传质分离过程课后习题集规范标准答案

第一章绪论

略

第二章习题

1.计算在0.1013MPa和378.47K下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，

当莅=0.3125、X2=0.2978、冬=0.3897时的《值。汽相为理想气体，液相为

非理想溶液。并与完全理想系的｛值比较。已知三个二元系的wilson方程参数

（单位：J/mol）：

412-41035.33；412422=977.83

力23—422=442.15；423—几33=-460.05

413—411=1510.14；413—433=-1642.81

在7=378.4K时液相摩尔体积（m3/kmol）为：

说加=100.91X10-3；H滤=177.55X10-3；4"=136.69X10-3

安托尼公式为（/：Pa；T：K）：

苯：In0=20.7936-2788.51/（尸52.36）；

甲苯：In其=20.9065-3096.52/（尸53.67）；

对一二甲苯：In必=20.9891-3346.65/（尸57.84）；

解：

由Wilson方程得:

YL

v

A12=\exp[-（入12-入11）/RT]

177.55x1（）3

=100.91x103xexp[-（1035.33）/（8.314X378.47）]=2.4450

A21=0.4165A13=0.8382A

31=1.2443

A23=0.6689A32=l.5034

Inyi=l-ln(Ai2X2+A

13X3)-[-----------------------+-----------------------+------------------------]

X]+AX+XAX]A3]+X2A32+X3

+AI2X2133X)A2I+X2323

=0.054488

yFl.056

同理，y2=l.029;Y3=1.007

lnP『=20.7936-2788.51/(378.47-52.36)=12.2428,P『=0.2075Mpa

InP2s=20.9062-3096.52/(378.47-53.67)=11.3729,P2s=0.0869Mpa

InP3s=20.9891-3346.65/(378.47-57.84)=10.5514,P3s=0.0382Mpa

作为理想气体实际溶液，

止

Ki=P=2.16,K2=0.88,K3=0.38003

若完全为理想系，

♦

K,=P=2.0484K2=0.8578K3=0.3771

2.在361K和4136.8kPa下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷

0.60387%(mol),与其平衡的液相含甲烷0.1304%。用R-K方程计算可，寻，和

心值。

0.42748/?2x*

6052

解：au=0J=3.222MPa•dm•k-•mol

0.42748/?2xK-

52

3,22==28.9926MPa.dm^k°-*mor

0.08664/?2X7；

bi=P"=0.0298dmmol1

0.42748/?2x

1

b2=%=0.0806dinmoT

其中L尸190.6K,Pcl=4.60Mpa

TC2=425.5K,PC2=3.80Mpa

均为查表所得。

b,

ai2=Vaii*a22=9.6651MPa,dmk°'•mol'

液相：

a=a“Xi2+2al2X1X2+222X22

=3.22X0.13042+2X9,6651X0.1304X0.8696+28.9926X

0.86962=24.1711

b=biXi+b2x2=0.0298X0.1304+0.0806X0.8696=0.0740

由R-K方程：P=RT/(V-b)-a/[T°-5V(V+b)]

0.0083145x36124.1711

4.1368="0740_361°5匕(匕+0.0740)

解得V?=o.1349

In♦=ln[V/(V-b)]+[b/(V-b)]-22

yiaMbmR『5*ln[(V+b)/V]+abi/b2RTL5{[In[(V+b)/V]-[b/(V+b)]}-ln(PV/RT)

