化工原理下册课后题答案

第七章传质及分离过程概论

1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中

氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为

0.2%,试计算进、出塔气体中氨的摩尔比匕、打。

解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数力和乃。

0.055/17

y.=------------------------------=0.0903

'0.055/17+0.945/29

O.CO2/17

y,=------------------------------=0.0034

0.002/17+0.998/29

进、出塔气体中氨的摩尔比匕、匕为

1-0.0903

0.0034

K=------------=0.0034

1-0.0034

由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比

近似等于摩尔分数。

2.试证明由组分A和B组成的双组分混合物系统，下列关系

式成立：

(])d%=-----------------------

—+XB"B)

xw,0J'B、2

MAA/R(---+----)

解:(1)WA*A_M八x人

A/

尤A"A+XBMBVAA+(1~VA)MB

由于4+4=1

W

故dkA,

(VA*WA+VBMB)

(2)“A

W，A»B

-“B

故

u，"AU'B'2

M八MB（+）

MAMR

3.在直径为0.012m、长度为0.35m的圆管中，CO气体通

过必进行稳态分子扩散。管内附的温度为373K,总压为10L3

kPa,管两端CO的分压分别为70.0kPa和7.0kPa,试计算CO

的扩散通量。

解：设A——CO；B——N2

2

查附录一得DAB=0.318x10^m/s

4.在总压为101.3kPa,温度为273K下，组分A自气相主

体通过厚度为0.015m的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学

反应A-3B。生成的气体B离开催化剂表面通过气膜向气相主体

扩散。已知气膜的气相主体一侧组分A的分压为22.5kPa,组

分A在组分B中的扩散系数为1.85X105m2/so试计算组分A和

组分B的传质通量砥和心。

解：由化学计量式A-3B

可得小=-3以

代入式（7-25）,得

分离变量，并积分得

5.在温度为278K的条件下，令某有机溶剂及氨水接触，

该有机溶剂及水不互溶。氨自水相向有机相扩散。在两相界面处,

水相中的氨维持平衡组成，其值为0.022（摩尔分数，下同），

该处溶液的密度为998.2kg/m3；在离界面5mm的水相中,氨的

组成为0.085,该处溶液的密度为997.0kg/n?。278K时氨在水

中的扩散系数为L24X10-9m7so试计算稳态扩散下氨的传质

通量。

解：设A——NH3；B——乩0

离界面5mm处为点1、两相界面处为点2,则氨的摩尔分数

为

点1、点2处溶液的平均摩尔质量为

溶液的平均总物质的量浓度为

故金I的摩尔通量为

6.试用式（7-41）估算在105.5kPa、288K条件下,氢气（A）

在甲烷（B）中的扩散系数。

解：查表77,得

EVA=7.07cmVmol

查表7-2,计算出

由式7-41

7.试采用式（7-43）估算在293时二氧化硫（A）在水（B）

中的扩散系数少。

AB

解：查得293K时水的黏度为

查表7-3,得

查表7-4,得

4A=44.8cm3/mol

由式（7-43）

8.有一厚度为8mm、长度为800n皿的蔡板。在蔡板的

上层表面上有大量的45°C的常压空气沿水平方向吹过。在45℃

下，蔡的饱和蒸气压为73.9Pa,固体票的密度为1152kg/nf,由

有关公式计算得空气及蔡板间的对流传质系数为0.0165m/so

试计算蔡板厚度减薄5%所需要的时间。

解：由式（7-45）计算荼的传质通量，即

NA=片.（。-%）

式中团为空气主体中蔡的浓度，因空气流量很大，故可认为

%=。；以为蔡板表面

处气相中蔡的饱和浓度，可通过蔡的饱和蒸气压计算，即

。'闻=鬻=83]4x3]8=2.795x10、kmol/111'

52-72

N人-kx(0-%)=0.0165x(2.795x10-0)kmol/(m-s)=4.612x10kmol/(m-s)

设蔡板表面积为s,由于扩散所减薄的厚度为4物料衡算

可得

第八章气体吸收

1.在温度为40C、压力为101.3kPa的条件下，测得溶液

上方氨的平衡分压为15.0kPa时;氨在水中的溶解度为76.6g

(NH3)/1000g(H20)o试求在此温度和压力下的亨利系数区相

平衡常数力和溶解度系数从

解：水溶液中氨的摩尔分数为

由p*=Ex

亨利系数为

E=Q=kPa=200.0kPa

x0.075

相平衡常数为

由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。

40℃时水的密度为

p=992.2kg/m'

