分離工程作業(yè)答案

1、二 4.一液體混合物的組成為：苯0.50；甲苯0.25；對(duì)二甲苯0.25(摩爾分率)。分別用平衡常數(shù)法和相對(duì)揮發(fā)度法計(jì)算該物系在100kPa時(shí)的平衡溫度和汽相組成。假設(shè)為完全理想系。 苯：1n =20.7936-2788.51/（T-52.36）；          甲苯：1n =20.9065-3096.52/（T-53.67）；          對(duì) -二甲苯：1n =20.989 1-3346.65/（T-57.84）；解1：(1

2、)平衡常數(shù)法。 假設(shè)為完全理想系。設(shè)t=95苯： ； 甲苯： ；對(duì)二甲苯：；選苯為參考組分：；解得t2=94.61；=0.6281=0.2665故泡點(diǎn)溫度為94.61，且； (2)相對(duì)揮發(fā)度法設(shè)t=94.61，同上求得=1.552，=0.6281，=0.2665， 故泡點(diǎn)溫度為94.61，且； 溫度為94.61， 滿足完全理想系的相平衡條件解2：(1)平衡常數(shù)法： 設(shè)T=368K 用安托尼公式得： ； ； 由式(2-36)得： ； ； ； ； ； 由于>1.001，表明所設(shè)溫度偏高。 由題意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 可得 重復(fù)上述步驟： ； ； ； ； ； 在溫度為3

3、67.78K時(shí)，存在與之平衡的汽相，組成為：苯0.7765、甲苯0.1511、對(duì)二甲苯0.066675。(2)用相對(duì)揮發(fā)度法： 設(shè)溫度為367.78K，取對(duì)二甲苯為相對(duì)組分。計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度的： ； ；組分i苯(1)甲苯(2)對(duì)二甲苯(3)0.500.250.251.0005.8232.3561.0002.91150.5890.25003.75050.77600.15720.06671.0000二 11、組成為60%(mol)苯，25%甲苯和15%對(duì)二甲苯的100kmol液體混合物，在101.3kPa和100下閃蒸。試計(jì)算液體和氣體產(chǎn)物的量和組成。假設(shè)該物系為理想溶液。用安托尼方程計(jì)算蒸氣壓。解

4、：在373K下 苯： 甲苯： 對(duì)二甲苯： 核實(shí)閃蒸溫度：假設(shè)100為進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度，則假設(shè)100為進(jìn)料的露點(diǎn)溫度，則說明進(jìn)料的實(shí)際泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度分別低于和高于規(guī)定的閃蒸溫度，閃蒸問題成立。令1=0.1因f(0.1)0，應(yīng)增大值；由（2-73）得：由（2-72）得 =0.7415，函數(shù)f接近0。用式（2-67）、（2-68）分別計(jì)算xi，yi， x1=0.3819，y1=0.6760同理： x2=0.3129，x3=0.3048， y2=0.2281，y3=0.0960計(jì)算V、L V=74.15kmol L=25.85kmol解法2：在373K下 苯： 甲苯： 對(duì)二甲苯： 計(jì)算混合組分的泡點(diǎn)

5、Tb Tb=364.076K 計(jì)算混合組分的露點(diǎn)Td Td=377.83K此時(shí)：x1=0.38，x2=0.3135，x3=0.3074，L=74.77kmol； y1=0.6726，y2=0.2285，y3=0.0968，V=25.23kmol。三 7、在一精餾塔中分離苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和異丙苯(C)四元混合物。進(jìn)料量200mol/h，進(jìn)料組成zB=0.2, zT=0.3, zX=0.1，zC=0.4 (mol)。塔頂采用全凝器，飽和液體回流。相對(duì)揮發(fā)度數(shù)據(jù)為：=2.25，=1.0，=0.33，=0.21。規(guī)定異丙苯在釜液中的回收率為99.8%，甲苯在餾出液中的回收率為99.5

6、%。求最少理論板數(shù)和全回流操作下的組分分配。解：根據(jù)題意頂甲苯(T)為輕關(guān)鍵組分，異丙苯(C)為重關(guān)鍵組分，則苯(B)為輕組分，二甲苯(X)為中間組分。以重關(guān)鍵組分計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度。 由分離要求計(jì)算關(guān)鍵組分在塔頂釜的分配。所以由與求出非關(guān)鍵組分的分布苯： =0，=2000.2=40mol/h二甲苯：，+=2000.1=20求得=1.06 mol/h，=18.94 mol/h，物料平衡結(jié)果見下表：組分苯(B)0.2400.39600甲苯(T)0.359.90.5920.30.003二甲苯（X）0.11.060.01018.940.191異丙苯(C)0.40.160.00279.840.806100