,0.13490.0298

1n霏=1n0.1349-0.0740+0.1349-0.0740—

2x(0.1304x3.222+0.8696x9.6651)0.1349+0.0740

0.0740x0.0083145x36/5xln(0.1340)+

24.1711x0.02980.1347+0.0740

0.07402x0.0083145x36115X[ln(0.1349

0.07404.1368x0.1349

—0.1347+0.0740]-ln0.0083145x361

=1.3297

'=3.7780

同理InJ=-1.16696,点=0.3113

汽相：a=3.222X0.603872+2X9.6651X0.60387X0.39613+28.9926X

0.396132=10.3484

b=0.0298X0.60387+0.0806X0.39613=0.0499

0.0083145x36110.3484

由4.1368=K：-0-0499_36105V；；（V；；+0.0499）

得暝=0.5861

0.58610.0298

InO'=ln（0.5861-0.0499）+0.5861-0.0499—

2x（0.60387x3.222+0.39613x9.6651,z0.5861-0.0499,10.3484x0.0298

——-------------------------rz-----xln（--------------）+------；----------------TV

0.0499x0.0083145x361150.58610.04992x0.0083145x36115

0.5861+0.0499.0.04994.1368x0.5861

（--------------）-------------------------------------

X[In0.58610.5861+0.0499]—1n（0.0083145x361）

=0.0334942

故①;=1.0341

同理，In点=-0.522819,^=0,5928

故K产y/xi=0.60387/0.1304=4.631（K尸点/①；）

1—0.60387

飞产vJ*尸1-0.1304=0.4555

3.乙酸甲酯（1）-丙酮（2）-甲醇（3）三组分蒸汽混合物的组成为乃=0.33,

%=0.34,%=0.33（摩尔分率）。汽相假定为理想气体，液相活度系数用Wilson

方程表示，试求50C时该蒸汽混合物之露点压力。

解：由有关文献查得和回归的所需数据为：[P24例2-5,2-6]

50℃时各纯组分的饱和蒸气压，kPa

Pis=78.049P2s=81.848

P3s=55.581

50℃时各组分的气体摩尔体积，cm3/mol

V「=83.77V2'=76.81

V3-42.05

由50℃时各组分溶液的无限稀释活度系数回归得到的Wilson常数:

Au=1.0

A21=0.71891

3i=0.57939

A12=1.18160A22=1.0

32=0.97513

A13=0.52297A23=0.50878A33=

1.0

(1)假定x值，取Xi=0.33,x2=0.34,X3=0.33。按理想溶液确定初值

p=78.049X0.33+81.8418X0.34+55.581X0.33=71.916kPa

(2)由x和求。

从多组分Wilson方程

x+AXAx

得Inyi=l-ln(Xi+A12x2+A13x3)-[''22+i33+A21x2+x2+A23x3+

_________A3］》3_________

A31X(+A32X2+x3=0.1834

故YFl.2013

同理，¥2=1.0298y3=1.4181

(3)求《

1.2013x78.04983.77(71.96-78.049)x1()-3

K,=~71.916~~exp8.314x323.16=1.3035

同理&=1.1913K3=l.0963

(4)求Xxi

0.330.340.33

Xi=1.3035+1.1713+1.0963=Q.8445

整理得Xi

0.2998x2=0.3437x3=0.3565

在p=71.916kPa内层经7次迭代得到：Xi=

0.28964,x2=0.33891,x3=0.37145

(5)调整p

Z%P；x,exp匕(窝，)

p=LRTJ

=71.916(1.3479X0.28964+1.18675X0.33891+1.05085X0.37145)

=85.072kPa

在新的P下重复上述计算，迭代至P达到所需精度。

最终结果：露点压力85.lOlkPa

平衡液相组成:

Xi=O.28958x2=0.33889X3=0.37153

4.一液体混合物的组分为：苯0.50；甲苯0.25；对-二甲苯0.25（摩尔分数）。

分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在lOOkPa时的平衡温度和汽相组

成。假设为完全理想物系。

解：（1）平衡常数法

因为汽相、液相均为完全理想物系，故符合乌拉尔定律pyi=PiSXi

&P[_

而Ki=x<=P

设T为80℃时，由安托尼公式（见习题1）求出格组分的饱和蒸汽压。

P：=101.29kPa,P；=38.82kPa,P；=15.63kPa

故H+%+为=1(*1+(*2+&*3

PLX+或x+匡X

=pp~p

x0.5+x0.25+x0.25

=100100100

=0.64<1

故所设温度偏低，重设T为95C时

P：=176.OOkPa,P；=63.47kPa,P；=27.01kPa

%+为+必=1.ii〉i

故所设温度偏高，重设T为91.19C,

P：=160.02kPa,P；=56.34kPa,P；=23.625kPa

%+%+%=1.0000125%

故用平衡常数法计算该物系在lOOkPa时的平衡温度为91.19℃

汽相组成：-3需，皿

^^x0.25

y2=K2X2=p100=0.1409

凸■&23-625X0.25

y3_K3X3_p■_100=0,059

(2)相对挥发度法

%=(")/(土)%=%

由于是理想混合物，所以％尤，得/七）

P:

对于理想混合物，得%=4

设T为80℃时,

P：=101.29kPa,P；=38.82kPa,^=15.63kPa

故%2=2.61,心=6.48,%=%/5.22,^=^/12.96

因为必+%+%=i,故必=0.788

又因为P%=100X0788=78.8kPa,而P；2=101.29X0.5=50.645kPa〈小

故所设温度偏低；

重设T=92℃时P：=163.31kPa,P'=57.82kPa,^=24.31kPa

得故％2=2.824,即=6.718,%=%/5.648,为=必/13.436

因为乃+乃+%=1,故％=0.799,%=0.141,%=o.O595

且孙=100*0.799=79.9kPa,而。；再=163.31义0.5=81.655kPa,基本相等

因此，由相对挥发度计算该物系平衡温度为92℃,

此时弘=0.799,%=0.141,%=0.0595

5.一燃类混合物含有甲烷5%、乙烷10%、丙烷30%及异丁烷55%(mol),

试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。

解：

设甲烷为1组分，乙烷为2组分，丙烷为3组分

因为各组分都是烷烧，汽液相均可视为理想溶液，故符合乌拉尔定律。

25℃时，P：=30768.14kPa,P；=4118.81kPa,工=347.59kPa

p==EPH

(1)泡点压力十

=30768.14X5%+4118.81X10%+950.31*30%+347.59X55%

=2426.56kPa

(2)露点压力时由乌拉尔定律得PM=，况，'P：'

1

P=----------------------

A+2i+A+A

代入玉+0+七+匕=1,并化简得P；P2P；P；=519.77kPa

故露点压力为519.77kPa0

6.含有80%(mol)醋酸乙酯(⑷和20%(mol)乙醇(砂的二元物系。液相活

度系数用VanLaar方程计算，AE=0.144,&=0.170。试计算在101.3kPa压力

下的泡点温度和露点温度。

解：由Vanlaar方程得：

…____9J44_

&(1+3明了(1।0.144x0.8)2

XEAAEA0.17X0.2,得q=1.0075

I,nr--------A------------------0--」--7-0-------

E(]+XEA^EAyq+0,170x0,2)2

XAE^AE0,144x0.8,得%=1.1067

因为低压气体可视为理想气体，故

py,=〃P：项，得一‘P

(1)泡点温度时，设T=348.15K,由安托尼方程得

P；=94.377kPa,P：=88.651kPa

rx

V,、，上，APAArEp'ExE1.0075x94.377x0.81.1067x88.651x0.2

,,=yA+yE=-------------------------------------------+--------------------------

故P+P=101.3101.3

=0.945<1,可知所设温度偏低，重设T=349.82K：

此时P：=99.685kPa,PZ=94.819kPa

V,rAPAxArPESxE1.0075x99.685x0.81.1067x94.819x0.2

/.y>=y+yE=-----------E--------------------------------+--------------------------

AP+P=101.3101.3=1.00033y

1

故泡点温度为349.82K

(2)求露点温度，此体系可视为理想气体，由py；=4PK,得‘p"

设T=349.8K

由安托尼方程得P；=99.620kPa,P：=94.743kPa,

101.3x0.8101.3x0.2

故=4+4=99.620x1.0075+94.743x1.1067=1,4>1,故所设温度偏低

重设T=350.1K时=/+/=o.992^1

故露点温度为350.1K

8.组成为60%苯，25%甲苯和15%对-二甲苯（均为mol百分数）的液体混合

物lOOkmol,在101.3kPa和100C下闪蒸。试计算液体和气体产物的数量和组

成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸汽压。

解：设苯为组分1,甲苯为组分2,对二甲苯为组分3。100℃时，[P33

例2-7]

P；=198.929kPa,=74.165kPa,P；=32.039kPa

对于低压气体，气相可视为理想气体，液相可视为理想溶液，

PiPxP；P；

故，，得K|=P=1.964,K2=P=0.732,Ki=P=o.316

(1)核实闪蒸温度

假设100℃为进料的泡点温度，则

Z(KR)=L964X0.6+0.732X0.25+0.316X0.15=1.41>1

假设100℃为进料的露点温度，则

Z(z,/K,)=1,21>1

说明实际的进料泡点温度和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问

题成立。

(2)求力，令2=0.1

(0.964—1)x0.6(0.732-1)x0.25(0.316-1)x0.15

/(沙)=l+^x(1.9M-l)+l+^x(0.732-l)+1+〃x(0.316—1)

