传质分离过程习题答案

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，当必=0.3125、x2=0.2978>

心=0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元

系的wilson方程参数(单位：J/niol)：

xi2-xii=-1035.33；如一加=977.83

X23-/22=442.15；；.23一如=-460.05

九3一九1=1510.14；右3一々3=一1642.81

在T=378.4K时液相摩尔体积(nrVkmol)为：

=100.91x10-3^=17755x10-3；=136.69x10-3

安托尼公式为(p,Pa；r：K)：

苯：In=20.7936-2788.51/(T-52.36)；

甲苯：In^2=20.9065-3096.52/(T-53.67)；

对一二甲苯：In^3=20.9891-3346.65/(「57.84)；

解：

由Wilson方程得：

YL

y1

An=1exp[-(Xi2-Xn)/RT]

177.55x1()3

=100.91x10'xexp[-(1035.33)/(8.314x378.47)1=2.4450

A2I=0.4165Ai3=0.8382A3I=1.2443

A2J=0.6689八32=15034

XiA2M2+X3A31

In7i=l-ln(Ai2X2+Ai3X3)4]

、+ApX-)+八]3乂3XiA+X)+X.A+X,Aa)+Xa

XI/B/J，JI^1，J，，

=0.054488

YI=1.056

同理,Y2=1.029;Y3=1.007

lnPis=20.7936-2788.5I/(378.47-52.36)=12.2428.Pis=0.2075Mpa

s

InP2s=20.9062-3096.52/(378.47-5367)=11.3729,P2=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，

r^s

Ki=P=2.16,

K2=0.88.30.38003

若完全为理想系,

K)=P=2.0484

K2=0,8578“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

AA.

衡的液相含甲烷0.1304%。用R-K方程计算雪阕，和A7值。

0.42748R2X7；25

________________________勺

6052

解：al(=Pc、=3.222MPa•dm•k•mol-

O.42748/?2X7；；5

2

a22=P%=28.9926MPa-dm^^k^^mol'

0.08664/?2XT

bi=Pc、=0.0298dm3mop

0.42748/?2xT；,^5

b2=“2=0.0806dm3mol"

其中Td=190.6K,PC|=4.60Mpa

TC2=425.5K,PC2=3.80Mpa

均为查表所得。

a12=Vaii-a22=9.6651MPa*dm6*k05*mor2

液相：

a=aiiXi2+2ai2X|X2+a22X22

=3.22x0.13042+2x9.6651xO.l304x0.8696+28.9926x0.86962=24.1711

b=biXi+b2x2=0.0298x0.1304+0.0806x0.8696=0.0740

由R-K方程：P=RT/(V-b)-a/[T05V(V+b)]

0.0083145x36124.1711

4.368="640_361050.0740)

解得Vn，=0.1349

/L52L5

ln^=ln[V/(V-b)]+lbi/(V-b)]-2Syiajj/bmRT*ln[(V+b)/V]+abi/bRT{lln[(V+b)/VJ4b/(V+b)J}-ln(PV/RT)

0.134900298

)

InJ；=jn0.1349-0.0740+0.1349-0.0740-

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

15

0.0740x0.0083145x361xin(01340

24.1711x0.02980.1347+0.0740

0.074()2x0.0083145x36x[ln(0.1349)

0.07404.1368x0.1349

-0.1347+0.0740].ln0.0083145x361

=1.3297

在=3.7780

同理Ina=-1.16696,点=0.3113

汽相：a=3.222X0.603872+2X9.6651x0.60387x0.39613+28.9926x0.396132=10.3484

b=0.0298x0.60387+0.0806x0.39613=0.0499

0.0083145x36110.3484

由4.1368=吸一。0499-36心嗫(吸+0.旧99)

Vv

得阳=0.5861

0.58610.0298

in①；.(0.5861-0.0499)+0.5861-0.0499-

2x(0.60387x3.222+0.39613x9.66510.5861-0.049910.3484x0.0298

0.0499x0.0083145x361'5乂0.5861+0.04992x0.0083145x361'5

0.5861+0.04990.04994.1368x0.5861

x[in0.58610.5861+0.0499]-]n(0.0083145x361)

