《化工原理II》计算试题

1、 9 石油大学北京化工学院化工原理下册题库二、计算题1、15 分在始终径为 1.2m 的 Mellepak 250Y 规整填料吸取塔中，用清水吸取空气混合气中的SO2。吸取塔操作总压为101.3kpa, 温度为20 oC，入塔混合气的流量为1000m3/h,SO2 的摩尔分率为 0.09，要求 SO2 的回收率不低于 98%，承受其汽相总体积传质系KYa=0.0524 kmol/(m.s)。该体系的相平衡方程为：ye=3.3x。试求：推导传质单元数计算方程；试证明： L Vmin m 成立，其中为溶质的吸取率，m 为相平衡常数；最小溶剂用量，kgmol/h；假设实际溶剂用量为最小溶剂量的 1.

2、2 倍，计算出塔水中 SO2 浓度摩尔分率；计算传质单元数，传质单元高度及完成该分别任务所需的填料高度。2、15 分一座油吸取煤气中苯的吸取塔，煤气流量为2240NM3/hr，入塔气中含苯 4%，出塔气中含苯 0.8%以上均为体积分率，进塔油不含苯，取 L=1.4 Lmin,该体系相平衡关系为：Y*=0.126X，试求：溶质吸取率Lmin 及 L (kmol/h)求出塔组成 Xb(kmol 苯/kmol 油)m求该吸取过程的对数平均推动力Y用解析法求 NOG；为了增大该塔液体喷淋量。承受局部循环流程，在保证原吸取率的状况下，最大循环量 L为多少，并画出无局部循环和有局部循环时两种状况下的操作线

3、。3、20 分在一座逆流操作的低浓度气体填料吸取塔中，用纯矿物油吸取混合气中的溶质，进口混合气中溶质的含量为 0.015摩尔分率，吸取率为 85%，操作条件下的平衡关系 Y*=0.5X。试求：出口矿物油中溶质的最大浓度和最小液气比；取吸取剂用量为最小溶剂用量的 3 倍时，用解析法求 NOG；求该吸取过程的气相总对数平均传质推动力Ym；气体总传质单元高度为 1m 时，求填料层高度；为了增大该塔液体喷淋量，承受出塔液体局部循环流程。在保证原吸取率的状况下，假设气相流量为，那么最大循环量L为多少，并画出无局部循环和有局部循环时两种状况下的操作线。4、在某吸取塔中，用清水逆流吸取某气体混合物，入塔气相

4、组成为 0.05摩尔分率， 下同，操作条件下物系的平衡关系为 y*=2x，操作液气比为 L/V=1.25(L/V)min，出塔气相组成为 0.01，吸取过程为气膜把握，KyaV0.7V 为气相摩尔流率。OG试求：1液相出口组成 xb，完成传质任务所需的N；2假设汽液初始组成、流量及操作条件不变，原塔与另一个完全一样的塔串连逆流操作时，气体的最终出塔组成是多少。3假设汽液初始组成、流量及操作条件不变， 原塔与另一个完全一样的塔并联逆流操作，汽液两相流量安排相等，此时气体的出口组成是多少。5、20 分某逆流操作的填料吸取塔中，用清水吸取氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度为 y1=0.01摩尔

5、分率，吸取率为 90%，气液相平衡关系为 y=0.9x。在此条件下，试求：溶液最大出口浓度；最小液气比；取吸取剂用量为最小吸取剂用量的 2 倍时，传质单元数为多少？传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为几米？6、10 分试证明吸取塔填料层高度计算过程中所用到的液相总传质单元数解析式：N1Y mx。baln 1 AA OL1 AYbmxb7、20 分在一逆流填料吸取塔内，用三乙醇胺水溶液吸取汽相中的 H S，进塔气相中2H S 的含量为 2.91%体积%，下同，要求 H S 的回收率不低于 99%，操作温度为 27，22压力为 1 atm。进塔为颖溶剂，出塔溶剂中 H S 浓度为 0.013

