考研真題 《化工原理》(第2版)(下冊(cè))配套題庫(kù)(真題 課后題 章節(jié)題 模擬題)_第1頁(yè)
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夏清主編的《化工原理》(第2版)是我國(guó)高?;瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)廣泛采用的權(quán)威教材之一,也被眾多高校(包括科研機(jī)構(gòu))指定為考研考博專(zhuān)業(yè)課參考書(shū)目。為了幫助參加研究生入學(xué)考試指定考研參考書(shū)目為夏清主編的《化工原理》(第2版)的考生復(fù)習(xí)專(zhuān)業(yè)課,我們根據(jù)教材和名??佳姓骖}的命題規(guī)律精心編寫(xiě)了夏清《化工原理》(第2版)輔導(dǎo)用書(shū)(均提供免費(fèi)下載,免費(fèi)升級(jí)):1.夏清《化工原理》(第2版)筆記和課后習(xí)題(含考研真題)詳解[免費(fèi)下載]2.夏清《化工原理》(第2版)(上冊(cè))配套題庫(kù)【名??佳姓骖}+課后習(xí)題+章節(jié)題庫(kù)+模擬3.夏清《化工原理》(第2版)(下冊(cè))配套題庫(kù)【名校考研真題+課后習(xí)題+章節(jié)題庫(kù)+模擬試題】[免費(fèi)下載]考研真題及視頻,可免費(fèi)升級(jí)獲得。為了方便題庫(kù)上線和讀者閱讀,本題庫(kù)分上(1~5章)、下(6~10章)兩冊(cè),每章包括以下四部分:第一部分為名??佳姓骖}。本部分從指定夏清主編的《化工原理》(第2版)為考研參考書(shū)既注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,讓學(xué)員具有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ);又對(duì)一些重難點(diǎn)部分(包括教材中未涉及到的知識(shí)點(diǎn))進(jìn)行詳細(xì)闡釋?zhuān)允箤W(xué)員不遺漏任何一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)。第二部分為課后習(xí)題及詳解。本部分對(duì)夏清主編的《化工原理》(第2版)教材每一章的課第三部分為章節(jié)題庫(kù)及詳解。本部分嚴(yán)格按照夏清主編的《化工原理》(第2版)教材內(nèi)容進(jìn)行編寫(xiě)。每一章都精心挑選經(jīng)典常見(jiàn)考題,并予以第四部分為模擬試題及詳解。參照夏清主編的《化工原理》(第2版)教材,根據(jù)各高校歷()提供全國(guó)各高?;瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)考研考博輔導(dǎo)班【一對(duì)一輔導(dǎo)(面授/網(wǎng)授)、網(wǎng)授精講班等】、3D電子書(shū)、3D題庫(kù)(免費(fèi)下載,免費(fèi)升級(jí))、全套資料(歷年真題及答案、筆記講義等)、化學(xué)類(lèi)國(guó)內(nèi)外經(jīng)典教材名師講堂、考研教輔圖書(shū)等。本入學(xué)考試指定考研參考書(shū)目為夏清《化工原理》(第2版)的考生,也可供各大院校學(xué)習(xí)《化1.720度立體旋轉(zhuǎn):好用好玩的全新學(xué)習(xí)體驗(yàn)2.質(zhì)量保證:每本e書(shū)都經(jīng)過(guò)圖書(shū)編輯隊(duì)伍多次反復(fù)修改,顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格審核目的考試要點(diǎn),把重要考點(diǎn)全部固化為試題(或講義)形式,形成精準(zhǔn)領(lǐng)先及時(shí)的備考e3.免費(fèi)升級(jí):更新并完善內(nèi)容,終身免費(fèi)升級(jí)4.功能強(qiáng)大:記錄筆記、答案遮擋等十大功能(1)e書(shū)閱讀器——工具欄豐富實(shí)用【為考試教輔量身定做】(2)便箋工具——做筆記、寫(xiě)反饋【獨(dú)家推出】(3)答案遮擋——先看題后看答案,學(xué)習(xí)效果好【獨(dú)家推出】5.品種齊全:包括全部職稱(chēng)資格考試、、主要包括:、、,共3萬(wàn)余種,每天新上線約30種e書(shū),每天下載約1萬(wàn)次。為您處理!()是一家為全國(guó)各類(lèi)考試和專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)提供輔導(dǎo)方案【保過(guò)班、網(wǎng)授班、3D電子書(shū)、3D題庫(kù)】的綜合性學(xué)習(xí)型視頻學(xué)習(xí)網(wǎng)站,擁有近100種考試(含418個(gè)考試科目)、194種經(jīng)典教材(含英語(yǔ)、經(jīng)濟(jì)、管理、證券、金融等共16大類(lèi)),合計(jì)近萬(wàn)小時(shí)的面授班、網(wǎng)授如您在購(gòu)買(mǎi)、使用中有任何疑問(wèn),請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們,我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)!