2023年分离工程习题及思考题

2023第一章多组分精馏1、欲分别苯〔1〕、甲苯〔2〕和二甲苯〔3〕的三元混合物，精馏塔的进料、塔顶产品和塔底产品的组成如下：组分苯甲苯二甲苯塔顶产品0.9950.0050塔底产品0.0050.7440.251进料0.6000.3000.100塔于常压下操作。试求：塔顶分凝器和塔釜温度。92oC，确定进料相态。假设液相听从拉乌尔定律，汽相可作为抱负气体。三个组分的蒸KTmmHgPTPTPTPiSSSS=??=??=)04.58/(99.33661390.16ln67.53/(52.30960137.16ln)36.52/(51.27889008.15ln3212、异丙醇〔1〕—水〔2〕系统的无限稀释活度系数YY试用此对wilsonλ12λ21，x1=0.1665〔mole〕时的泡点温度和汽相组成y1。12978322∞∞==..，。：异丙醇和水的蒸汽压可分别用以下各式计算：ln../(.)ln../(.)PTPTPmmHgTKSSSi1218692936402053541830363816444613=??=系统处于常压。〔λ12和λ21时，可取初值λ12=0.1327〕3、用常规精馏分别以下烃类混合物：组分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4〔烷烃〕mole%0.5224.98.838.73.0554.0工艺规定塔顶馏出液中C4浓度不大于0.002C3H8不大于0.0015，试应用清楚分割法估算塔顶和塔底产品的量和组成。4、某料液的组成如下：组分丙烯丙烷异丁烷mole分率0.78110.21050.0084于泡点时参加常规精馏塔进展分别。要求塔顶产品中丙烯的mole分率≥99.5%，塔底产品中的丙烯mole分率≤5%。试计算：分别所需的Rm，并取R=2Rm，计算所需的理论板数N。假设塔顶精丙烯产品中精丙烯浓度达99.7%，塔底组成保持99.5%产品时的增加多少？：α12=1.12184，α22=1.0，α32=0.54176。其次章特别精馏1、某合成橡胶厂欲用萃取精馏分别丁烯一1〔1〕和丁二烯〔2〕，以乙腈作为萃取剂，料液量为100Kmol/h，含丁烯一1为0.7，丁二烯为0.3〔mole分率〕，于露点参加塔中。塔内萃取剂浓度根本保持为xS=0.8。工艺要求塔釜液脱腈后丁二烯纯度达99.5%；塔顶丁二烯浓度小于0.05%，乙腈含量小于0.1%，试计算所需的理论板数和溶剂量。：xS=0.8时，α12/s=1.67，α1s=19.2，α2s=11.5，取R=1.5Rm2、由乙酸乙酯和乙醇组成的二元系，在常压下汽相可以作为抱负气体处理，液相的活度系数可由范拉尔方程计算，范拉尔常数为 A12=0.8552，A21=0.7526。试判别72.6oC时此系统是否是恒沸物？如存在其组成如何？：两组分的蒸汽压可以按以下方程计算：1216151627905057151891193803984168ssslnP../(T.)PmmHglnP../(T.)TK== 乙酸乙酯：乙醇：i3、某二元混合液用恒沸精馏方法进展分别，参加的挟带剂S和组分A形成最低恒沸物，从塔顶蒸出，应用空气冷却器使它全部冷凝，局部作为回流，局部作为塔顶产品。设定空冷器的空气进出口温度分35℃45℃，10℃。试估算塔的操作压力最小为多少？计算恒沸物的组成。：组分A和挟带剂S的饱和蒸汽压分别由下式计算：ln../(.)ln../(.)PTPTPmmHgTKSASSSi=??=15752727666350501665132940463593两者活度系数按以下方程估算：ln.ln.γγAssxx==151522A汽相可以作为抱负气体处理。1、某厂脱乙烷塔顶气体组成如下：组分C2H6C2H4C2H2总和公斤分子数12.687.00.410018确定压，操作温度为-20℃，K为：KC2H6=3.25KC2H4=2.25KC2H4=0.3乙炔的回收率为0.9995求：〔1〕完成此任务所需的最小液气比。取操作液气比为最小液气比1.83倍所需的理论板数。各组分的回收率和出塔尾气组成。进料为100公斤分子/小时，塔顶应参加吸取剂丙酮的用量。2、气体混合物中的SO2用水吸取，此时水溶液中发生如下电离过程：SO2+H2OH++HSO320oC，常压操作。试求：当气相中SO2的mol分率0.04SO2kgSO2/m3。上述电离过程的平衡常数为[][][]KHHSOSOkmolm==×+??3221710.3/m)，20oC时SO2HatmKmolSO206133=./(/3、一级不行逆反响的化学吸取过程。k1=10-4m/s，DL=1.5×10-9m2/s〔1〕反响速度常数k1*高于什么值时，将在液膜中进展快速反响过程；k1*低于什么值时，将在液流主体中发生慢反响？假设k1*=0.1S-1，试问液相主体体积与液膜体积之比α1大于多少，反响方能在液相主体中完成？