7、.921.0099.081.00三 14.某1、2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為，端值常數(shù)與溫度的關(guān)系：A=1.7884-4.2510-3T (T，K)蒸汽壓方程為 (P：kPa：T：K)假設(shè)汽相是理想氣體，試問99.75kpa時(shí)系統(tǒng)是否形成共沸物？共沸溫度是多少？解：假設(shè)汽相是理想氣體，液相為非理想溶液，則 ，相對(duì)揮發(fā)度：當(dāng)x1=0，x2=1，p=p2s，代入解得，T=344.68K，且當(dāng)x1=1，x2=0，p=p1s，代入解得，T=352.79K，且由于是x1的連續(xù)函數(shù)，當(dāng)x1由0變化到1時(shí)，由1.055變化到0.572，中間比然經(jīng)過的點(diǎn)，且，均大于1，所以此溶液在99.75Kpa時(shí)汽液

8、平衡形成最低恒沸物。 設(shè)T為350K則A=1.7884-4.2510-3350=1.7884-1.4875=0.3009 ；=91.0284 kPa ；=119.2439 kPa 因?yàn)樵诤惴悬c(diǎn)S 由得P ）（）（1212221122121lnlnlnlnxAxxAPS-=-=-=gggg ）（1213009.091 0284.119.2439.lnx-=解得：x1=0.0513，x2 =0.9487219487.03009.0ln´=g ；=1.3110220513.03009.0ln´=g ；=1.0008 P=1.31100.051391.0284+1.00080.94

9、87119.2439=119.3393 kPa kPa設(shè)T為340K則A=1.7884-4.2510-3340=0.3434；=64.7695 kPa；=84.8458 kPaP由）（11221lnxAPSS-=；）（1213434.07695.648458.84lnx-=解得： x1=0.1069，x2=0.8931 218931.03434.0ln´=g ；=1.3151221069.03434.0ln´=g ；=1.0039 P=1.31510.106964.7695+1.00390.893184.8458=85.1769 kPa kPa設(shè)T為344.6K則A=1.7

10、884-4.2510-3344.6=0.3239344.640500826.16ln1-=SP ；=75.9324 kPa344.640503526.16ln2-=SP ；=99.4687 kPa由）（11221lnxAPSS-=P；）（1213239.09324.754687.99lnx-=0.0832=0.9168 219168.03239.0ln´=g ；=1.3129220832.03239.0ln´=g ；=1.0022 P=1.31290.083275.9324+1.00220.916899.4687=99.69 kPa kPa所以，此溶液形成最低共沸物，共沸溫

11、度為344.6K。四 9、某原料氣組成如下：組分CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14y0 0.7650.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045先擬用不揮發(fā)的烴類液體為吸收劑在板式塔吸收塔中進(jìn)行吸收，平均吸收溫度為38，壓力為1.013Mpa，如果要求將i-C4H10回收95%。試求：(1) 為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。(2) 操作液氣比為組小液氣比的1.1倍時(shí)，為完成此吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。(3) 各組分的吸收分率和離塔尾氣的組成。(4) 求塔底的吸收液量解：(1)最小液氣比的計(jì)

12、算：在最小液氣比下 N=，A關(guān)=關(guān)=0.95=0.560.95=0.532(2)理論板數(shù)的計(jì)算：操作液氣比=1.10.532=0.5852(3)尾氣的數(shù)量和組成計(jì)算：以甲烷為例：吸收率 被吸收的量為，塔頂尾氣數(shù)量塔頂組成 按上述各式計(jì)算，將結(jié)果列于下表（原料氣量假設(shè)為100kmol/h）組分kmol/hKiCH476.517.40.0340.0342.60173.8990.927C2H64.53.750.1560.1560.7023.7980.048C3H83.51.30.450.451.5751.9250.024i-C4H102.50.561.0450.952.3750.1250.0016n

13、-C4H104.50.41.4630.9984.4910.0090.0001i-C5H121.50.183.2511.001.5000.00.0n-C5H122.50.1444.0641.002.5000.00.0n-C6H144.50.05610.451.004.5000.00.0合計(jì)100.0-20.24479.756(4)塔底的吸收量塔內(nèi)氣體平均流率：kmol/h塔內(nèi)液體平均流率： 而，即100+=79.756+聯(lián)立求解得=62.719Kmol/h. =42.475Kmol/h五 7、簡(jiǎn)述超臨界流體和超臨界流體萃取的特點(diǎn)。答：超臨界流體的特點(diǎn)：超臨界流體具有低粘度、高密度、擴(kuò)散系數(shù)大的特點(diǎn)，因此，超臨界流體有類似于液體的超強(qiáng)的溶解能力和近似于氣體的較快的擴(kuò)散能力和滲透特性。超臨界流體萃取的特點(diǎn)：（1）優(yōu)點(diǎn)：用超臨界流體萃取具有與液體相近的溶解能力，比液體溶劑滲透快，滲透深，能更快達(dá)到萃取平衡，大大縮短分離時(shí)間。操作參數(shù)主要為壓力和溫度，比較容易控制。超臨界流體萃取集精餾和液液萃取特點(diǎn)于一體，可能分離一些常規(guī)方法難以分離的物系。超臨界流體可在常溫下操作，故特別適合于熱敏性、易氧化物質(zhì)的提取和分離。超臨界流體具有極強(qiáng)的溶解能力，能實(shí)現(xiàn)從固體中提取有效成分。萃取劑的分離回收容易。 （2）缺點(diǎn)：高壓下萃取，相平衡較復(fù)雜，物性數(shù)據(jù)