全國(guó)熱線:(8:30~00:30),(8:30~00:30)詳情訪問(wèn):http://(理工類(lèi))第一部分名校考研真題第9章液-液萃取第11章結(jié)晶和膜分離第二部分課后習(xí)題第9章液-液萃取第11章結(jié)晶和膜分離第三部分章節(jié)題庫(kù)第8章蒸餾和吸收塔設(shè)備第9章液-液萃取第四部分模擬試題夏清《化工原理》(第2版)配套模擬試題及詳解第一部分名??佳姓骖}1.某連續(xù)精餾塔,進(jìn)料狀態(tài)q=1,D/F=0.5(摩爾比),回流比R=2,且知提餾段操作線方程的截距為零。則提餾段操作線方程的斜率為,餾出液組成-巨為。[清華大學(xué)2001研]【答案】1.330.8查看答案【解析】根據(jù)物料衡算可得:提餾段操作線方程截距為零,則,因此上式可整理得:精餾段操作線方程為精餾段操作線與q線的交點(diǎn)為(0.4,0.533),因此可求得提餾段操作線方程的斜率為2.在設(shè)計(jì)連續(xù)精餾塔時(shí),欲保持餾出液組成xp和易揮發(fā)組分的收率不變,試定性判斷,分別改變?nèi)缦聟?shù)(其他參數(shù)不變)時(shí)所需的理論板數(shù)將如何改變。(1)加大回流比R時(shí),理論板數(shù)將。(2)提高加料溫度tr,理論板數(shù)將。[浙江大學(xué)2006研]【答案】減小增大查看答案【解析】由圖6-1(虛線為變化后的情況)可以看出,根據(jù)越靠近曲線則理論板數(shù)越大的定理,加大回流比R時(shí),則理論板數(shù)減?。惶岣呒恿蠝囟萾p,則理論板數(shù)增大。圖6-1精餾操作時(shí),若進(jìn)料狀況(F、xF、q)和回流比R均不變,而將塔頂產(chǎn)品量D增加,其結(jié)果是()。[浙江大學(xué)2005研]圖6-2由圖6-2可知xD、xw都下降(虛線所示)。1.已知物系的t-x-y數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)流程,使其能夠測(cè)定該物系精餾操作的全塔效率,(1)畫(huà)出流程示意圖。(2)寫(xiě)出需要測(cè)哪些參數(shù)。(3)寫(xiě)出簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)步驟。[天津大學(xué)2006研]答:(1)流程示意圖如圖6-3所示。(2)需要測(cè)取的量:回流比R、進(jìn)料組成xF,塔頂組成xp、塔釜組成xw、進(jìn)料溫度tr、塔頂溫度tp。(3)簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟。①先配制一定濃度的料液,加入到進(jìn)料槽中。在精餾塔釜中加入其容積2/3的料液。②全回流操作。向塔頂冷凝器通入冷卻水,接通塔釜圖6-32.畫(huà)出篩板塔的負(fù)荷性能圖,說(shuō)明各條線的含義,指出正常操作范圍。[西北大學(xué)2005研]圖6-43.一精餾塔用以分離濃度為xF、量為F的某二元理想混合液。要求分離后塔頂餾出物濃度為xp、塔底釜液濃度為xw。原為泡點(diǎn)進(jìn)料,現(xiàn)分別采?。孩倮湟哼M(jìn)料;②將料液預(yù)熱至汽(1)對(duì)于以上兩種熱狀況進(jìn)料,能否采取調(diào)節(jié)回流比的方法達(dá)到分離要求?請(qǐng)寫(xiě)出分析過(guò)(2)以上三種熱狀況進(jìn)料所需要的能耗(包括原料預(yù)熱所需的熱量)哪一個(gè)最低?假設(shè)設(shè)備熱損失忽略不計(jì)。[浙江大學(xué)2000研]圖6-5答:(1)設(shè)泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí),平衡線與操作線如圖(c)所示。此時(shí)用N塊板達(dá)到了分離要求,冷液進(jìn)料時(shí),q>1。設(shè)xp,Xw,R不變,則q線及操作線如圖(a)虛線所示,可見(jiàn)達(dá)到分離要求所需的理論板數(shù)N?<N。為使在一定的板數(shù)N下達(dá)到分離要求,采取減小回流比至R?即可,見(jiàn)圖(b)所示。同理,對(duì)氣液混合狀態(tài)(0<q<1)進(jìn)料,也可調(diào)節(jié)回流比至R?(R?>R),使得理論板數(shù)一定下,達(dá)到分離要求,見(jiàn)圖(c)所示。(2)精餾塔焓衡算圖如圖6-6所示。圖6-6從題意及物料衡算可知,上式中三種進(jìn)料熱狀況下的D、W、F、rp、ip、iw、iF都相同,而只有R值不同。又從第1小題的分析結(jié)論可知R?<R<R?,可見(jiàn):即冷液進(jìn)料時(shí),總能耗最低。4.在一常壓連續(xù)精餾塔分離某混合液?,F(xiàn)保持回流液量和進(jìn)料狀況(F、日、q)不變,而減小塔釜加熱蒸汽量,試分析D、2曰如何變化?[四川大學(xué)2007研]答:由可知,2E不變,則三減小,v減小。由□可知,回流量L不變,則v減小,因而D減小。