假设α1=30，k1*=0.2S-1β多大。4、计算25oC时，用浓度为0.8Kmol/m3的NaOH溶液吸取CO2的速率NA。k1=2×10-4m/s，CO2CO2分压pA=105Pa，集中系数DAL=DBL=1.5×10-9，kg=3×10-2Kmol/(m2.s.atm)，反应速率常数k*2=8800m3/Kmol.S〔提示：计算时可首先假设CAi=pA/HA，再校正〕。HPaKmolCO23106=×/(/)m35、某易溶于水的气体A的亨利系数HA=0.5atm/mole分率，难溶于水的气体B的亨利系数HB=50000atm/mole分率。溶液的mole密度CM=55.6Kmol/m3假设是物理吸取，分别计算这两种气体的气膜和液膜阻力之比。此时，k1=10-3cm/s，kg=1.67×10-5mol/(cm2.s.atm)。试分析对于哪一种气体应用快速反响的化学吸取增加作用会更大些。6、空气中含有有害杂质 A需要除去，要求其含量由 0.1%减至%(molCB=0.8Kmol/m3即〔0.8N〕的强酸溶液进展吸取。DAL=DBLkAL=kBL，反响为瞬间反响：A+B→P试计算逆流吸取的填料层高度。7、用纯水吸取混合气体中的组分A。气体中A的浓度为0.01，L/G10P=3.039×105Pa，当t＝10℃，HA＝2.453Mpa，尾气中A的浓度到达0.001。当t＝30℃，HA＝4.852Mpa问：用30℃水吸取时尾气中A的含量为多少？思考题气液相平衡系统分几类？各类相应的Ki的计算式怎样？工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条？各自的Ki计算式怎样？应用状态方程计算和的方程一样，那么如何确定算得的结果是和？Li?Vi?Li?Vi?4．现有乙烷，丙烷和异丁烷组成的三元混合物，承受SRK状态方程计算它们的相平衡常数Ki,试问需要查取哪些根底数据才能计算它们的Ki?5．现有乙醇，水，正丙烷组成的三元混合物，承受Wilson活度系数和Virial方程计算气相逸度系数，试问需要查取哪些根底数据才能计算它们的Ki？6．何谓真实气体的抱负溶液？当气液两相均可作为抱负溶液处理时，Ki取决于哪些因素？7．以局部组成概念为根底的活度系数方程用来估量多元系的气液平衡，比起Whol型一类方程有哪些优点？8．教材介绍的泡点计算的框图用来计算压力不格外高系统泡点格外有效，试分析缘由。9．如何比较简洁地判别一个混合物状态？试归纳相态判别的关系式。10.等温闪蒸计算机的计算，承受目标函数何迭代变量是什么？用它们有什么优点？ 11．构成一个计算机计算的要点是什么？试以Wang－Hanke法为例进展剖析并由此说明算法的局限性。试推导多级分别过程的MESH方程组。三对角线的BP法何SR法的框图怎样？两法各自适用的物系是哪些？精馏塔的操作压力的上，下限各由什么因素打算？增大操作压力对分别效果和能耗有何影响？何谓关键组分？精馏分别的多元混合物可能含有哪些组分？A，B，C，D〔以挥发度递减次序排列〕四组分组成的料液参加精馏塔中进展分别。试对A，B:B，C或C，D是轻重关键组分时，塔在R下操作时塔中的恒沸区位置进展分析。由于什么组分的变化而引起恒浓区位置的变化？m17．估算精馏塔塔顶和塔底产品的量和组成有哪两种方法？各自的根本假定有哪些？18s/12α〔2－153〕，说明萃取精馏中溶液的作用。假设原料中两组分的相对挥发度格外接近1，靠参加溶剂的什么作用才可能使s/12α较大地偏离1？19．何为萃取精馏溶液剂的选择性？其值是否肯定要大于1？20．萃取精馏捷算法计算溶剂用量，回流比与理论级数的假定有哪些？21．推测压强不高时物系恒沸点的根本关系式怎样？一般两组分的沸点差在什么范围内才能形成恒沸物？如何判别计算得到的恒沸物是最低恒沸的，还是最高恒沸的？22．分别画出恒沸精馏塔塔顶产物是三元非均相恒沸物和两元均相恒沸物的流程。23．打算恒沸精馏塔塔顶和塔底产物的根本原则有哪几条？AIChE的效率估算法是如何计及这些差异的？哪些差异尚未考虑到？玻璃Oldshaw筛板塔测得的板效率与工业规模大塔的什么效率在什么条件下相当？一般此测得的效率比大塔的效率大还是小？为什么？板效率随塔径如何变化？请说明变化的缘由。试分析精馏正负系统的适宜工况？28．N和N间如何换算？在什么条件才相等？TOG29．化学反响是如何影响吸取相平衡的？当物理溶解量可以无视时，化学吸取相平衡有何特点？30．化学吸取速率式中增加因子有哪两种定义？β＝1时，吸取速率是否有所增加？31Na＝βk1〔C－C〕溶质AAi1Aβ倍？32．化学吸取促使传质速率增大的缘由是什么？对于气膜掌握物系还是液膜掌握物系其增加作用更大？33．如何判别不行逆瞬时反响是气膜掌握还是双膜掌握？各自的吸取速率式怎样？34．归纳教材中争论的三类不行逆反响化学吸取速率式，并画出相应的溶质在气、液两相中的浓度分布线。35．一级不行逆反响的化学吸取，当反响为快反响和慢反响时相