3kPa设T为60 r则 In P； 20. 8660 2696.79（333. 15 46.16） =95721.9 P； =84599.9 20. 8660 2696 . 7%29 . 15 46. 16） =83815.2 P； =71759.3当 In 1- In 2=0.1553 时求得 x 1=0.30 1 =1.1099 2 =0.95000. 9500=0. 30 83815 . 2 1. 1099 0. 70 71759 . 3=75627.8Pa 101.

11、3kPa2 214.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为In 1 Ax2 , In 2 A%，端值常数与温3度的关系：A=1.7884-4.25 10-T （T ，K）蒸汽压方程为In P2S 16.3526（P : kPa：假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa时系统是否形成共沸物？共沸温度是多少?设T为350K则 A=1.7884-4.25 10-3 350=1.7884-1.4875=0.3009因为在恒沸点1PS 由 12 22In 1 0.3009 0.0513 ； 1=1 0008P= iXiPSIn 2 0.3009 0.9487 ； 2=1 3110=1.0008 0.9

12、487 91.0284+1.3110 0.0513 119.2439设T为340K则 A=1.7884-4.2510 340=0.3434In RS16.08264050340 ；7Spi =64.7695 kPaIn P2S16.3526h =84.8458 kPa由唔 A（12x） inS2S 0.34341解得：x 1 =0.8931x2 =1-0.8931=0.1069In 1 0.3434 0.10692 ；1=1.00392=1.3151In 2 0.3434 0.8931 ；P=iXiRS=1.00390.893164.7695+1.31510.106984.8458=69.99

13、92 99.75 kPa设T为352K10- 352=0.2924ln RS 16.0826352 ； R =97.2143 kPaIn P2S 16.3526 4050 ps P2 =127.3473 kPaA （1 2x1）97 2143In 97.2143 0.2924（1 2x1）127.3473X1 =0.9617x2 =1-0.9617=0.0383In1 0.2924 0.0383 ； 1=1 0004ln 20.2924 0.9617 ； 2=1.3105iXiR* =1.0004 0.9617 97.2143+1.3105 0.0383 127.3473=99.9202 99

14、.75 kPa第四章1.某原料气组成如下:组分 CH 4 C 2H5 CsHb i-C 4H0 n-C4Hio i-C 5H2 n-C5H12 n-C6H4yo（摩尔分率）0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收， 平均吸收温度为38C,压力为1.013Mpa,如果要求将i-C4H。回收90% 试求：（1）为完成此吸收任务所需的最小液气比。 操作液气比为组小液气比的1.1倍时，为完成此吸收任务所需理论板数（4） 求塔底的吸收液量（1）最小液气比的计算：在最小液气比下 Nh, a关=关（L

15、V）min K 关 A关=0.56 0.85=0.476（2）理论板数的计算：操作液气比 LV 1.2（ LV ）min =1.2 0.476=0.5712尾气的数量和组成计算:i吸收率被吸收的量为 1 i，塔顶尾气数量Vn 1 （1 Vi塔顶组成按上述各式计算，将结果列于下表Kmol/hCH76.517.40.032.52473.980.920C2I44.53.750.150.6843.8160.047C3H83.51.30.431.5261.9740.0256i-C 4H102.50.561.020.852.1250.3750.004n-CdHo0.41.420.954.2750.2250

16、.002i-C 5H21.50.183.171.001.5000.0n-C5H20.143.972.5004n-C6H40.0510.24.500合计100.019.8180.19（4）塔底的吸收量Ln2 Kmol/hLn （L） V均 0.5712 90.185 51.514 塔内液体平均流率： 2 V而Vn 1 Lo V1 Ln，即 100+L =80.37+Ln联立求解得 Ln =61.33Kmol/h. L0 =41.70Kmol/h由题意知，i-CM。为关键组分由 P=1.013Mpa t 平=38C查得 K关=0.56 （P-T-K 图）（1）在最小液气比下 Nh, a关二中关=0

17、.9（LV）min K 关 A关=0.56 0.9=0.504 LV 1.1（ LV ）min =1.1 0.504=0.5544所以理论板数为计算结果如下:进料相平衡常数被吸收塔顶尾气量数量组成CH42.44874.050.923GH0.6683.8340.048GH80.421.4912.0090.990.902.2500.2500.0031.384.4550.0450.0003.08n-C5Hi20.1443.85n-C6Hi40.0569.919.810以CH4为例:Ai =VKi17. 40. 0320.032 9.481 0. 99i 二 r0. 32V1（CH4）=（1- i ）VN+1=（1-0.032） 76.5=74.05（3）塔内气体平均流率：100 80. 190 “ “v 90. 10 Kmol/h塔内液体平均流率：L。 （ L。 19. 81）L= 0 L0 9. 9052 0由 1 v =0.5544L0 =40.05Kmol/h