從塔板的分離能力考慮,則有:精餾段操作線斜率若R增大,則斜率4日增大。提餾段操作線斜率,其中W=F-D增大,而目減小,故有三增大。精餾段和提餾段的理論板數(shù)不變,新舊情況下的操作線分別如圖6-7所示。圖6-71.某二組分混合液在連續(xù)精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離,已知泡點(diǎn)進(jìn)料,液料中易揮發(fā)組分濃度為45%,塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的濃度為90%(以上均為摩爾百分率),平均相對(duì)揮發(fā)度為4,塔內(nèi)共有三塊理論板,一個(gè)再沸器,一個(gè)全凝器,進(jìn)料在第二塊理論板上,操作回流比為最小回流比的2倍,提餾段上升氣體的摩爾流率為塔底產(chǎn)品的1.5倍,進(jìn)料量為100kmol/h,試求:(1)操作回流比。(2)塔底產(chǎn)品量及濃度。(3)從第三塊板上升到第二塊理論板下面的汽體組成(從塔頂往下數(shù))。[四川大學(xué)2008研]解:(1)泡點(diǎn)進(jìn)料,。如圖6-8所示,設(shè)線與相平衡線之交點(diǎn)為—圖6-8(2)全塔物料流動(dòng)如圖6-9所示。(2)全塔物料流動(dòng)如圖6-9所示。圖6-9①(3)提餾段操作線方程為相平衡方程,所以:所以,,此即為所求。2.在常壓下將t=30℃、一三的廢空氣1000m3冷卻至10℃,分離凝結(jié)出的水分后進(jìn)入預(yù)熱器加熱到120℃再循環(huán)使用。-10(1)在空氣-水蒸氣濕度圖畫(huà)出上述過(guò)程。(2)求加熱后空氣的相對(duì)濕度白。(3)求預(yù)熱器需加入的熱量。[四川大學(xué)2008研]到與日=100%相交為止(交點(diǎn)恰為露點(diǎn));然后繼續(xù)冷卻,此時(shí)將不斷有水從濕空氣中冷凝出來(lái)且溫度不斷下降(沿飽和線冷卻)。圖6-11(1)在冷卻冷凝器中,空氣首先恒濕冷卻至露點(diǎn),空氣狀態(tài)由A沿等H線變化至B;然后繼續(xù)冷卻,空氣中的水氣以液態(tài)析出,空氣狀態(tài)沿=100%的等相對(duì)濕度線變化至C??诊柡瓦^(guò)程,空氣狀態(tài)沿絕熱冷卻線D-A變化,反復(fù)循環(huán)。圖6-12空氣在預(yù)熱器中濕度不變,因此,120℃時(shí),水的飽和蒸汽壓為:(3)2E時(shí),水的飽和蒸汽壓為:=干空氣的質(zhì)量:根據(jù)圖6-13,對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行熱量衡算。圖6-13成為0.97,塔底釜液組成為0.04(以上均為摩爾分率)。進(jìn)料為氣(1)塔頂采出率。(2)最小回流比。所以有:再聯(lián)立,解得:(3)由題意可知:設(shè)設(shè)所以一日為單減函數(shù)。4.用精餾塔分離相對(duì)揮發(fā)度為2的雙組分混合物,塔頂產(chǎn)品的輕組分摩爾含量為90%。精餾段中蒸汽進(jìn)入某一塊板的流率為150kmol/h,摩爾濃度為60%,流入該板的液體流率為100kmol/h。該板用氣相濃度表示的Murphree效率為0.5,計(jì)算:(1)精餾段的操作線方程。(2)離開(kāi)該板的氣相和液相摩爾濃度各為多少?(假定為恒摩爾流操作)[華南理工大學(xué)2009研]解:(1)假設(shè)該塊板是第n塊板。已知一回,=E。因此,離開(kāi)該板的氣相摩爾濃度為0.57,液相摩爾濃度為0.4。5.如圖6-15所示,一個(gè)常壓連續(xù)精餾塔分離苯和甲苯混合物。精餾塔塔頂?shù)谝粔K板上升蒸汽的組成為=0.94(苯的摩爾分率)。在分凝器中,蒸汽量的=冷凝成飽和液體作回流液。為冷凝部分的飽和蒸汽送入下一冷凝器全部冷凝為塔頂產(chǎn)品。操作條件下,苯一甲苯混合物的相對(duì)揮發(fā)度為2.5,求:(1)塔頂產(chǎn)品組成-回,回流液組成-由。(2)第二塊理論板的上升蒸汽組成一日。[華南理工大學(xué)2008研]圖6-15(1)由物料恒算可得,①②聯(lián)立①、②兩式,解得:因此可得:(2)同理有:又由上式可得:解得畝6.采用精餾方法分離含正庚烷30%的正庚烷和正辛烷混合液。料液在泡點(diǎn)下進(jìn)塔,操作條件下全塔的平均揮發(fā)度為2.16。若不考慮精餾塔理論板數(shù)的限制,試求操作回流比為2時(shí),在以下兩種情況下塔頂產(chǎn)品所能達(dá)到的最大濃度及相應(yīng)的塔釜組成,并在x-y圖上繪出操作線(注:平衡線可示意畫(huà))。(1)塔頂產(chǎn)品流出率D/F為40%。(2)塔頂產(chǎn)品流出率D/F為20%。(3)塔頂產(chǎn)品流出率D/F為30%。[四川大學(xué)2009研]相平衡方程:因理論板數(shù),操作線必在某處與平衡線相交,由圖6-16的平衡線可知,操作線只可圖6-16若假定操作線在—=與平衡線相交,則交點(diǎn)處的縱坐標(biāo)為:所以,表明,實(shí)際回流比R=3大于x=1.0所需要的最小回流比。故三種工況下的操作線都不在處與平衡線相交,而只能相交于或者w=0處。必在一處與平衡線相交。