=0.0334942

故⑴；=1.0341

同理，=-0.522819,点=0.5928

故Kf/xk0.60387/0.1304=4.631①1)

1—0.60387

K2=yi/X2=1一°，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州=0.33,力=0.34,），3=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50℃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]

50C时各纯组分的饱和蒸气压，kPa

P|S=78.049P2s=81.848P3s=55.581

50C时,各组分的气体摩尔体积，cm3/mol

Vj=83.77V2'=76.81V3'=42.05

由50C时各组分溶液的无限稀释活度系数回归得到的Wilson常数：

An=1.0A2I=0.7189IA3I=0.57939

Ai2=LI8160A22=I.OA32=0.97513

An=0.52297A23=0.50878A33=1.O

（l）假定x值，取X|=0.33,X2=0.34,X3=0.33。按理想溶液确定初值

p=78.O49xO.33+81.8418x0.34+55.581x0.33=71.916kPa

（2）由x和AQ求Yi

从多组分Wilson方程

设T为8()℃时，由安托尼公式(见习题1)求出格组分的饱和蒸汽压。

Pi=101.29kPa,〃2=38.82kPa,P3=15.63kPa

故)'1+8+^3=Kjxj+K2X2+K3X3

P；\

-P-i-A|…n--P--lX-)十---X?

=pp~p

101.2915.63

x().5+^^x().25+x().25

=100100100

=0.64<l

故所设温度偏低，重设T为95℃时

jg5

Pi=l76.0()kPa,P2=63.47kPa,=27.01kPa

yr+%=]』>]

故所设温度偏高，重设T为9LI9C,

4S5

Pi=160.02kPa,〃2=56.34kPa,Pi=23.625kPa

H+>2+^3=1.0000125^1

故用平衡常数法计算该物系在lODkPa时的平衡温度为91.19℃

0x0.5

兄=抬玉=4

汽相组成:p'100=0.8001

56.34

xO.25

乃=《％=2

P100=0.1409

P323.625八”

kY-xY3-------X0.25

>3=K3X3=P=100=0,059

(2)相对挥发度法

斯二山口)x=—V

由于是理想混合物，所以K七，得四八2/王

P；

对于理想混合物，得%,=丹

设T为80c时,

Pi=101.29kPa,〃；=38.82kPa,，；=15.63kPa

故%2=2.61,%=6.48,>2=Y/5.22,8=咒/]2.96

因为乂+乃+为=[,故H=0.788

又因为P)'i=100x0.788=78.8kPa,而〃；玉=101.29x0.5=50.645kPa<

故所设温度偏低；

重设T=92℃时P；=163.31kPa,"=57.82kPa,=24.31kPa

得故%2=2.824,%=6.718,%=必/5.648,^3=-v>/13.436

因为M+力+力=1,故)‘1=0.799,%=0」41,%=0.0595

且=100x0.799=79.9kPa,而〃；玉=163.31x0.5=81.655kPa,基本相等

因比，由相对挥发度计算该物系平衡温度为92℃,

此时必=0,799,%=0.141,>3=00595

5.一点类混合物含有甲烷5%、乙烷10%、丙烷30%及异丁烷55%(mol),试求混合物在25'C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。

25c时，〃；=30768.14kPa,〃；=4118.81kPa,=347.59kPa

(1)泡点压力，

=30768.14x5%+4118.81x10%+950.31x30%+347.59x55%

=2426.56kPa

_va=Py,

(2)露点压力时由乌拉尔定律得‘P；’

_1

代入M+*2+/=1,并化简得PlP2P；PA=5i9,77kPa

故露点压力为519.77kPa。

6.含有80%(mol)醋酸乙酯(A)和20%(mol)乙醇(砂的二元物系。液相活度系数用VanLaar方程

计算，AAE=0.144,AEA=0.170O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：

0.144

=

Z10.144x0.8.