溶解度系数为

2.在温度为25℃和总压为101.3kPa的条件下，使含二氧

化碳为3.0%(体积分数)的混合空气及含二氧化碳为350g/m3

的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳

的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数

E=i.66xio5kPa,水溶液的密度为997.8kg/m\

解：水溶液中C02的浓度为

对于稀水溶液，总浓度为

二99Z8kmol/m；=55.43kmo1/Hl'

'18

水溶液中CO2的摩尔分数为

由p*=Kr=1.66xlOrx1.443x1『kPa=23.954kPa

气相中CO2的分区为

p=/Ay=101.3xO.O3kPa=3.039kPa<〃*

故CO2必由液相传递到气相，进行解吸。

以CO2的分区表示的总传质推动力为

〜=〃*-〃=(23.954-3.039)kPa=20.915kPa

3.在总压为110.5kPa的条件下，采用填料塔用清水逆流吸

收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成

分别为尸0.032、c=1.06koml/m3o气膜吸收系数儿=5.2X10‘

kmol/(m2•s•kPa),液膜吸收系数卜=1.55X101m/so假设操作

条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H=0.725

3

kmol/(m•kPa)o

(l)试计算以“、A,表示的总推动力和相应的总吸收

系数；

(2)试分析该过程的控制因素。

解：(1)以气相分压差表示的总推动力为

切=p-p*=pJ_£=(110.5X0.032--^-)kPa=2.074kPa

H0.725

其对应的总吸收系数为

=4.97x10-6kmol/(mJ•s•kPa)

以液相组成差表示的总推动力为

其对应的总吸收系数为

(2)吸收过程的控制因素

气膜阻力占总阻力的百分数为

气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。

4.在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸气。

操作压力为105.0kPa,操作温度为25°C。在操作条件下平衡

关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126

kmol/(m3•kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5

kPa,液相组成为2.85kmol/m3,液膜吸收系数^=2.12X10-5m/s,

气相总吸收系数AG=1.206X105kmol/(m2•s•kPa)。求该截面

处⑴膜吸收系数忌、匕和人;(2)总吸收系数及、%和口

(3)吸收速率。

解；(1)以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25℃时

水的密度为

P=997.0kg/m3

溶液的总浓度为

c.=9'kmol/m3=55.39kmo1/n/

118

206

(2)由KL=.=Lx1°'#=5.673X10-6m/s

H2.126

因溶质组成很低，故有

(3)吸收速率为

5.在101.3kPa和25℃的条件下，用清水在填料塔中逆流

吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别

为必=0.04、%=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,

亨利系数为4.13X10,kPa,吸收剂用量为最小用量的1.45倍。

(1)试计算吸收液的组成;

（2）若操作压力提高到1013kPa而其他条件不变，再

求吸收液的组成。

解：⑴（意=937

吸收剂为清水，所以x2=o

所以操作时的液气比为

吸收液的组成为

7x,E4.13x10’

\^9)m=——=------------=4.077

p：1013

6.在一直径为0.8m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中

所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45kmol/h,二氧化硫

的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为y=34.5X,气相

总体积吸收系数为0.0562kmol/（m3-s）o若吸收液中二氧化

硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%,要求回收率为98虬求水的用

量（kg/h）和所需的填料层高度。

解：小之二第r。・冈

惰性气体的流量为

水的用量为

求填料层高度

7.某填料吸收塔内装有5m高，比表面积为221m的金属

阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质

组分。已知混合气的流量为50kmol/h,溶质的含量为5%（体积

分数％）;进塔清水流量为200kmol/h,其用量为最小用量的L6

倍；操作条件下的气液平衡关系为"2.75X；气相总吸收系数为

SxlO^kmol/Cm2-s）;填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的

90%。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。

解：Q）惰性气体的流量为

对于纯溶剂吸收

依题意

y,0.05

(2)x0.0526

1-y,-1-0.05

填料塔的直径为

8.在101.3kPa和20℃的条件下，用清水在填料塔内逆流

吸收混于空气中的氨气。已知混合气的质量流速G为600

kg/（m2-h）,气相进、出塔的摩尔分数分别为0.05、0.000526,

2

水的质量流速/为800kg/（m-h）,填料层高度为3mo已知操

作条件下平衡关系为六0.9X磔正比于而于甲无关。若（1）

操作压力提高一倍；（2）气体流速增加一倍；（3）液体流速增

加一倍，试分别计算填料层高度应如何变化，才能保持尾气组成

不变。

解：首先计算操作条件变化前的传质单元高度和传质单元数

操作条件下，混合气的平均摩尔质量为

Z3

H&=——=^—m=0.43501

0G

N0c6.890

⑴〃：=2Pt

若气相出塔组成不变，则液相出塔组成也不变。所以

Z'=H晟町=0.218X5.499m=1.1990

AZ=Z-Z=(1.199-3)m=-1.80im

即所需填料层高度比原来减少1.801m。

(2)

