化工原理大题答案.doc

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 + DxDD + 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 = 2.539.56 = 98.9 kmol/h提馏段的上升蒸汽流量V 40进料q = 1.08 V = V + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h V = 146.46 kmol/h8.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+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 = 0.64911.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-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-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* = 2.40.41/（1+0.411.4）= 0.625与第n+1层板液相平衡的气相组成 yn+1* = 2.40.57/（1+0.571.4）= 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第2章 吸收12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的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）= 0.005Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y2 = 0.005/（1-0.005）= 0.005（L/V）min=（Y1-Y2）/X1* = （Y1-Y2）/（Y1/26.7）= （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 = 50000.9/22.4 = 200.89用水量 L = 38.25200.89 = 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/(m2s)，气相体积吸收总系数为0.000395 kmol/(m3skPa)。求所需填料蹭高度。解：y2 = y1（1-）=0.02910.01 = 0.000291Y2 = y2 = 0.000291 Y1 = 0.0291/（1-0.0291）= 0.02997Ym = （Y1-Y1*）-Y2/ln（Y1-Y1*）/Y2 = （0.02997-0.0132）-0.000291/ln（0.02997-0.0132）/0.000291 = 0.0