化工原理第9章习资料

1、第 9 章习题解答9-1苯甲苯混合液采用板式精馏塔进行连续精馏分离，已知在全回流操作条件下测得自第 11 板至第 13板上流下的液相组成依次为0.618， 0.433 和 0.305，各塔板上物系的平均相对挥发度依次为2.51，2.47 和 2.39。试求第12 板与第 13板以气相组成表示的默弗里板单板效率。解：根据全回流过程的特点，可知全回流时的操作线为：yn 1xn由精馏过程的相平衡方程，可得：ynn xn1)xn1 (n由题意，得：y1 2x1 1 0. 6 1 8 , y 1 3x1 2 0. 4 3 3y,1 4 x 1 3 ；0. 3 0 5112.51,122.47,132.3

2、9 。则可求得与离开第12 板与第 13 板的液体组成相平衡的气相组成分别为：y*1 2x 1 22.470.4330.653121(1)x121(2.471)0.43312y13*1(1 3x 1 312.390.3050.512131)x13(2.391)0.305因此所求第12 板与第 13 板以气相组成表示的默弗里板单板效率分别为：Emv12ynyn1y12y130.6180.43384.1%yn*yny12*y130.6530.4331Emv13ynyn1y13y140.4330.30561.8%yn*yny13*y140.5120.30519-2. 在一年产10000 t 93%

3、（质量分率，下同）乙醇的常压精馏塔，进料为35%的酒精溶液，泡点进料与回流，此塔选用筛板塔，塔釜xw6，故不会发生严重漏液现象。（ 5）负荷性能图校核（略）9-4 如图所示为某塔板在指定操作条件下的负荷性能图，试判断下列条件下该塔板的操作上、下限各由哪条线控制，并计算其操作弹性。（1）操作时的气相负荷为4120m3/h，液相负荷为12m3/h；2）操作时的气相负荷为 3300m3/h，液相负荷为 28m3/h；3）操作时的气相负荷为 1200m3/h，液相负荷为 32m3/h。习题 9-4 附图解：（ 1）如习题附图所示，由题意，气液相负荷操作点在1 点位置，由图可知，该塔的操作上限由过量雾沫

4、夹带线控制，操作下限由液相下限线控制。其操作弹性为：k1Vh1,max5280Vh2,max2.7519202）由题意，气液相负荷操作点在 2 点位置，由图可知，该塔的操作上限由溢流液泛线控制，操作下限由液相下限线或漏液线控制。其操作弹性为：k2Vh1,max3890Vh2,max6.176303）由题意，气液相负荷操作点在 3 点位置，由图可知，该塔的操作上限由液相上限线控制，操作下限由漏液线控制。其操作弹性为：Vh1,max1400k31.73Vh 2,max8109-5. 某工厂的气体净化工段，采用常压填料吸收塔用清水逆流吸收空气中的少量丙酮，吸收温度为 25，填料采用乱堆的 25mm

5、25mm 2.5mm 的瓷质拉西环。 已知空气 -丙酮混合气体的流量为 920m3/h，丙酮含量为 4.5（体积分率） 。气、液两相的质量流量之比为 0.415，试求：（ 1）完成该气体净化任务所需要的填料塔塔径为多少？（ 2）在实际气速下每米填料层的压降又是多少？解：（1）由题意，知丙酮（下标 1）与空气（下标 2）的摩尔质量为： M 10.058kg / mol ，M 2 0.029kg / mol 。则混合气的平均摩尔质量为：M M 1 y1M 2 y2 0.0584.5%0.029 (14.5%) 0.0303kg / mol根据气体平均密度计算式，可得混合气体的平均密度为：VpM10

6、13250.03031.24kg / m3RT8.314 (27325)查表可知 25水的密度为：L996.9kg / m3WL12.41由已知，得：0.415WVWL0.50.5则 Eckert 关联图对应的横坐标为：V2.411.24WV0.0853L996.9查图 9-37Eckert 通用关联图，可得乱堆填料液泛线对应的纵坐标为：umax2V0.20.155gLL乱堆的 25mm 25mm 2.5mm 的拉西瓷环的填料因子为：450m 1 。查表可知 25水的粘度为：L0.8937mPa s ，而清水吸收上式中的1。故泛点气速为：umax0.155 gL0.1559.81996.91.67m / s0.20.245011.24LV0.8937取泛点百分率为65%，则空塔气速为： u0.65umax0.651.67 1.08m / s故所求塔径为：DVs920/ 36000.548m（圆整为 D=0.6m ）0.785u0.7851.08（ 2）塔径圆整后的实际气速为：urVs920 / 36000.904m / s0.785 0.620.785D 2则此时对应的Eckert 通用关联图的纵坐标为：ur2