圖6-19進(jìn)料量為1000kmol/h,飽和蒸汽進(jìn)料,進(jìn)料中易揮發(fā)物的組成xF=0.4。要求塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組成xp=0.9(以上均為摩爾分率),料液中易揮發(fā)組分的90%由塔頂餾出。取回流比(1)精餾段和提餾段上升的蒸汽量。(2)從塔頂數(shù)起的第二塊理論板上升的蒸汽組成為多少。(3)現(xiàn)因結(jié)垢導(dǎo)致再沸器換熱能力下降,若維持原來(lái)的進(jìn)料量、進(jìn)料組成、進(jìn)料熱狀況和塔頂產(chǎn)品量不變,分析塔頂產(chǎn)品濃度和塔底產(chǎn)品濃度將如何變化?[華南理工大學(xué)2007研](2)已知塔頂數(shù)起第一塊理論板上升的蒸汽組成中易揮發(fā)組成因?yàn)?代入數(shù)據(jù)得:在塔頂精餾段,第n+1塊理論板上升的蒸汽組成與流入第n塊理論板的混合液組成的關(guān)系(3)塔頂產(chǎn)品濃度將降低,塔底產(chǎn)品濃度將升高。8.如圖6-20所示的精餾塔由一只蒸餾釜及一層實(shí)際板組成。料液由塔頂加入,泡點(diǎn)進(jìn)料,≥(摩爾分率,下同),今測(cè)得塔頂易揮發(fā)組分的回收率為80%,且二,系統(tǒng)相對(duì)揮發(fā)度|。試求(設(shè)蒸餾釜可視為一塊理論板):(1)殘液組成w。(2)該層塔板的液相默夫里板效率-=。[清華大學(xué)2002研]圖6-20所以有:解得殘液組成為:(2)因?yàn)橹挥刑狃s段且有:則提餾段操作線方程為因此有:因?yàn)橹挥幸粔K板(如圖6-21所示),由物料衡算得:圖6-21則該層塔板的液相莫夫里板效率-日為57.3%。9.用有兩塊理論板的精餾塔提取水溶液中的易揮發(fā)組分,飽和水蒸氣S=50kmol/h,由塔加入,無(wú)回流,試求塔頂產(chǎn)品濃度及易揮發(fā)組分的回收率日。在本題范圍內(nèi)平衡關(guān)系可表示為y=3x,液相組成x=0.2時(shí),泡點(diǎn)溫度為80℃,比熱為100kJ/(kmol.℃),汽化潛熱為40000kJ/kmol。[清華大學(xué)2001研]解:根據(jù)題意可知,進(jìn)料狀態(tài)為代入數(shù)據(jù)即可得:因此可得:由提餾段操作線方程:又根據(jù)題中平衡關(guān)系有:進(jìn)而再根據(jù)題中平衡關(guān)系有:進(jìn)而有:再根據(jù)物料衡算則有:,在式中代入各個(gè)參數(shù)可得:由上即可計(jì)算塔頂產(chǎn)品濃度為:進(jìn)而求得易揮發(fā)組分的回收率為:10.某連續(xù)精餾塔在常壓下分離甲醇水溶液,其精餾段和提餾段的操作線方程分別為:(1)此塔的操作回流比。(2)料液量為100kmol/h,組成一時(shí),塔頂餾出液量。(3)q值。[清華大學(xué)2000研]解:(1)由題意可知:聯(lián)立上述兩式可得:因此,可求得操作回流比為:(2)可知,代入數(shù)據(jù)并整理得:提餾段,所以有,將該式與一聯(lián)立,可這樣,可求得塔頂餾出液量為40.25kmol/h。(3)由題意可知:q線也過(guò)此點(diǎn),所以有:解得:11.在一常壓連續(xù)精餾塔中分離某二組分溶液。已知原料液流量為1000.0kmol/h,餾出液—E,塔頂A的回收率為90%,泡點(diǎn)進(jìn)料,回流比為最小回流比的2.0倍,物系的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.8。求:(1)最小回流比和實(shí)際回流比。(2)精餾段操作線方程。(3)提餾段操作線方程。(4)求最少理論塔板數(shù)。[重慶大學(xué)2009研]繼而可得最小回流比:(2)精餾段操作線方程:因此,。又因?yàn)?解得:繼而可得:而故提餾線操作線方程為:(4)應(yīng)用芬斯克方程求最少理論板數(shù):代入數(shù)據(jù)即可求得:12.在連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液,原料液流量為141.2kmol/h,其中苯的摩爾分率為0.501,要求餾出液中苯的回收率為97.0%,釜液中甲苯的回收率為98.0%。操作回流比為2.5,進(jìn)料方式為泡點(diǎn)(飽和液體)進(jìn)料。求:(1)餾出液和釜液的流量與組成。(2)精餾段操作線方程。(3)提餾段操作線方程。[重慶大學(xué)2008研]由上各式聯(lián)立可解得:(2)精餾段操作線方程為推導(dǎo)可得提餾段操作線方程:13.某二元連續(xù)精餾塔原料液組成為E,進(jìn)料為氣液平衡混合物,塔頂餾出液組成為≥易揮發(fā)組分回收率為95%,操作回流比E。q(1)原料中氣相和液相的組成。(2)最小回流比和精餾段操作線方程。(3)釜液組成w及精餾線與q線交點(diǎn)組成。[重慶大學(xué)2007研]又F=D+W,則:(2)根據(jù)物料守恒,聯(lián)立進(jìn)料q線方程與守恒式:解得:故可得出操作線方程為又由,可得釜液組成w=0.0414.一個(gè)連續(xù)操作的常壓精餾塔,用于分離A(輕組分)-B(重組分)混合物。已知原料中含A組分xF0.45(摩爾分率,下同),進(jìn)料溫度為40℃,該組成下的泡點(diǎn)為95℃,平均(2)最小回流比。