分离工程.doc

1、欲分离苯（1）、甲苯（2）和二甲苯（3）的三元混合物，精馏塔的进料、塔顶产品和塔底产品的组成如下：（1种解法）组分苯甲苯二甲苯塔顶产品0.9950.0050塔底产品0.0050.7240.251进料0.6000.3000.100塔于常压下操作。试求：（1）塔顶分凝器和塔釜温度。（2）若进料温度为92oC，确定进料相态。假设液相服从拉乌尔定律，汽相可作为理想气体。三个组分的蒸汽压分别用下列各式计算：答案：点击查看习题1解：（1）塔顶分凝器温度，即分凝器出口蒸汽的露点温度。（2）塔釜温度，即釜液组成的泡点温度。（3）确定92时的进料状态。2、异丙醇（1）水（2）系统的无限稀释活度系数试用此对数值计算wilson常数12和21，并计算x1=0.1665（mole分率）时的泡点温度和汽相组成y1。已知：异丙醇和水的蒸汽压可分别用下列各式计算：（1种解法）系统处于常压。（提示：试差求12和21时，可取初值12=0.1327）答案：习题2解：已知： 代入Wilson方程设由此反复迭代，直到 为止。得：120.1327，210.7393将12，21代入Wilson方程，并计算x10.1665，x20.8335时的 。 得： 设该二元系汽相为理想气体，液相为实际溶液，则 设t100，计算，设t80.0，计算，设t84.1，计算。计算汽相组成： 3、用常规精馏分离下列烃类混合物：（1种解法）组分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4（烷烃）mole%0.5224.98.838.73.0554.0工艺规定塔顶馏出液中C4浓度不大于0.002，塔釜残液中C3H8不大于0.0015，试应用清晰分割法估算塔顶和塔底产品的量和组成。答案：习题3解：设F=100Kmol/h 组分 di bi CH4 0.52 0.0 0.0113 0.00C2H4 24.9 0.0 0.5412 0.00C2H6 8.83 0.0 0.1919 0.00C3H6 8.70 0.0 0.1891 0.00C3H8 2.97 0.081 0.0645 0.0015nC4 0.092 53.908 0.002 0.99854、设工艺规定C3H6为轻关键，C4为重关键，上题料液在常规精馏塔中分离，要求C3H6在塔顶的收率为0.99，C4在塔底的收率为0.995。假设全部轻组分全部从塔顶馏出。试计算：（1）用Underwood方程计算 Rm和C3H8在两端产品中的分布，算出两端产品的量和组成（设F=100Kmol/h，泡点体进料）。（2）计算Nm 。各组分的aj如下：（3）取R=1.5Rm，求N 。5、某料液的组成如下：（1种解法）组分丙烯丙烷异丁烷mole分率0.78110.21050.0084于泡点时加入常规精馏塔进行分离。要求塔顶产品中丙烯的mole分率99.5%，塔底产品中的丙烯mole分率5%。试计算：（1）分离所需的Rm，并取R=2Rm，计算所需的理论板数N。（2）如果塔顶精丙烯产品中精丙烯浓度达99.7%，塔底组成保持不变，试计算此时能耗比生产99.5%产品时的增加多少？已知：a12=1.12184，a22=1.0，a32=0.54176。答案：习题5：解：第一部分1）LK丙烯，HK丙烷，q1，xD丙烯99.5，XB丙烯5 第二部分： 6、某石油化工厂脱甲烷塔塔底产品组成如下： 组 分 C2= C20 C3= C30 分子分数 0.6730 0.1330 0.1830 0.011 操作压力35 atm（绝）。试确定该塔塔底温度。7. 脱乙烷塔塔顶汽相流出物组成如下：组分C1C2=C20C3=分子分数0.00390.86490.12860.0026操作压力26 atm（绝）。试确定该塔塔顶温度。8. 脱甲烷塔塔底产品经节流膨胀进入脱乙烷塔，进料量400公斤分子/小时，脱乙烷塔操作压力26 atm（绝），塔顶产品经分凝器汽相出料。