以V=2%,v

若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即

故

z'=H羡%=0.500X15.82m=7.910m

AZ=Z/-Z=（7.910-3）m=4.9I0m

即所需填料层高度要比原来增加4.910mo

（3）

九=2

/对及d无影响，即八对左女无影响，所以传质单元高

度不变，即

弧="0G=o.435m

即所需填料层高度比原来减少0.609nio

9.某制药厂现有一直径为1.2m,填料层高度为3nl的吸收

塔，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。入塔混合气的流

量为40kmol/h,溶质的含量为0.06（摩尔分数）；要求溶质的

回收率不低于95%；操作条件下气液平衡关系为V=2.2X；溶

剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35kmol/

2

（m•h）o填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90%。

试计算（1）出塔的液相组成；（2）所用填料的总比表面积和等

板高度。

解：（1）"含=隈=°畋8

惰性气体的流量为

(2)”=X7*=0.0638-2.2x0.0193=0.0213

73

"oG—=^—ni=0.472m

N0G6.353

由H1

OGK/Q

填料的有效比表面积为

填料的总比表面积为

由jy^=ln£

MS-\

由Z=HETP“

填料的等板高度为

10.用清水在塔中逆流吸收混于空气中的二氧化硫。已

知混合气中二氧化硫的体积分数为0.085,操作条件下物系的相

平衡常数为26.7,载气的流量为250kmol/ho若吸收剂用量为最

小用量的L55倍，要求二氧化硫的回收率为92虬试求水的用量

(kg/h)和所需理论级数。

解一件器“9

用清水吸收，x,=0

操作液气比为

水的用量为

用清水吸收,(p=(p^=0.92

由N

1In4

11.某制药厂现有一直径为0.6m,填料层高度为6m的吸

收塔，用纯溶剂吸收某混合气体中的有害组分。现场测得的数

据如下:片500mA、K=O.02、据0.004、%=0.004。已知操作

条件下的气液平衡关系为Y=L5才。现因环保要求的提高，

要求出塔气体组成低于0.002(摩尔比)。该制药厂拟采用以下

改造方案：维持液气比不变，在原塔的基础上将填料塔加高。

试计算填料层增加的高度。

解：改造前填料层高度为

改造后填料层高度为

故有二=%%

ZagN0G

由于气体处理量、操作液气比和操作条件不变，故

对于纯溶剂吸收匕=0，尸=0

由N0G=—ln[(l-S)^^+S|

06\-SK-K*

故N0G=±ln[(l—S)£+S]

因此，有

操作液气比为

填料层增加的高度为

12.若吸收过程为低组成气体吸收，试推导O％G=G从L

解：“就

由“OC

故HOG="G+；"L

A

13.在装填有25nlm拉西环的填料塔中，用清水吸收空气中低

含量的氨。操作条件为20°C和101.3kPa,气相的质量速度为

0.525kg/(m2<s),液相的质量速度为2.850kg/血?。s)。已知

20℃和101.3kPa时氨在空气中的扩散系数为i.89xio-5m2/s,

20℃时氨在水中的扩散系数为1.76x10*/$。试估算传质单元高

度〃、

解：查得20c下，空气的有关物性数据如下

5l.205kg/m'

1.81xlO-Pa•SpG

lt5

由HG=aG'\V(SccX

查表8-6,。=().557,万=0.32,y=-0.51

查得20℃下，水的有关物性数据如下:

〃L=100.5xlO_5Pa-SP\=998.2kg/U

z

由Hy=a

查表8-7,4=2.36x10〃，/?=0.22

14.用填料塔解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知

进、出解吸塔的液相组成分别为0.0085和0.0016（均为摩尔

比）。解吸所用载气为含二氧化碳0.0005（摩尔分数）的空气,

解吸的操作条件为35°C、101.3kPa,此时平衡关系为

上106.03吼操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取”仪=。-82川,

求所需填料层的高度。

解：进塔载气中二氧化碳的摩尔比为

最小气液比为

操作气液比为

吸收因数为

液相总传质单元数为

填料层高度为

15.某操作中的填料塔，其直径为0.8m,液相负荷为8.2

m7h,操作液气比（质量比）为6.25。塔内装有DN50金属阶梯环

填料，其比表面积为109m7m3o操作条件下，液相的平均密度

为995.6kg/m3,气相的平均密度为L562kg/m3o

（1）计算该填料塔的操作空塔气速；

（2）计算该填料塔的液体喷淋密度，并判断是否达到最小

喷淋密度的要求。

解：（1）填料塔的气相负荷为

qvv=82*为5.6_836.25m'/h

6.25x1.562

填料塔的操作空塔气速为

（2）填料塔的液体喷淋密度为

最小喷淋密度为

U>unm9达到最小喷淋密度的要求。

16.矿石焙烧炉送出的气体冷却后送入填料塔中，用清水洗

涤以除去其中的二氧化硫。已知入塔的炉气流量为2400//匕其

平均密度为L315kg/m3；洗涤水的消耗量为50000kg/h。吸收

塔为常压操作，吸收温度为20°C。填料采用DN50塑料阶梯环,

泛点率取为60%。试计算该填料吸收塔的塔径。

解：查得20℃下，水的有关物性数据如下：

-53

//,=i(K).5xioPa•spL=998.2kg/m

炉气的质量流量为

采用埃克特通用关联图计算泛点气速，横坐标为

查图8-23,得纵坐标为

对于DN50塑料阶梯环，由表8T0和附录二分别查得

故生*Z&U^xl.OO5°2=0.038

9.81998.2

解出=1.492m/S

操作空塔气速为

由下

圆整塔径，取0=1.0m

校核2=您=20>8，故所选填料规格适宜。

d50

取(iwU=0.08m3/(m•h)

最小喷淋密度为

操作喷淋密度为

操作空塔气速为

泛点率为

经校核，选用0=1.0m合理。

第九章蒸储

1.在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82℃,

在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为P；=107.6kPa和"=

41.85kPa,取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95。

试求平衡的液相组成和容器中液面上方总压。

解：本题可用露点和泡点方程求解。

解得p『99.76kPa

本题也可通过相对挥发度求解

由气液平衡方程得

2.试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯-甲苯混合液在总

压100kPa和10kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A）

和甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系为

式中0*的单位为kPa,1的单位为苯一甲苯混合液可视

为理想溶液。（作为试差起点，100kPa和10kPa对应的泡点

分别取94.6℃和3L5℃）

解：本题需试差计算

(1)总压夕总=100kPa

初设泡点为94.6℃,则

=6.032——

lgLA)=220得p；=158.49kPa

*94.6+220.24

Igp；=6.078——134394=

同理1.80

B94.6+219.58

/?；=63.iokPa

或=(0.4X158.49+0.6x63.l)kPa=101,26kPa

则a=4=15^9=251

PB63.1

(2)总压为夕思=10kPa

通过试差，泡点为3L5℃,P；=17.02kPa,p；=5.313kPa

随压力降低，。增大，气相组成提高。

3.在100kPa压力下将组成为0.55(易挥发组分的摩尔分

数)的两组分理想溶液进行平衡蒸储和简单蒸储。原料液处理量

为100kniol,汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为

y=0.46.v+0.549o试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组

成。

解：(1)平衡蒸储(闪蒸)

依题给条件

4=1-0.44=0.56

则尸49_±二。56.一_空_=|.25—1.273*

q-\q-\0.56-10.56-1

由平衡方程y=0.46A-+0.549

联立两方程，得p=0.735,x=0.4045

nD=0.44/^=0.44x1ookmol=44kmol

(2)简单蒸储

〃D=44kmolnw=56kmol

即Im°X9-0.54%

0.579805400.549-0.54x0.55

解得刘二0.3784

简单蒸储收率高（61.46%）,釜残液组成低（0.3784）

4.在一连续精偏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下

同）苯一甲苯混合液，其流量为100kmol/ho已知镭出液组成

为0.95,釜液组成为0.05,试求（1）储出液的流量和苯的收率;