(3)提餾段操作線數(shù)值方程。(4)若塔頂?shù)谝粔K板下降的液相濃度為0.960,求該塔板以氣相組成表示的墨弗里板效率Emv。[華東理工大學(xué)2007研]解:(1)由全塔物料守恒可得餾出液的采出率為:(2)由相平衡方程:(3)提餾段操作線方程:其中,由已知可求得熱狀態(tài)參數(shù)q為:實(shí)際操作回流比R為1.3,而且由(1)中可知。將數(shù)據(jù)代入上述操作線方程,(4)墨弗里板效率公式為:Emv其中的未知量由精餾段操作線方程得:根據(jù)精餾段操作線方程得:代入已知數(shù)據(jù),則可求得墨弗里板效率為:15.在連續(xù)精餾塔內(nèi)分離某二元理想溶液,已知進(jìn)料組成為0.5(易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù),下同),泡點(diǎn)進(jìn)料,進(jìn)料量為100kmol/h。塔頂采用分凝器和全凝器,塔頂上升蒸汽經(jīng)分凝器部分冷凝后,液相作為塔頂回流液,其組成為0.9,氣相再經(jīng)全凝器冷凝,作為塔頂產(chǎn)品,其組成為0.95。易揮發(fā)組分在塔頂?shù)幕厥章蕿?6%,離開(kāi)塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成為(1)精餾段操作線方程。(2)操作回流比與最小回流比的比值R/Rmin。(3)塔釜液組成xw。[天津大學(xué)2007研]解:(1)分凝器的氣液相組成符合平衡關(guān)系,即=095與相平衡故可求得與—E斜相平衡的氣相組成為:yi與xL為操作關(guān)系,即:將y?、xL及xp數(shù)據(jù)代入上式,解得:(2)泡點(diǎn)進(jìn)料,所以可有:故最小回流比為:即兩者之比為1.254。(3)根據(jù)題意有:塔釜液相組成:16.某工廠有兩個(gè)工段分別產(chǎn)生組成為xFI=0.6(易揮發(fā)組分摩爾分率,下同)摩爾流率為F?及一、摩爾流率為F?的兩種乙醇一水溶液,且。廠方希望在一個(gè)常壓連續(xù)精餾塔中分離出濃度為0.8的乙醇水溶液,且塔釜?dú)堃褐幸掖紳舛炔桓哂?.02,今要求飽和液體進(jìn)料,操作回流比取2。請(qǐng)給廠設(shè)計(jì)一座較佳的精餾塔,要求給出理論板層數(shù)及進(jìn)料板位置。[浙江大學(xué)2006研]圖6-22解:不妨設(shè)塔頂、塔底產(chǎn)品流量分別為D、W,塔頂產(chǎn)品濃度為xp,塔底濃度為xF,加料流量為F。對(duì)于定態(tài)操作物料衡算方程,有:代入數(shù)據(jù),可得:由于操作回流比取2,于是精餾段斜率為:提餾段操作線的斜率為:過(guò)(0.8,0.8)點(diǎn)可作圖,于是有:將數(shù)據(jù)代入提餾段操作線斜率方程,則有提餾段過(guò)(0.02,0.02),斜率為1.5。又因?yàn)轱柡鸵后w進(jìn)料,所以q=1。綜上分析可知理論板層為10.5塊,F(xiàn)1進(jìn)料第7塊,F(xiàn)?進(jìn)料第9塊。17.某連續(xù)操作精餾塔如圖6-23所示。已知原料液組成(摩爾分?jǐn)?shù),下同)原料以飽和液體狀態(tài)直接加入塔釜。塔頂設(shè)全凝器,全塔共有理論板2塊(包括塔釜),塔頂采出率二回流比二畝。在此條件下,物系的相平衡關(guān)系可表示為一,試計(jì)算塔頂采出液濃度xp和塔釜采出液濃度xw。[華東理工大學(xué)2006研]圖6-23解:由塔頂采出率可得—=,將其代入物料守恒方程:≥根據(jù)物系的相平衡方程關(guān)系y=4x,且塔頂設(shè)全凝器,故:同樣,由物系的相平衡關(guān)系可知塔釜處:精餾段操作線方程:其中,回流比R=1,且因此有:聯(lián)立y?=4x?=4xw,可得:再聯(lián)立E,即可求得塔頂采出液濃度和塔釜采出液濃度分別為:18.有兩股苯和甲苯的混合物,摩爾流量之比為1:3,其組成分別為0.5和0.2(苯的摩爾分率,下同),在同一精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離,要求塔頂產(chǎn)品濃度為0.9,塔底產(chǎn)品濃度為0.05,組分的相對(duì)揮發(fā)度為2.47,試求該精餾過(guò)程的最小回流比。[西北大學(xué)2006研]代入數(shù)據(jù)整理得:xq=0.288又知xp=0.9,可得最小回流比為:圖6-24將x?=0.75代入精餾段操作線方程y=0.545x+0.409,則可求得進(jìn)入第一塊理論板(由塔項(xiàng)往下數(shù))的汽相濃度為:20.常溫下將乙醇—水混合物(其恒沸物含乙醇摩爾分率為0.894)加以分離,加料≥,x,=0.3(乙醇摩爾分率,下同)進(jìn)料狀態(tài)為氣液混合狀態(tài),其中氣相含乙器,泡點(diǎn)下回流,設(shè)回流比為:夾緊點(diǎn)不是平衡線與操作線的切點(diǎn)。系統(tǒng)符合恒(2)最小回流比。(3)提餾段操作線方程。則餾出液可能達(dá)到的最大濃度為多少?釜液可能達(dá)到的最低濃度為多少?[華東理工大學(xué)2005研]其中,只有q未知,下面來(lái)求解q。