(0.964—1)*0.6(0.732—1)x0.25(0.316—1)x0.15

/(0.1)=1+0.1x(1.964-1)1+0.1x(0.732-1)1+0.1x(0.316-1)

=0.366

应增大中值。

计算R-K方程导数公式为：

(K「l)2.(K2-1)2Z2(K3--Z3

/，(川=_{[1+以--I)]?+口+以--l)f+0+以&-1)F}

0.5580.0180.07

222

=_{(1+0.964^)+(1-0.2684^)+(1-0.6844^)}

而k+1=dfWJdw

以〃=0.1为初值进行迭代，得下表

迭代次数/(")dfW)/dw

10.10.3660.564

20.750.04360.511

30.840.0092—

可知/(入)数值已达到P-T-K图的精确度

⑶计算"先

Y—----Z1----------0-.-6-----

'1+-1)=1+0.84x(0.9W-1)=0332

K,1.964x0.6

y.=----------------------------------------------

1+-1)=1+0.84x(0.964-1)=0,651

同理，£=0.323,%=0.236

巧=0.353,y3=0.112

(4)计算丫，L

V=严=0.84X100=84kmol

L—F-V=100-84=16kmol

(5)核实Z%,Z%

33

yx-tx%

i=0.999,$=1.008,结果以满意

9.在101.3kPa下，对组成为45%（摩尔百分数，下同）正己烷，25%正庚烷

及30%正辛烷的混合物计算。

(1)泡点和露点温度

(2)将此混合物在101.3kPa下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度,

两相的组成。

解：因为各组分都是烷煌，所得的汽、液相均可看成理想溶液，(只取决

于温度和压力，若计算精度不要求非常高可使用烧类的P-T—K图，见图2T

假设T=82℃,由P=10L3kPa得下表：

组分X,储X="

正己烷45%1.50.675

正庚烷25%0.630.158

正辛烷30%0.280.084

2叫玉=0.917<1,说明所设温度偏低，重设T=85.8℃,得

组分X,.KiYi=K/i

正己烷45%1.60.72

正庚烷25%0.70.175

正辛烷30%0.310.093

=1.008^1,故泡点温度为85.8℃。

同理，可迭代求出露点温度设T=95℃,此时

组分/储七=匕/«

正己烷45%2.00.225

正庚烷25%0.90.278

正辛烷30%0.4250.705

Z%/K,=I.2068>1,所设温度偏低，重设T=102.4℃,得

组分y,-K,xi=y；/

正己烷45%2.350.1915

正庚烷25%1.080.2315

正辛烷30%0.5200.5769

zy，/K，=O.9999-1,满足精度要求，故露点温度为102.4℃。

T-T

I//=--------B

（1）进料50%气化，则由公式〃一〃得T=94.1℃为闪蒸温度，查表2-1

得：

组分X,%

正己烷31.0%58.90%

正庚烷27.0%22.45%

正辛烷42.85%17.14%

结果

（1）泡点：85.8oC,露点:102.4oC；

（2）闪蒸温度94.loC；

气相组成：正己烷一0.31,正庚烷一0.27,正辛烷一0.43；

液相组成：正己烷一0.59,正庚烷一0.23,正辛烷一0.17。（均为摩尔分数）

10.以甲基异丁基酮为溶剂（C）,从含醋酸（B）8%（质量）的水（A）溶液中

萃取醋酸。萃取温度25℃,进料量13500kg/h。若萃余液仅含1%（质量）的醋

酸，假设水和溶剂是不互溶的，KD=0.657（质量分数之比）。计算单级操作时

溶剂的需要量？

解：假设水和溶剂是互不相容得，从Perry手册中查得觞=0.657(质量分

数)。

由于此体系中醋酸得含量相当低，可认为K”=K。

FA=0.92X13500=12420kg/h

X丁=(13500-12420)/12420=0.087

因萃余液含1%的B,故

v(R),/、

XB=o.01/(l-0.01)=0.0101

从式(2-106)解EB

Y(尸)