(1+----------y

0.17x0.2

得=1.0075

A以二017()

XEA^EA(]+0.170x0.2)2

XAEAAE0,144X0,8，得乙=].]()67

因为低压气体可视为理想气体，故

v

P%=，PH,得'P

（I）泡点温度时，设T=348.15K,由安托尼方程得

P；=94.377kPa,=88.651kPa

GP；以「EP'EXE1.0075X94.377X0.81.1067X88.651X0.2

=%+>£=-+--------------------

故〃+〃=101.3101.3

=0.945<1,可知所设温度偏低，重设T=349.82K：

此时PA=99.685kPa,=94.819kPa

「APKA〃〃口E1.0075x99.685x0.81.1067x94.819x0.2

ZB=%+）'£

P+P=10L3101.3=1.00033-1

故泡点温度为349.82K

_sXt=-；-

（2）求露点温度，此体系可视为理想气体，由2匕二"〃，演，得PH

设T=349.8K

由安托尼方程得=99.620kPa,区=94.743kPa,

101.3x0.8101.3x0.2

故+XR=99.620x1.0075+94.743x1.1067=L4>1,故所设温度偏低

重:设T=350.1K时Z项+4-0.992=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I,甲苯为组分2,对二甲苯为组分3。100C时，【P33例2-71

,$$

Pi=198.929kPa,P?=74.165kPa,%=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，

PiPiPiP；

故％=P,得&=P=1,964,*2=P=0.732,*3=〃=（）.316

（l）核实闪蒸温度

假设I00C为进料的泡点温度，则

Z（K,）

=1.964x0.6+0.732x0.25+0.316x0.15=1.41>1

假设1（）0℃为进料的露点温度，则

2(2,/()=[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w，令w=0.1

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

f(y/)=l+y/x(1.964-l)+1-^x(0.732-1)1+以x(0.316-1)

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

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

=0.366

/(0.1)>0应增大w值。

计算R-K方程导数公式为：

("/4(勺-心(犬3-1"

八⑺=_(U+〃(K「1)]2+U+"-1)『+J+以勺-1)1)

0.5580.0180.07

=(1+0.964v/)2+(1-0.26841”+(1-0.6844^)2)

I//----------：—

而匕+』'dfWi)dy/

以"=0.1为初值进行迭代，得下表

迭代次数W/（“）df（W））dw

10.10.3660.564

20.750.04360.511

30.840.0092—

可知/（”3）数值已达到P-T-K图的精确度

(3)计算/,必

丫0・6

1+以1)=1+().84x(0.964-1);o332

一_____K_I©I____1.964x0.6

.1+以(—1)=1+0.84x(0.964-1)=065,

同理，“2=0.323,%=0.236

“3=0.353,=0.112

(4)计算V,L

V=旧=0.84xl()0=84kmol

L=/一V=100-84=16kmol

(5)核实ZM,

=0.999,z=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•：因为各组分都是烷烽，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

度不要求井常高可使用妙类的PTK图，见图2-1

假设T=82C,由P=101.3kPa得下表:

组分

匕匕M"

正己烷45%1.50.675

正庚烷25%0.630.158

正辛烷30%0.280.084

=0.917<1,说明所设温度偏低,重设T=85.8G得

组分

匕K,=0,

正己烷45%1.60.72

正夹烷25%0.70.175

正辛烷30%0.310.093

=1.008~1,故泡点温度为85.8C。

同理，可迭代求出露点温度设T=95C,此时

组分XK

工Ei=yi/i

正己烷45%2.00.225

正庚烷25%0.90.278

正辛烷30%0.425().705

2居/（=1.2068>1,所设温度偏低，重设T=102.4°C,得

组分

Xi=yi/Ki

正己烷45%2.35().1915

正夷烷25%1.080.2315

正辛烷30%().5200.5769

2^7^=0.9999-1,满足精度要求，故露点温度为102.4℃。

W=

（I）进料50%气化，则由公式得丁=94.1℃为闪蒸温度，查表2-1得:

组分•a匕

正己烷31.0%58.90%

正夷烷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94.1OC；

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25C,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手册中查得勺）=0.657（质量分数）。

由于此体系中醋酸得含量相当低，可认为KD=K0

FA=0.92x13500=12420kg/h

y（F）

*8=（13500-12420）/12420=0.087

因萃余液含1%的心故

y(町

XB=0.01/(1-0.01)=0.0101

从式(2-106)解心

y(F)

入B

%=-1=(0.087/0.0101)-1=8.61

EBFA

从式(2-105)S=八。=8.6Ix(12420/0.657)=163000kg/h

11.萃取原料为乙二醉水溶液，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、B45g,溶剂

（S）是纯ClOOg。令广=E（萃取液），^U=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+Rc

<3）在相图上应用杠杆规则。设i为组分”在萃余液中的质量分数，,为组分I在进料和溶剂混合相中总的

质量分数。

对溶剂C作物料衡算：

（F+S）M吸'）=Fw^y+Sw真得

一二喳-砂），

S、M和F三点应在一条直线上，山杠杆规则尸/S=SM/M尸=1确定了M点的位置，相应组成A：27.5%、

B：22.5%、C：50%0

（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%。

⑸对E、M和R三点应用杠杆规则，E=M（RM/ER）

0M=100+100=200g,通过测量线段长度得到E=200x（49；67）=146g,于是R=M-E=54g,：

（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）・笨（2）・二甲基亚破（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

IJAUAJI

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-R冲hson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"C,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，点与水完全不互溶。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。

因为烽相符合乌拉尔定律，故行：

P=PHO+ZP：£

2C-H

设泡点温度为70C,由安托尼方程得

$S

Pi=27,1644,=11.3006

杳表得=31.176

此n寸p=31.176+27.1644x(3/7)十11.3006x(4/7)=49.275kPd<50.6kPd,

故所设温度略低，布设泡点温度为70.5℃

依上方法求得p=50.9*50.6kPa,故泡点温度为70.5℃,此时

%=23.31%,^2=13,01%.y%。=63.68%

计算结果：泡点70.73OC：汽相组成：甲米23.31%、乙米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：

pi=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90.25C和87.09'C,因此体系的露点温度为

90.25C。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=lOlkPa

T/℃Pl,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：

pi=67.889kPa,p2=33.156kF>a.故yi=67.19%,y2=32.81%

T-T

/=---------H

(3)进料50%气化，则由公式TDF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,A2I=

-36.2651,计算结果约为：

原料汽相液相1液相2

总量，mol1005042.167.84

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:95.25C：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：92.56C：汽和摩尔组成：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=Ad；Lny2=A端

端值常数与温度的关系A=1.7884-4.25ior*xT（T的单位为K）

蒸汽压方程Ln用=16.082I050/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71C）

A=0.325

p'-75.1GkPa;-98.45kPa

「d.、_ln（p"p；）ln（98.45"5.⑹

1A-0.325

得到：xl=0.0846;x2=0.9154

2

Inf]=0.325（0.9145）rx=1.313

2

Inr2=0.325(0.0846)r2=1.002

p=1.313'0.0846'75.16+1.002'0.915498.45

=98.65kPa<p规定

设T=344.7K(即71.7C)

p士99.75kPa

与给定总压基本相等，故共沸温度是71.7C,共沸组成xi=0.083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？

A磨顶产物

进门.277K.2068kPa〜7

m

寸kn)ol/h

Nc,1.0

,54.4

G67.6

CC,Hl.]

.