設(shè)進(jìn)料中乙醇在液相、氣相的摩爾數(shù)分別為n?、n2,因?yàn)椋?0.3是摩爾分率,因此有:進(jìn)料的液化率q為:(2)易知,相平衡方程:代入上述相平衡方程,則可求出相對(duì)揮發(fā)度所以最小回流比為:(3)提餾段操作線方程式為:可知,只需求出R、D即可。由于設(shè)回流比二E=,故操作回流比為:再對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算:代入已知數(shù)據(jù),則有:將R和D代入提餾段操作線方程,可得:上式即為所求的提餾段操作線方程。(4)由題意可知,此時(shí)的最小回流比即為操作回流比,因此有:又恒沸混合物含乙醇的摩爾分率(0.894)小于操作回流比(0.912),因此,可知餾出液可能達(dá)到的最大濃度為0.894,塔釜可能達(dá)到的最低濃度為:21.如圖6-25所示,在一常壓精餾塔內(nèi)分離某二元混合液,塔頂為全凝器,泡點(diǎn)回流,回流比為8,相對(duì)揮發(fā)度為2.4塔上部有側(cè)線采出料組成E=(摩爾分率,下同)。進(jìn)料組成=0.05,試求:(1)側(cè)線采出量D?(kmol/s)。(2)寫(xiě)出采出液D?與進(jìn)料F之間的操作線方程。(3)最小回流比。[西北大學(xué)2005研]圖6-25對(duì)目的產(chǎn)物衡算:于是(2)物料衡算:側(cè)線采出:所以: ①的操作線方程:(3)側(cè)線采出時(shí),畝總是小于回,即:根據(jù):于是:,22.今用一連續(xù)精餾塔分離苯、甲苯液體混合物,原料液處理量為100kmol/h,其中苯含量為0.4(摩爾分率,下同),塔頂苯的回收率為99%,塔底甲苯的回收率為98%。現(xiàn)從精餾段某塊板上測(cè)得上升蒸汽的組成為0.784,上一塊板流下的液相組成為0.715。試求:(1)塔頂及塔底產(chǎn)品的流量及組成。(2)操作回流比及精餾段操作線方程。[鄭州大學(xué)2005研]解:(1)由塔頂苯的回收率可得方程:③聯(lián)立①式~③式解得:(2)精餾段操作線方程:度|,試求以液相組成表示的第n板的單板效率。[鄭州大學(xué)2005研](均為摩爾分率),加料F=tnkmadl6。F、T、B均為飽和大學(xué)2004研]代入數(shù)據(jù)可得:對(duì)于塔Ⅱ:代入數(shù)據(jù)可得:聯(lián)立①式、②式解得:①②(2)對(duì)于理想混合物,F(xiàn)、T點(diǎn)均有可能為夾點(diǎn)。代入數(shù)據(jù),則可求得夾點(diǎn)坐標(biāo)為:e?(0.7,0.82)。從而求得最小回流比為:不妨設(shè)塔I的F、B之間的提餾段上升氣體和下降液體的流量分別為V、,則可求得提餾段的斜率為:對(duì)塔I的塔釜進(jìn)行物料衡算:聯(lián)立提餾段的斜率,可求得塔釜上升氣體的流率為:設(shè)兩股進(jìn)料間(F與T之間)和精餾段氣體流率分別為-日、V,則有:因?yàn)镽2min>R1min,故此提餾段的最小回流比為1.456,即塔I的最小回流比為1.456。(3)對(duì)塔I的回流比取R=1.5R2min時(shí),有:25.在連續(xù)精餾塔中初步分離A-B溶液(A為易揮發(fā)組分),塔釜間接蒸汽加熱,塔頂全凝器,泡點(diǎn)回流。進(jìn)料中含A35%摩爾分率,進(jìn)料量為100kmol/h,以飽和蒸汽狀態(tài)進(jìn)入第三塊板(從上往下數(shù))。已知塔頂餾出液量為40kmol/h,系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度為2.5,精餾段操作線方程為y=0.8x+0.16,各板均為理論板。試求:(1)提餾段的操作線方程。(2)離開(kāi)第四塊板的液相組成(以A的摩爾分率計(jì))。(3)加料位置是否最佳。[浙江大學(xué)2004研]解:(1)根據(jù)精餾段操作線方程:解:(1)根據(jù)精餾段操作線方程:截距為所以有所以有R=4不妨設(shè)塔頂、塔底產(chǎn)品流量分別為D、W,塔頂產(chǎn)品濃度為xp,塔底產(chǎn)品濃度為xF,加料流量為F,對(duì)于定態(tài)操作物料衡算方程,有:F=D+W=由題意可知,2。代入已知數(shù)據(jù),則有:提餾段操作線方程為:根據(jù)塔內(nèi)氣流率公式:代入已知數(shù)據(jù),則可求得塔內(nèi)氣流率為:塔內(nèi)液流率為:因此,可以求得提餾段的操作線方程為:(2)依據(jù)相平衡方程:由題意可知,=。代入數(shù)據(jù),可得:由精餾段操作線方程可得:根據(jù)相平衡方程,可得:同理可得:第三塊板加料,因此y?-x3滿足提餾段操作線方程,則:即離開(kāi)第四塊板的液相組成為0.2326。(3)提餾段操作線方程:精餾段操作線方程:分別代入可得點(diǎn)(0.2375,0.35),有:因?yàn)?。由此可知,?塊板加料位置最佳。26.在常壓精餾塔中分離有兩股進(jìn)料的某理想混合液,兩股料液的摩爾流量相同,組成分別為0.5和0.2(易揮發(fā)組分的摩爾分率,下同),兩者均為泡點(diǎn)進(jìn)料,并在適當(dāng)位置加入精餾塔中,若要求餾出液組成為0.9,釜液組成為0.05,試求:(1)塔頂易揮發(fā)組分的回收率。