6、kmol(H S)/kmol(溶剂)，22塔内惰性气流速为 0.015 kmol/(m2s)，体系的相平衡关系为：Y*=2X。试求最小液气比和实际操作的液气比。假设 Pall鲍尔环在该体系中的气相总体积传质系数为 0.000395 kmol/(m3.s.kpa),试求到达该生产要求所需要的填料高度。假设承受浮阀塔板，共需要25 层才能够到达该分别要求，试求浮阀塔板在该体系中的全塔效率。试计算 Pall 环填料的等板高度 HETP。8 、 20 分某生产过程产生两股含有HCl 的混合气体，一股混合气的流量G1”=0.015kmol/s，HCl 浓度 yG1=0.1摩尔分率，另一股流量 G2”=0

7、.015kmol/s，HCl 浓度 yG2=0.04摩尔分率。今拟用一个吸取塔回收两股气体中的 HCl，总回收率不低于 85%，所用吸取剂为 20纯水，亨利系数 E=2.786105Pa，操作压力为常压，试求：将两股物料混合后由塔底入塔附图 1 中的 a，最小吸取剂用量为多少？假设将其次股气流在适当高度单独参加塔内附图 1 中的 b，最小吸取剂用量有何变化？假设空塔气速取 0.5m/s，并且已经测得在此气速下的 Kya=810-3kmol/(s.m3)，实际液气比取最小液气比的 1.2 倍，那么混合进料所需填料层高度为多少？假设塔径、实际液气比与2一样，其次股气流在最正确位置进料，所需填料层高

8、为多少？中间进料位于何处？9、27 分某填料吸取塔见右图，用清水逆流吸取某二元工业尾气中的有害组分 A，填料层高 4m，入塔气体的浓度 yb=0.02摩尔分率， 下同，溶剂对 A 组分的吸取率为 80%，出塔液相的组成xb=0.008，并且还知道操作条件下的气液相平衡关系为 y*=1.5x，现在求：气相总传质单元高度 H；OG操作液气比(L/V)为最小液气比(L/V)min 的多少倍；由于法定排放浓度 ya 必需0.002，所以拟将填料层加高，假设液气比和气、液相进口组成保持不变，问填料层应加高多少？假设气、液相的量和进口组成保持不变，在该塔上串联一个同样的塔，那么由于汽 相出口浓度 ya 是

9、多少？假设混合气经吸取后，出塔浓度仍达不到环保要求，请问可以实行那些措施提高溶剂对 A 组分的回收率？10、设计一填料塔，在常温常压下用清水吸取空气丙酮混合汽体中的丙酮，混合气入塔流率为 80 kmol/h，含丙酮 5%体积分率，要求吸取率到达95%。塔径为0.8m，操作条件下的相平衡关系可以 y=2.0 x 表示，气相体积总传质系数 Kya=150 kmol/m3h， 出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的 70%，试求：完成分别任务所需水量为多少m3/h；所需填料层高度，m；用水量是最小用水量的多少倍。要想提高气体的回收率，可以实行哪些措施？11、某逆流操作的常压填料吸取塔，用清水吸取混合气中的

10、溶质 A，入塔气体中 A 的浓度为 0.01摩尔分率，经吸取后溶质 A 被回收了 80%，此时水的用量为最小溶剂用量的 1.5 倍，相平衡线的斜率为 1。试求：1最小液气比 L ； V 液体出塔组成 xb；min当气相总传质单元高度为 1m 时，所需填料层高度。12、28 分一连续精馏塔分别某二元抱负混合物，进料量F=10 kmol/s，进料组成xF = 0.5摩尔分率，下同，进料为饱和蒸汽，塔顶产品的组成xD=0.95，塔底产品的组成 xW=0.1，系统的相对挥发度 =2。塔底承受再沸器，塔顶承受全凝器，泡点回流，塔釜的汽化量是最小汽化量的 2 倍。试求：1塔顶易挥发组分的回收率；塔釜的汽化