aB

EB=X^-1=(O087/0.0101)-1=8.61

EBFA

从式(2-105)S=K'D=8.61X(12420/0.657)=163000kg/h

11.萃取原料为乙二醇水溶液，其中乙二醇质量含量为45%。用相同质量的糠醛

作为溶剂。操作条件：25℃>101kPao在该条件下乙二醇（B）-糠醛（C）-水

（A）的三元相图如附图所示，图中组成为质量百分数。计算萃取相和萃余相的

平衡组成。

解：计算基准：进料100g质量分数为45%的乙二醇水溶液，从图2-13可

知，进料（F）含A55g、B45g0溶剂（S）是纯ClOOg。令广=E（萃取液），沙

=R（萃余液）。

计算步骤如下：

（1）在相图上标注进料组成点F和溶剂点So

（2）确定混合点M,使M=F+S=E+R。

为组翳在翩黠院影皤黜耀概分'在萃余液中的质量分数'

对溶剂C作物料衡算：

（F+S）w^=Fw^+Sw^f得

F=w^-w^

S、M和F三点应在一条直线上，由杠杆规则F/S=SM/MF=1确定了M点的

位置，相应组成A：27.5%、B：22.5%、C：50%。

(4)由于M点处于两相区，该混合物必然沿结线分为互成平衡的两液相。

E点为萃取相，其组成为B：27.9%、A：6.5%、C：65.6%；R为萃余相，其组

成为B：8%、A：84%、C：8%o

(5)对E、M和R三点应用杠杆规则，E=M(RM/ER)。

因M=100+100=200g,通过测量线段长度得到E=200X(49/67)=146g,

于是R=M—E=54go

(6)脱溶剂萃取相组成由延长过S点和E点的直线交AB边与H点，其组

成为B：83%、A：17%。

12.计算正庚烷(1)-苯(2)-二甲基亚飒(3)的液液平衡组成。已知总组成

(摩尔分数)zl=0.364,z2=0.223,z3=0.413；系统温度0℃,活度系数方

程可选择NRTL模型。al2=0.2,al3=0.3,a23=0.2

NRTL参数，J/mol

IJAIJAJI

12-1453.33

1311690.0238.0

234062.18727.0

解:

使用附录中LLEC程序计算N个组分（NW10）的部分互溶物系的液液平衡组

成。计算方法为New-Raphson法。调用LILIK子程序计算分配系数，活度系数

方程可选择NRTL或UNIQUAC模型。计算结果：

平衡温度0℃,E/R=0.49

组分进料摩尔分数R相摩尔分数E相摩尔分数KD

10.36400.69330.01960.0283

20.22300.28800.15500.5383

30.4130.01870.825344.0809

13.含甲苯30%、乙苯40%、水30%（均为摩尔％）的液体在总压为50.6kPa下

进行连续闪蒸。假设甲苯和乙苯的混合物服从拉乌尔定律，烧与水完全不互溶。

计算泡点温度和相应的汽相组成。

解：

设甲苯为1组分，乙苯为2组分。

因为煌相符合乌拉尔定律，故有：

C-H

设泡点温度为70℃,由安托尼方程得

P：=27.1644,P；=11.3006

查表得“嬴=31.176

此时p=31.176+27.1644X(3/7)+11.3006X(4/7)=49.275kPa<50.6kPa,

故所设温度略低，重设泡点温度为70.5℃

依上方法求得p=50.9弋50.6kPa,故泡点温度为70.5℃,此时

%=23.31%,约=13.01%,>%。=63.68%

计算结果：泡点70.73oC；汽相组成：甲苯23.31%、乙苯13.01%、水63.68%

(均为摩尔百分数)