(2)精餾過(guò)程的最小回流比。塔頂采用全凝器,塔釜為間接蒸汽加熱,塔內(nèi)流股為恒摩爾操作條件下相平衡關(guān)系可表示為1。[西北大學(xué)2004研]圖6-27(1)根據(jù)已知有:又因?yàn)椋河谑怯校孩賹?duì)全塔進(jìn)行物料衡算:代入①式可得:變化即有:經(jīng)比較,于是:27.某制藥廠用板式精餾塔回收丙酮,含量為75%(摩爾%,下同)的廢丙酮液媒。該精餾塔共裝有28層塔板,塔頂采用全凝器,泡點(diǎn)回流;塔底采用再沸器間接加熱。因在常壓下操作,該分離物系可視為二元理想物系,其平均相對(duì)揮發(fā)度為1.8?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得一組數(shù)據(jù)如下:餾出液中丙酮的含量96%釜?dú)堃褐斜暮?%精餾段液相的負(fù)荷40kmol/h精餾段氣相的負(fù)荷60kmol/h提餾段液相的負(fù)荷66kmol/h提餾段氣相的負(fù)荷60kmol/h試根據(jù)以上數(shù)據(jù)核算:(1)丙酮的回收率。(2)操作回流比與最小回流比的比值。(3)該板式塔的總板效率。[天津大學(xué)2003研]提示:吉利蘭圖中的曲線可用下式表示,即:(2)操作回流比R與最小回流比Rmin的比值:回流比為:最小回流比為:根據(jù)相平衡方程:因?yàn)?,代入上式可得:將yq、Xp、xq分別代入最小回流比中可得:即操作回流比R與最小回流比Rmin的比值為1.614。(3)總板效率:式中N的計(jì)算如下:由于:由公式:Y=0.5458-0.5914X+0.00又因?yàn)椋河谑强傻茫涸摪迨剿目偘逍蕿?1.54%。壓力下的相對(duì)揮發(fā)度現(xiàn)希望塔頂苯組成達(dá)到0.9,問(wèn)能否滿足要求?若保持進(jìn)料位置、F、XF、q、R不變,使V'增大,試定性分析塔頂、塔底組成的變化趨勢(shì)。[浙江大學(xué)2003研]可得:由物料衡算公式:于是可有:從y?依次應(yīng)用相平衡方程和操作線方程假設(shè)全部按照精餾段來(lái)計(jì)算可以得出:所以不能夠滿足要求。由公式: 可以得出V增大。由公式:可知L'也增大。同理由公式:由斜率公式:綜上可知,斜率必然減小,由以上條件應(yīng)用圖形法畫(huà)出前后的操作方程如圖6-28所示。圖6-28由圖可知,斜率必然減小,則塔頂組成xD減小,塔底組成xw減小。29.采用連續(xù)精餾塔分離苯、甲苯混合物,進(jìn)料量為100kmol/h,進(jìn)料中苯(易揮發(fā)組分)濃度0.4(摩爾分率,下同),飽和汽體進(jìn)料。該塔塔頂設(shè)全凝器,泡點(diǎn)回流,塔釜間接蒸汽加熱。要求塔頂產(chǎn)品苯濃度為0.99,塔釜產(chǎn)品苯濃度為0.03,操作條件下,該物系相對(duì)揮發(fā)度α=2.5,實(shí)際回流比為最小回流比的1.5倍。試求:(1)塔頂采出率和易揮發(fā)組分的回收率。(2)精餾段和提餾段的操作線方程。東理工大學(xué)2003研]解:(1)塔頂采出率和易揮發(fā)組分的回收率分別為-和由題意可知:(2)因進(jìn)料為飽和氣體進(jìn)料,故-日,于是,最小回流比:實(shí)際回流比為最小回流比的1.5倍,所以實(shí)際回流比為:精餾段操作線公式為:這樣,可以求出提餾段操作線方程為:(3)同樣,可以用物料衡算方程組對(duì)所求進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)塔板為無(wú)數(shù)多時(shí),回流比為最小回流比,又因?yàn)楸3只亓鞅缺3?.67不變,所以有:由上式求得,由于日為摩爾分率,不可能大于1。故只能取塔頂產(chǎn)品的極限塔釜停止供應(yīng)蒸汽則:30.用精餾塔分離某二元理想溶液,泡點(diǎn)進(jìn)料,進(jìn)料濃度為s=0.3(摩爾分率)。若采出率(餾出液與料液之比),回流比為3,相對(duì)揮發(fā)度為2.5,當(dāng)所需理論板數(shù)為無(wú)窮多時(shí),則塔頂餾出液濃度最大可達(dá)多少?并寫(xiě)出精餾段、提餾段兩段的操作線方程。[浙江大學(xué)2002研]解:當(dāng)理論板數(shù)為無(wú)窮多時(shí),夾緊點(diǎn)出現(xiàn)的可能性有3個(gè)??赡苄砸唬簥A緊點(diǎn)出現(xiàn)在塔頂處,即=1。此時(shí):因?yàn)?=1,所以二E=,于是:可能性三:夾緊點(diǎn)出現(xiàn)在塔底處,即=0,此時(shí)有:31.采用連續(xù)精餾塔分離某雙組分液體混合物,進(jìn)料量為200kmol/h,進(jìn)料中易揮發(fā)組分濃度0.4,汽液混合物進(jìn)料,汽:液=1:1(摩爾量之比)。該塔塔頂設(shè)全凝器,泡點(diǎn)回流,塔釜間接蒸汽加熱。要求塔頂產(chǎn)品濃度為0.95,塔釜產(chǎn)品濃度為0.05(以上皆為摩爾分率),操作條件下,該物系相對(duì)揮發(fā)度α=2.5,實(shí)際回流比為最小回流比的1.5倍。試求:(1)塔頂易揮發(fā)組分和塔釜難揮發(fā)組分的回收率。(2)精餾段和提餾段的操作線方程。