分离要求：塔顶产品含C3=0.1%，塔底产品含C200.2%。试确定塔顶、塔底产品的数量及组成等工艺条件。9. 已知某脱乙烷塔，操作压力28.8*0.1013MPa，塔顶采用全凝器，塔顶产品组成如下：组分C1C2=C20C3=总和组成XDi1.4888.0010.160.36100%(分子%)求塔顶温度。10. 某精馏塔操作压力1*0.1013MPa，其进料组成如下：组成n-C40n-C50n-C60n-C70n-C80总和组成XFi0.050.170.650.100.031.00求：（1）露点进料的进料温度； （2）泡点进料的进料温度。11. 已知某混合物组成如下：组分C20C30n-C40n-C50总和组成XFi0.080.220.530.17100%(分子%)压力为22*0.1013MPa泡点进料，而后绝热瞬间降压到13.6*0.1013MPa，试求等焓节流的汽化率与温度的关系，作出闪蒸曲线及等焓平衡线，找出汽化率及节流后温度。12. 某厂脱丙烷塔每小时进料量为53.24公斤分子/小时，进料组成如下：组成C20C3=C30C4=C40C50总和组成XFi0.00510.30700.35150.14650.15180.03811.0000塔的操作压力为17.2*0.1013Mpa，进料泡点为66，要求塔顶馏出液中C4=不大于0.0051（分子%），塔釜残液中C30不大于0.0051（分子%）。试用清晰分割法作物料衡算，并计算的C30， C4=回收率。13. 已知第一脱甲烷塔的进料组成如下：组分H2CH4C2H4C2H6C3H4总和组成0.12800.25170.23100.38600.00331.000Ki261.70.340.240.051塔的操作压力为34*0.1013Mpa，塔顶，塔底的平均温度为-50。要求塔底乙烯回收率93.4%，塔顶甲烷回收率98.9%，按不清晰分割估算塔顶，塔底产品组成。14. 已知C2C3塔的进料液，塔顶馏出液，塔釜液的组成如下：C2H4C2H6C3H4C4总和进料液0.34140.02820.50170.12871.0000塔顶液0.92440.7460.00101.0000塔釜液0.00100.79500.20401.0000塔的操作压力为29*0.1013Mpa，泡点进料，试计算最小回流比。15. 某分离乙烷和丙烯的连续精馏，其进料组成如下：（均为分子分数）组分CH4C2H6C3H6C3H8i-C4H40n-C4H10总和组成0.050.350.150.200.100.151.00平均10.9502.5901.0000.8840.4220.296-要求馏出液中丙烯浓度2.5%，残液中乙烷浓度5.0%，并假定残液中不出现甲烷，在馏出液中不出现丙烷及更重的组分。试求：（1）进料量为100公斤分子/小时，馏出液和残液的组成和流量。 （2）若按饱和液体进料，进料温度为26，平均操作压力为27.4*0.1013Mpa，试用简捷法计算理论塔板数（塔顶采用全凝器）。 （3）确定进料板位置。16. 某精馏塔共有三块理论板，示意图如下：组分123总和组成XFi33.333.333.4100Ki123-试用比流量法计算塔顶及塔釜各组分的量及组成。（题16附图）17. 按16题的数据，试用三对角矩阵法，解物料平衡式（作一次物料平衡的计算，不作流率校正）18. 设计带侧线采出的乙烯精馏塔，要求乙烯纯度为99.9%，甲烷为0.01%，乙烷为0.09%，塔釜乙烯带出来；带出量不大于2%。已知进料组成为：组分C1C2=C20总和组成XFi0.16%80.3%19.54%100%塔操作压力为20.5*0.1013Mpa，进料状态q=0，已知拔顶数C1 C2= =5.4，精馏数C2= C20 =1.415。试求：（1）拔顶气体量，乙烯产品量，釜液量（按进料量为100公斤分子/小时计） （2）拔顶段