14.水(W)和正丁醇(B)在lOlkPa下形成汽-液-液三相系统。若混合物总组

成为含W70%(摩尔)，估计：

(1)混合物的露点温度和相应的液相组成。

(2)混合物的泡点温度和相应的汽相组成。

(3)汽化50%时三相的相对量及组成

解：

(1)设水为组分1,正丁醇为组分2,由题意得：

p)=101X0.7=70.7,

p2=101X0.3=30.3,

此体系的露点温度应为此两组分发生第一次相变时的温度，分别为90.25℃

和87.09C,因此体系的露点温度为90.25℃。此时只有一液相为水。

(2)用试差法求泡点温度：

由式(2—109)得：p=pi+p2=101kPa

T/rPl,kPaP2,kPaP,kPa

8557.81527.61685.431

8864.95831.53596.493

88.566.22732.23298.458

8967.49632.941100.436

89.1567.88933.156101,045

89.268.02033.228101.248

故泡点温度为89.15℃,此时：

P1=67.889kPa,p2=33.156kPa,故y1=67.19%,y2=32.81%

(3)进料50%气化，则由公式〃一心得T=89.7℃为闪蒸温度，

使用三相等温闪蒸程序进行进算，其组分的液相活度系数用UNIQUAU方法计

算,其中Ai2=727.3861,A21=-36.265b计算结果约为：

原汽相液相1液相2

料

总量，mol105042.167.84

0

水，mol%7076.5657.0098.08

正丁醇,mol%3023.4443.001.92

采用NRTL模型方程，计算结果如下：

（1）露点温度：95.25℃；液相组成：只有一液相，摩尔组成为：W:0.3754；

B：0.6246

（2）泡点温度：92.56℃；汽相摩尔组成：W:0.7654；B：0.2346

（3）汽化50%时三相的相对量及组成

15.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为Lnyl=ALny2=A

k

端值常数与温度的关系A=1.7884-4.25i^XT（T的单位为K）

蒸汽压方程LnM=16.0826-4050/TLn切=16.3526-4050/T

（蒸汽压方程中符号单位pS:kPa;T:K）

假设气相是理想气体，系统压力为99.75kPa,已知该系统形成共沸物，问共沸

温度是多少度？

解：

设T=344.3K（即71℃）

A=0.325

。：=75.16kPa;区=98.45kPa

n*、_ln(p；/p；)_ln(98.45/75.16)

A0.325

得到:xl=0.0846;x2=0.9154

2

Inr,=0.325(0.9145)rt=1.313

2

Inr2=0.325(0.0846)=1,002

p=l.313'0.0846'75.16+1.002'0.9154'98.45

=98.65kPa<p规定

设T=344.7K(即71.7℃)

pq99J5kPa

与给定总压基本相等，故共沸温度是71.7℃,共沸组成

XFO.083摩尔分数

第三章习题

1.题

解：

①无解；②有唯一解；③多解。

2,设计满足下列要求的再沸气提塔（见附图），求：①设计变量数是多少？

②如果有，请指出哪些附加变量需要规定?

*fl

NG2

G

G

C.

C5G

习题2附图

解：c=6

此进料变量数8

压力等级数9

合计17

此串级单元数1

传热单元数1

合计2

规定：

①再沸器及各级的操作压力

②级数

③塔釜液流率

3.利用如附图所示的系统将某混合物分离成三个产品。试确定：①固定设

计变量数和可调设计变量数；②指定一组合理的设计变量。

图

解：

进料变量数C+2

压力等级数N+M+4

合计N+M+C+6

Na串级单元数4

侧线采出数1

分配器数1

传热单元数4

合计10

对设计变量的规定

心进料变量数C+2Na回流为泡点温度1

每级压力（含再沸N+M总理论级数2

器）

全凝器压力1进料位置1

冷却器压力1侧线采出口位置1

回流分配器1侧线采出率1

侧线压力1回流比1

偶出液流率1

精微塔釜液流率1

再沸提储塔釜液流1

率

合计N+M+C+6合计10

5.苯（B）-甲苯（T）-二甲苯（X）-异丙苯（C）混合物送入精储塔分离,

进料组成为：ZB=0.2,©=0.3,Zx=0.1,Zc=0.4（摩尔分数）。相

对挥发度数据：aB=2.25,aT-1.00,ox=0.33,ac=0.210分禺

要求：储出液中异丙苯不大于0.15%；釜液中甲苯不大于0.3%（摩尔）。计

算最少理论板数和全回流下的物料分配。[P73例3-3]