（2）保持储出液组成0.95不变，偏出液最大可能的流量。

解：（1）微出液的流量和苯的收率

（2）储出液的最大可能流量

当OE100%时，获得最大可能流量，即

5.在连续精饵塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量

为100kmol/h,其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下

同），饱和液体进料，要求储出液中易挥发组分的回收率为96%,

釜液的组成为0.033。试求（1）镭出液的流量和组成；（2）若

操作回流比为2.65,写出精镭段的操作线方程；（3）提储段的

液相负荷。

解：（1）储出液的流量和组成

由全塔物料衡算，可得

（2）精储段操作线方程

（3）提储段的液相负荷

6.在常压连续精储塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量

为60kmol/h,其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），

原料液的泡点为92C。要求偶出液的组成为0.96,釜液组成为

0.04,操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的。值和提

储段的气相负荷。

（1）40℃冷液进料；

（2）饱和液体进料;

（3）饱和蒸气进料。

已知：原料液的汽化热为371kj/kg,比热容为1.82kJ/（kg

•℃）o

解；由题给数据，可得

（1）40C冷液进料q值可由定义式计算，即

（2）饱和液体进料此时q=1

（3）饱和蒸气进料

三种进料热状态下，由于0的不同，提偏段的气相负荷（即

再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料以最小。

7.在连续操作的精储塔中分离两组分理想溶液。原料液流

量为50kmol/h,要求储出液中易挥发组分的收率为94%。已知

精储段操作线方程为y=0.75x+0.238；Q线方程为y=2-3入。

试求（1）操作回流比和镯出液组成；（2）进料热状况参数和原

料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值即和用（4）提储段

操作线方程。

解：（1）操作回流比和储出液组成由题给条件，得

—=0.75和一^-=0.238

R+lR+1

解得R=3,即=0.952

（2）进料热状况参数和原料液组成由于

」L=—3和上=2

q-ll-q

解得7=o,75（气液混合进料），斯=0.5

（3）两操作线交点的坐标值乂和K联立操作线和q线

两方程，即

解得Xq=0.4699和%=0.5903

（4）提储段操作线方程其一般表达式为

式中有关参数计算如下

贝lj）,，=LLL^V—21^X（）.O592=1.294X-0.（）1739

■86.2286.22

8.在连续精微塔中分离苯一甲苯混合液，其组成为0.48（苯

的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馈出液组成为0.95,釜

残液组成为0.05。操作回流比为2.5,平均相对挥发度为2.46,

试用图解法确定所需理论板层数和适宜加料板位置。

解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。

习题8附表

1

0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.

