化工10A下答案2

一、填空题（30分，每空1分）1在蒸馏操作中，理想物系是指液相、气相分别遵循拉乌尔定律和道尔顿分压定律。2相对挥发度是指液体中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比,，它能反映精馏过程的 难易 程度。3填料塔常用的填料类型有 鲍尔环 、 拉西环 、 阶梯环 等，表示填料性能的几何参数有填料的比表面积 、 填料的有效空隙率 、 填料堆积密度 。4板式精馏塔塔板上气液两相的接触状态有三种，其中 泡沫接触 状态和 喷射接触 状态是优良的塔板工作状态。5用一连续精馏塔分离由组分A、B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，原料液的热状况是 气液混合 ， q值是 2/3 。6101.3 kPa、30oC时SO2空气水系统的平衡关系为y = 44 x。同温同压下y = 0.20的SO2空气混合气体与x =0.02的SO2水溶液接触，则传质方向为 解吸 。7用水吸收氨的吸收过程属于 液膜 控制，欲提高其吸收速率，应主要减少 液膜 阻力。8对于一定的气体和一定的溶剂，亨利系数 随 温度而变化。在同一溶剂中，难溶气 体的亨利系数E值 大 ，溶解度系数H值 小 。9萃取过程对萃取剂选择性系数的要求是 （填“”“ q0，即气-液混合物进料；4、q1，即过冷液体进料；8 z1 P# W7 S3 r. 5、q0，即过热蒸汽进料；#当进料流量和组成、产品流量、塔板数和板效率、回流比等参数不变的情况下,随着进料热状况的改变,塔的分离能力和塔内气体和液体流量也随之改变.冷液进料时,塔的分离能力较高,但是能耗较大.随着进料热状况参数q的数值减小,塔的分离能力下降,但是能耗也随着减小.在能够满足分离要求的前提下,使进料处在较小q值的热状况,可以达到节能目的。2自由水分和平衡水分指的是什么？结合水分和非结合水分指的又是什么？（4分）自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该湿空气干燥除去的那部分水分；平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空气所干燥的那部分水分。 结合水分包括湿物料中存在于细胞壁内的和毛细管内的水分，固、液间结合力较强。非结合水分包括湿物料表面上附着水分和大孔隙中的水分，结合力较弱。三、计算题(42分)1（12分）在连续精馏塔中分离某种组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96。若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？解：（1）在塔顶满足气液平衡关系式 y = x/1 +(-1)x 代入已知数据0.95 = 0.88/1 + 0.88(-1)= 2.591第一块板的气相组成 y1 = 2.591x1/（1 + 1.591x1）= 2.5910.79/（1 + 1.5910.79）= 0.907在塔顶做物料衡算 V = L + DVy1 = LxL + DxD0.907（L + D）= 0.88L + 0.95D L/D = 1.593即回流比为 R = 1.593由式1-47 Rmin = (xD/xq)-(1-xD)/(1-xq)/（-1）泡点进料 xq = xF Rmin = 1.031（2）回收率DxD/FxF = 96得到F = 1000.95/（0.50.96）= 197.92 kmol/h2（8分）在101.33kPa，27下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m3kPa)，气膜吸收系数 kG = 1.5510-5 kmol/(m2skPa)，液膜吸收系数 kL = 2.0810-5kmol/(m2skmol/m3)。试求总吸收系数KG，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。解：由1/KG = 1/kG + 1/HkL 可得总吸收系数1/KG = 1/1.5510-5 + 1/（1.9952.0810-5）KG = 1.128 10-5 kmol/(m2skPa)气膜阻力所占百分数为 ：（1/ kG）/（1/kG + 1/HkL）= HkL/（HkL+ kG）= （1.9952.08）/（1.9952.08 +1.55）= 0.928 = 92.83（12分）在101.3kPa下用水吸收混于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.1，混合气体于40oC下进入塔底，体积流量为0.556m3/s，空塔气速为1.2m/s。吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍。氨是吸收率95%，塔内气体体积吸收总系数KYa的平均值为0.1112 kmol/（m3s）。在操作条件下的气液平衡关系为Y= 2.6 X。试求塔径及填料层高度。 （填料层高度计算公式： ； ）4（8分）将t0 = 25，0= 50的常压新鲜空气，与干燥器排出的t2 = 50，2= 80的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。分别计算混合气体的湿度和焓。解：（1）查得25时和50时水的饱和蒸汽压分别为3.291 kPa和12.34kPa新鲜空气湿度 H0 = 0.6220 PS / （P-0PS）= 0.6220.53.291/（101.33-0.53.291）= 0.01027 kg水/kg绝干废气湿度 H2 = 0.6222 PS / （P-2PS）= 0.6220.812.34/（101.33-0.812.34）= 0.20142 kg水/3kg绝干混合气湿度 Hm = （0.01027+0.067143）/（1+3）= 0.0529 kg水/kg绝干混合气温度 tm = （25+503）/（1+3）= 43.75 获得水分量 ：H = H2 - H0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg绝干 1m3原湿空气焓的变化为 H = 30.7561.21/1.009 = 36.9 kJ/kg湿气 混合气焓：Im =（ 1.01 + 1.88Hm）tm + 2490 Hm=（1.01+1.880.0529）43.75 + 24900.0529 = 180.26 kJ/kg绝干5（10分）某萃取过程如图所示，已知萃取剂使用量S=200kg/h，线段长MR=ME，MS=2MF。试计算萃取相、萃余相、原料量F