11、量；流出其次块板的液相组成从上往下数。13、(27 分)一连续精馏塔分别某二元抱负混合物，进料量 F=100 kmol/h，进料组成为 0.5摩尔分率，下同，进料为气液混合物，气液的摩尔比为 1:1；塔底承受再沸器，塔顶承受全凝器，实际回流比 R 是最小回流比 Rmin 的 3 倍，塔顶产品的组成 xD=0.8， 塔底产品的组成 xW=0.2，系统的相对挥发度 =3。试求：1进料的汽相及液相组成；塔顶易挥发组分的回收率；塔釜的汽化量；完成分别任务所需的理论板数 N。14、15 分用一连续精馏塔分别苯甲苯混合溶液，原料液中含苯 0.40，塔顶馏出液中含苯 0.95以上均为摩尔分率，原料液为汽、液

12、混合进料，其中蒸汽占1/3摩尔分率，苯甲苯的平均相对挥发度为 2.5，回流比为最小回流比的 2 倍，试求：原料液中汽相及液相的组成；最小回流比；假设塔顶承受全凝器，求从塔顶往下数其次块理论板下降的液体组成。15 、 10 分在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075， q 线方程为y=-0.5x+1.5x，试求：FD回流比 R，馏出液组成 x ，进料液的 q 值；当进料组成 xF=0.44 时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处 x 值为多少，并推断进料热状态。16、20 分组成为0.40 的原料以气液混合物状态进入某精馏塔，原料的气液相摩尔比为 1:2，进料的摩尔流率为 F，

13、该塔的塔顶产品组成为 xD=0.95，塔顶易挥发组分的回收率为 95% (以上均为摩尔分率) ，回流比 R=2Rmin，组分的相对挥发度为 2.5，试求：原料中的气液相组成；塔顶产品量、塔釜产品量及组成；列出精馏段操作线方程；列出提馏段操作线方程；列出进料热状态线方程；17、25 分如下图，在某常压连续精馏塔中分别 A、B 混合液。两股进料分别为：F1=100 kgmol/h, xF1=0.6 (摩尔分率，下同),饱和液相进料, F2=100 kgmol/h, xF2=0.2，饱和液相进料,要求：分别后馏出液中 A 组分含量不小于 0.8，釜液中 A 的浓度不大于 0.02，操作回流比为 R=

14、2Rmin，系统相对挥发度=1.6。试求：塔顶和塔底产品量；操作回流比；精馏段操作线方程；提馏段气、液相流率及操作线方程；两进料间中间段的气、液相流率及操作线方程。18、欲用精馏塔分别某二元水溶液，水犯难挥发组分，进料中轻组分的组成为 0.3摩尔分率，下同，进料量为 100kmol/h，进料热状态 q=1.1，该二元混合物满足相平衡关系2 x ye 1 x，塔顶承受全凝器，泡点回流，回流比 R=1.5Rmin，塔釜通入饱和蒸汽直接加热，蒸汽量为 S，塔顶馏出液 xD=0.9。试求：1最小回流比；W要求轻组分的回收率为 90%，塔底产品量 W 及组成x；xxWFD假设保持 F，x ， ， ，R，

15、q 不变，当塔釜改用间接蒸汽加热时的操作线方程。假设通过解析计算或作图求出精馏段的实际板数为 m，那么什么位置是适宜进料位置，不在该位置进料，会有什么影响，为什么？19、某苯 甲苯二元精馏塔，精馏段有一块理论板，提馏段仅设有再沸器，塔顶承受全凝器，处于泡点下的进料与离开第一层板的液相一起进入再沸器，经平衡汽化后， 气相打回塔内，液相作为塔底产品抽出，进料中含苯 40%摩尔分率，下同，进料量为 100kmol/h，要求塔顶产品中含苯不低于 70%，回流比为 2，操作条件下的相对挥发度为 2.4，恳求出塔顶、塔底产品流率和塔底产品的组成。20、20 分用常压精馏塔分别某二元混合物，其平均相对挥发度