X0•

05123456789

0

0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.1

2.46%

V-

1+1.46x011213851627178859095*

54131172870

在『y图上作出平衡线,

如本题附图所示。

由已知的斯，而，x『在附图

上定出点a、e、Co

精微段操作线的截距为

•%095-0.271,在y轴上定出

WiQ阳囱/?+12.5+1

点、b,连接点a和点。，即为精微段操作线。

过点e作4线（垂直线）交精储段操作线于点&连接cd

即得提偏段操作线。

从点a开始，在平衡线及操作线之间绘阶梯，达到指定分离

程度需11层理论板，第5层理论板进料。

9.在板式精储塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡

点进料。储出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），

釜残液组成为0.05,原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸

气量为93kmol/h,从塔顶回流的液体量为58.5kmol/h,泡点

回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流

比的倍数。

解：（1）原料液的处理量由全塔的物料衡算求解。

对于泡点进料，q=1

则（）.6%F=095x34.5+（夕”--34.5）x（）.05

解得qnX.=56.45kmol/h

（2）〃为偏n的倍数

R=1.70

对于泡点进料，心n的计算式为

10.在常压连续精馆塔内分离苯氯苯混合物。已知进料量

为85kmol/h,组成为0.45（易挥发组分的摩尔分数，下同），

泡点进料。塔顶储出液的组成为0.99,塔底釜残液组成为0.02,

操作回流比为3.5,塔顶采用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽

化热分别为30.65kj/mol和36.52kj/molo水的比热容为4.187

kJ/（kg-r）o若冷却水通过全凝器温度升高15℃,加热蒸汽

绝对压力为500kPa（饱和温度为151.7°C,汽化热为2113

kj/kg）o试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略组分汽化热随温

度的变化。

解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即

对于泡点进料，精编段和提储段气相负荷相同，则

Q）冷却水流量由于塔顶苯的含量很高，可按纯苯计算,

即

（2）加热蒸汽流量釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯

苯计算，即

11.在常压连续提储塔中，分离两组分理想溶液，该物系平

均相对挥发度为2.0。原料液流量为100kmol/h,进料热状态参

数11,微出液流量为60kmol/h,釜残液组成为0.01（易挥发

组分的摩尔分数），试求（1）操作线方程；（2）由塔内最下一

层理论板下降的液相组成/迎

解：木题为提储塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提储

段。再沸器相当一层理论板。

（1）操作线方程此为提储段操作线方程，即

式中

Qn.v=9%,r=l（X）kmol/h

贝！|y=x0.01=1.667V-0.0067

•6060

（2）最下层塔板下降的液相组成由于再沸器相当于一层

理论板，故

/翻及/.符合操作关系，则

提储塔的塔顶一般没有液相回流。

12.在常压连续精馆塔中，分离甲醇-水混合液。原料液流

量为100kmol/h,其组成为0.3（甲醇的摩尔分数，下同），冷

液进料（Q=1.2）,播出液组成为0.92,甲醇回收率为90%,

回流比为最小回流比的3倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热

两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。甲醉-水溶液的t-^y

数据见本题附表

习题12附表

温度t液相中甲气相中甲温度t液相中甲气相中甲

℃醇的摩尔醇的摩尔℃醇的摩尔醇的摩尔

分数分数分数分数

1000.00.075.30.400.729

96.40.020.13473.10.500.779

93.50.040.23471.20.600.825

91.20.060.30469.30.700.870

89.30.080.36567.60.800.915

87.70.100.41866.00.900.958

84.40.150.51765.00.950.979

81.70.200.57964.51.01.0

78.00.300.665

解：(1)釜液组成由全塔物料衡算求解。

①间接加热

②直接水蒸气加热

关键是计算凡由于Q=1.2,则0线方程为

在本题附图上过点e作。线，由图读得：％=0.37,%=0.71

于是q”.=(1.85x29.35+1.2x100)kmol/h=174.3kinol/h

显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由

于冷凝水的稀释作用，为明显降低C

(2)所需理论板层数在X-y图上图解理论板层数

(HX)

①间接加热精馆段操作线的截距为

由%=。92和截距0.323作出精储段噪作线ab,交,线及

点do

由小=0.0425定出点C,连接Cd即为提储段操作线。

由点H开始在平衡线及操作线之间作阶梯，川二5（不含再

沸器），第4层理论板进料。

②直接蒸汽加热图解理论板的方法步骤同上，但需注意

由二0.0172是在x轴上而不是对角线上，如本题附图所示。此情

况下共需理论板7层，第4层理论板进料。

计算结果表明，在保持储出液中易挥发组分收率相同条件

下，直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意，直接蒸汽加

热时再沸器不能起一层理论板的作用。

13.在具有侧线采出的连续精微塔中分离两组分理想溶液,

如本题附图所示。原料液流量为100

kmol/h,组成为0.5（摩尔分数，下

同），饱和液体进料。塔顶储出液流

量以D为20kmol/h,组成即为0.98,

釜残液组成为0.05。从精福段抽出组

成用2为0.9的饱和液体。物系的平均

相对挥发度为2.5。塔顶为全凝器，习题13附

泡点回流，回流比为3.0,试求（1）易挥发组分的总收率；（2）

中间段的操作线方程。

解：（1）易挥发组分在两股播出液中的总收率由全塔的

物料衡算，可得

。皿的计算如下

和qc=20x0.98+0.9c/nD2+0.05(100-20-c/nD2)

整理上式，得到

则巩,8=31.06kmol/h

20x0.98+31.06x0.9

于是么=xl00%=95.1%

100x0.5

（2）中间段的操作线方程由S板及塔顶之间列易挥发组

分的物料衡算，得

q“&=夕虫工+%廿书+/3丹

（1）

式中/V=（R+1"⑼=（4x20）kmol/h=80kmol/h

将有关数值代入式（1）并整理，得到

14.在常压连续精储塔中分离两组分理想溶液。该物系的平

均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35（易挥发组分的摩尔分

数，下同），饱和蒸气加料。已知精微段操作线方程为y二

0.75户Q20,试求（1）操作回流比及最小回流比的比值；（2）

若塔顶第一板下降的液相组成为0.7,该板的气相默弗里效率

filVlO

解：（1）及瓜n的比值先由精储段操作线方程求得

和吊，再计算自n。

由题给条件，可知

解得R=3

对饱和蒸气进料，q=0,%二0.35

（2）气相默弗里效率气相默弗里效率的定义式为

"4(1)

式中yt=xD=08

将有关数据代入式（1）,