解：

以100摩尔进料为计算基准。根据题意定甲苯为轻关键组分，异丙苯为重关

键组分。从相对挥发度的大小可以看出，二甲苯为中间组分。在作物料衡算时,

要根据它的相对挥发度与轻、重关键组分相对挥发度的比例，初定在微出液和

釜液中的分配比，并通过计算再行修正。物料衡算表如下：

组分进料，f.情出液，.釜液，Wi

B2020——

T3030—0.03W0.003W

X101*9*

C

400.001540-0.0015

100

2D

*为二甲苯的初定值。

解得D=50.929,W=49.071

则dT=29.853,wT=0.147

dc=0.0764,wc=39.924

代入芬斯克方程

0.0764)

39,924)

r-------=7.42

由NM直求出中间组分的储出量和釜液量:

1（4幽弊些「

，一（39.924人0.2）

(39.924人0^1)

wx=10-0.519=9.481

由于与初定值偏差较大，故直接迭代重做物料衡算:

组分进料，f,储出液，在釜液，Wi

B2020——

T3030—0.03W0.003W

X100.5199.481

400.0015。40—0.0015。

C

TooD

二次解得D=50.446,W=49.554

则dT=29.852,wT=0.148

dc=0.0757,wc=39.924

再求N”：

校核ds：

[0J00757YO33p

(39.924110.211

d.=0.515

]+(0.0757)(0.33y42

+139^924人Oli)

再迭代一次，得最终物料衡算表:

组分进料，fl储出液，山釜液,Wi

苯2020——

甲苯3029.85130.1487

二甲苯100.51509.4850

异丙苯400.075739.9243

6.附图为脱丁烷塔的物料平衡图。全塔平均操作压力为522kPao求①最

小理论塔板数；②估计非分配组分的分配。【P75例3-4】

tf出发

kmc4G

(12)

442

13

⑴

6

ffwli

23

c

/M)

\23)

c

c.39.|)

cGf(2(n.2)

G3l0)

习题6附图

解：（1）根据题意可列表如下：

编组Xi』X,rFX.DXi.nDXilBXLBB

号分

1C30.0139120.02561200

2iC40.5114480.9444420.01476

3nC40.0411360.0278130.056323

4iC50.0171152.137*110.034314

03

5C60.026223000.056323

6c70.044639.1000.095839.1

7C80.311272.1000.667272.2

8c90.035431.0000.075931

21.000F=876.21.0004681.000408.3

(2)塔顶温度和塔釜温度的计算：

塔顶温度的计算：

第一次试差：假设TD=37.5℃,查Ki(37.5℃,522kPa)

Kl=2.91,K2=0.93,K3=0.68,K4=0.30,

Al=3.22,a2=l.368,a3=l.0a4=0.441,

再由yiFXjac=la'""y/aj21人Kc=2yi/ai=0.727

查得Kc值相应于37.5℃。故假设正确，露点温度TD=37.5℃

塔釜温度的计算：第一次试差温度：假设TB=155℃

编号组分XUDDXi.BKiaiaixi

1a1209.801.8420

2iC44420.01476.141.1540.0169

3nC4130.05635.321.00.0563

4iC510.03433.00.5640.0193

5c600.05631.420.2670.0150

6C700.09580.790.1480.0141

8

7c800.6670.470.08830.0589

8c900.07590.280.05263.99*1

0一3

所以：Kc=5.414；再有P-T-K图查塔釜温度为TB=155℃,因与假设值符合,

结束试差。

(3)最小理论塔板数和组分分配：

首先计算a值，HLH.IFI.368,Q-LH.B-I.154

au1，w=(3LH,DHLH,B)°=1.265;

/

代入芬斯克方程丽=有

Nm=lg[(O.944/0.0147)*(0.0563/0.0278)]/lgl.256

=21.37

其他组分的分配：a,3,w=(3.22*1.842)°J2.435

NraNra8

XLDD/XLBB=(a13,w)*XWDD/X3,BB=(2.435)*(13/23)=1.0273*10

又X1JKF=12=XLDD/+XLBB

由以上两式得：d,=12

同理可得：d2=447,d3=13,d产2.138*10/

d5=d6=d7=d8^0

7.估计习题6脱丁烷塔的最小回流比。已知进料的液相分率g=0.8666JP77

例3-51

解：由恩特伍德公式计算最小回流比

VaiXLF

=i-q

从

2.4216x121.2395x4481x360.6965x15

------------------------------------1--------------------------------------1----------------------------1--------------------------

876.2x(2.4216-6)876.2x(1.2395-6)876.2x(l-61)876.2x(1-6?)