16、=2，原料液流量F=10kmol/h,，饱和蒸汽进料，进料浓度 xF=0.5(摩尔分率，下同) ，馏出液浓度 xD=0.9, 易挥发组分的回收率为 90，回馏比 R=2Rmin,塔顶设全凝器，塔底为间接蒸汽加热， 求：塔顶馏出液及塔底残液量；第一块塔板流出的液相组成 x1;最小回流比精馏段和提馏段各板上升的汽相流率。假设塔釜改为直接通入过热蒸汽加热，对操作效果有什么影响。21、20 分某厂需分别乙苯/苯乙烯二元体系，拟建一座处理力量为 16 万吨/年处理力量的精馏塔按年开工时间 8000 小时计算。要求该塔塔顶乙苯的回收率不小于 94%以下均为摩尔分率，塔底苯乙烯的回收率不小于 95%，塔顶承

17、受全凝器，R=1.2 Rmin。在塔操作的温度压力范围内体系平均相对挥发度为 1.45。考虑到苯乙烯组分易于聚合， 初步拟订该塔承受规整填料以降低全塔压降。填料制造商供给的规整填料 HETP 为 0.4 m。假设进料为乙苯的浓度为 50%的泡点进料，试求：塔顶、塔底乙苯组成及流量。试求精馏段和提馏段所需的填料高度。假设对进料加热并进展闪蒸，闪蒸后的汽液相摩尔比为 1：1, 将气相冷凝至泡点后与液相流股分别进入塔内即两股进料都为泡点进料， 在分别要求不变的条件下，试求出精馏段、提馏段和两股进料间的填料高度。22、用一连续精馏塔分别苯甲苯混合溶液，原料液中含苯 0.50，塔顶承受局部冷凝器， 馏出

18、液中含苯 0.95，要求全塔苯的回收率大于95%以上均为摩尔分率，原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占 1/3摩尔分率，苯甲苯的平均相对挥发度为 2.5，回流比为最小回流比的 2 倍，理论板数与回流比的关系符合 Gililland 关联：Y 0 .75 (1 X 0 .567 ) ，其中 YN NminN 1, X R RminR 1试求：1原料液中汽相及液相的组成；最小回流比；进料的热状态线；试求到达该分别任务所需要的理论板数和进料位置；由于生产的需要，期望在精馏段某个位置抽出一股含苯 90%的侧线物料。当塔顶回流比、总产品回收率和塔顶馏出液组成要求不变时，假设侧线抽出量为 0.5DD 指塔顶

19、产品的摩尔流量，试求塔顶到侧线、侧线到进料的操作线方程。23、(分)用常压精馏塔分别某二元混合物，其平均相对挥发度=2，原料液摩尔流率 F=100kmol/h，泡点进料，进料浓度 xF=0.5(摩尔分率,下同) ，釜液浓度 xw=0.05，塔顶易挥发组分的回收率为 95，回流比R=1.5R，塔顶承受全凝min器，塔底设再沸器，求：1塔顶馏出液及组成、塔底残液量；精馏段和提馏段的操作线方程；假设在塔釜中参加无挥发性的催化剂，使得 A、B 两种组分发生可逆化学反响，塔釜不出料，并且给出了该二元混合物的气液相平衡关系见图，求到达分别任务所需的最小回流比和理论板数。24、某常压精馏塔，用于分别甲醇水混

20、合液，塔顶设全凝器，塔底设再沸器。进料组成 xF 为 0.3，进料量为 100kmol/h，泡点进料，要求塔顶产品的甲醇含量不低于 0.95摩尔分率，下同，塔底产品中的甲醇含量不超过 0.015，精馏段的操作线方程为：y=0.667x+0.317；操作条件下的相平衡关系为3， 试求：1塔顶及塔底产品的量kmol/h；塔顶第一层板流下的液相组成 x1；R/Rmin；进入再沸器的液相流量和组成，离开再沸器的气相流量及组成。25、10 分在多级逆流接触的萃取器内，用纯溶剂 S 处理含有溶质 A 30%质量分率， 下同的两组份溶液，原料液 F=1000kg/h。欲获得最终萃取相中 A 的含量为 40%，萃余相中 A 的含量不高于 10%。试求：萃取剂 S 的用量，kg/h；在图上标出萃取液、萃余液的组成；完成上述分别任务所需的理论级数 NT操作条件下，物系的溶解度曲线和关心曲线如以