54.7

CGS56.0

33.3塔底产物

习题2附图

解：c=6

进料变量数

Nx8

压力等级数9

合计17

Na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

习题3附图习题4附图

解：

Nx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

Nx进料变量数C+2Na回流为泡点温度1

每级压力（含再沸器）N+M总理论级数2

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

储出液流率1

精储塔釜液流率1

再沸提福塔釜液流率1

合计N+M+C+6合计1()

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,ZT=0.3,zx=0.1,zc=0.4(摩尔分数)。相对挥发度数据：au=2.25,<ZT=1.00,

ax=0.33,ac=0.21o分离要求：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3-31

解：

以；00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，初定在储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，fl馆出液,di釜液，Wi

B2020—

T3030—0.03W0.003W

X1()1*9*

C400.001540-0.0015

100D

*为二甲苯的初定值。

解得D=50.929,W=49.071

则JT=29.853,WT=0.147

dc=0.0764,wc?=39.924

代入芬斯克方程

29.8530.0764

怆

0.147)139.924J

=7.42

1.0

0.21

由Nm值求出中间组分的微出量和釜液量:

lOxf^Y^r

139.924人0.21,§9

,f0.0764Y0.33¥

"［亚丽人而IJ

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，fi馈出液,di釜液，Wi

B2020—

T3030—0.03W0.003W

X100.5199.481

400.0015。40-0.0015。

C

100DW

二次解得D=50.446,W=49.554

贝ijC1T=29.852,WT=0.148

dc=0.0757,wc=39.924

再求N.n：

校核dx：

（0.0757Y（）.33产

inX399241021

d=—八5L=（）.515

x.f0.0757¥0.337

R久丽人函J

再迭代一次，得最终物料衡算表：

组分进料，fl储出液，di釜液，Wi

一苯一2()20—

甲苯3029.85130.1487

二甲苯J100.51509.4850

异丙苯J400.075739.9243

6.附图为脱丁烷塔的物料平衡图。全塔平均操作压力为522kPa。求①最小理论塔板数;

②估计非分配组分的分配。

09.1)

⑵2.2)

总0)

3)

习题6附图

解：（1）根据题意可列表如下：

编号组Xi、FXi『FXi.DXI.DDXi.sXi.eB

分

1C30.0139120.02561200

2iCi0.5114480.9444420.01476

311C40.0411360.0278130.056323

40.01712.137*10*3114

iC5150.0343

5Ce0.026223000.056323

6Ci0.044639.1000.095839.1

7C80.311272.1000.667272.2

8C90.035431.0000.075931

Z1.000F=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)

K1=2.91,K2=0.93,K3=0.68,K4=0.30,

A1=3.22,a2=1.368,a3=1.0a4=0.441,

再由yi,D=Xi,D汝二(ai----->yi/ai----->Lyi/ai---Kc=Zyi/ai=0.727

查得Kc值相应干书.5℃。故假设正确，露点温度TD=37.5C

塔釜温度的计算：第一次试差温度：假设TB=155°C

编号组分Xij)DXi.BKiaiaixi

1C31209.801.8420

6.14

2iC44420.01471.1540.0169

3nC4130.05635.321.00.0563

40.564

iC510.03433.00.0193

50.05631.420.2670.0150

C60

6Ci00.09580.790.1480.01418

7Cs00.6670.470.08830.0589

8C900.07590.280.05263.99*10-3

所以：Kc=5.414；再有P-T-K图查塔釜温度为TB=155C,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，aLH.D=l.368,aLH.B=1.154

()5

aLH,w=(ai.H.DaLH,B)=1.265;

Nm=lg[(0.944/0.0147)*(0.0563/0.0278)]/lg1.256

=21.37

其他组分的分配：ai3,w=(3.22*L842)°s=2.435

Nm8

XI.DD/XI.BB=(ai3.w)Nm*X3,DD/X3,BB=(2.435)*(13/23)=1.0273*IO

又XI,FF=12=XI,DD/+XI,BB

由以上两式得：di=12

同理可得：＜12=447,d3=13,d4=2.138*10-7

d5=d6=d7=ds~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q=0.8666。【P77例3-51

解：由恩