(3)若第一塊板的汽相默弗里板效率Emv為0.6,求塔頂?shù)诙K板(自塔頂向下數(shù))上升汽相的組成。[華東理工大學(xué)2002研]解:(1)對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算,則有:品濃度=095(摩爾分率),塔釜產(chǎn)品濃度=0.05(摩爾分率)。將這些數(shù)代入上式,于是,可求得塔頂易揮發(fā)組分的回收率和塔頂難揮發(fā)組分的回收率分別為:(2)本題的關(guān)鍵是求出最小回流比。為此可利用進(jìn)料方程和相平衡方程進(jìn)行聯(lián)立求解。由題意可知,汽液混合進(jìn)料,且汽:液=1:1(摩爾量之比)。假設(shè)液相占進(jìn)料量的分率為q。于是氣化率為:那么進(jìn)料方程為:因該物系相對(duì)揮發(fā)度=2.5,因此相平衡方程為:聯(lián)立方程①式和②式,可求得夾點(diǎn)e的坐標(biāo)為:(0.29,0.51)。最小回流比為:由于實(shí)際回流比為最小回流比的1.5倍,故操作回流比為:于是可得精餾段操作線方程為:代入已知數(shù)據(jù),則有:(3)塔頂泡點(diǎn)回流,因此有:因第一塊板的默弗里板效率為0.6,所以有:32.在一具有N塊理論板的精餾塔中分離苯-甲苯混合液。進(jìn)料量=5bb,進(jìn)料中苯的摩爾分率等=0.45,泡點(diǎn)進(jìn)料4=1,加料板為第四塊理論板(從上往下數(shù)),塔釜上升(1)精餾段、提餾段的操作線方程。(2)離開(kāi)第4塊理論板的苯的液相組成。(3)此時(shí)加料位置是否合適?(4)若加料板下移一塊理論板,其余(F、XF、q、V'、R)不變,則xp將如何變化?已知苯-甲苯體系的相對(duì)揮發(fā)度二1=。[浙江大學(xué)2001研]解:(1)根據(jù)精餾段方程:根據(jù)物料守恒:(2)第4塊板加料,因此求y?、y3、y4用精餾段操作線方程,求y?才用提餾段操作線方程?;蛴蓎?=0.901及平衡線方程可得:根據(jù)精餾段操作線方程:(3)由于4=1,因此進(jìn)料線與精餾段操作線的交點(diǎn)d的橫坐標(biāo)=,二E=,所以x?<xa<x?。從而第4板塊加料位置最好,合適。(4)偏離最佳加料位置,而F、xF、q、V"、R不變,使全塔分離能力下降,即xp下降,xw上升。33.一連續(xù)操作的常壓精餾塔用于分離雙組分混合物。已知原料液中含易揮發(fā)組分=0.40(摩爾分率,下同),進(jìn)料狀況為汽液混合物,其摩爾比為:汽量比液量=1:1,所達(dá)分離結(jié)果為塔頂產(chǎn)品-098,塔釜?dú)堃骸撓到y(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度α=2,操作時(shí)采用的回流比R=1.6R。試計(jì)算:(1)易揮發(fā)組分的回收率。(2)最小回流比Rmin。(3)提餾段操作線的數(shù)值方程。(4)若在飽和液相組成=的塔板處抽側(cè)線,其量θ又和有側(cè)線時(shí)獲得的塔頂產(chǎn)品量D相等,減少采出率D/F,回流比,理論板為無(wú)窮多,那么此時(shí)塔頂?shù)臐舛葂p可能維持的最高值將是多少?[華東理工大學(xué)2001研]解:(1)列全塔物料衡算和輕組分物料衡算:①②聯(lián)立①式、②式解得:(xe,ye)=(0.3即(3),于是提餾段操作線:(4)側(cè)線出料時(shí),I、Ⅱ、Ⅲ三段操作線方程為:要使理論塔板無(wú)窮多,則操作線必于平衡線交于一點(diǎn),很明顯如圖所示I、Ⅱ、Ⅲ三段操作線與平衡線交于一點(diǎn)。將q(0.3177,0.482)代入Ⅱ線方程可得R=5時(shí)最大分離效果xp,令xw>0,于是可得:D/F<0.2465,或D/F>0.5(由題意可舍去)。即只需證D/F<0.2465即可保證xw>0,所圖6-2934.用連續(xù)精餾塔分離雙組分混合液,混合液中含易揮發(fā)組分x=0.4(摩爾分率,下同),原料以飽和液體狀態(tài)加入塔中部,塔頂全凝,泡點(diǎn)回流α=2.5,要求塔頂產(chǎn)品濃度=0.8,塔頂易揮發(fā)組分的回收率,塔釜間接蒸汽加(1)完成上述分離任務(wù)的最小回流比。(2)若操作回流比取最小回流比的1.5倍,則進(jìn)入塔頂?shù)谝粔K塔板的汽相組成為多少?[華東理工大學(xué)2000研]解:(1)由相平衡關(guān)系可得:(2),故而可得精餾段操作線方程為:①②釜液組成=0.05。塔頂采用全凝器,操作回流比為最小回流比的1.823倍。每相默氟里效率二。若精餾段操作線方程為=;本題范圍內(nèi)氣液平衡方(1)計(jì)算塔釜重組分的收率。(2)計(jì)算從塔頂向下第一塊實(shí)際板下降的液相組成。(3)通過(guò)計(jì)算,判斷該二元混合物的進(jìn)料熱狀況。[天津大學(xué)2000研]解:(1)依題意:①②將有關(guān)數(shù)據(jù)代入②式解得:將有關(guān)數(shù)據(jù)代入①式得到:即塔釜重組分的收率為98.27%。(2)塔板的氣相默氟里效率:代入上式解得:從塔頂向下第一塊實(shí)際板下降的液相組成為0.9765。(3)最小回流比為:因?yàn)椤狤=,所以本題為飽和液體加料,故4=1。36.在連續(xù)精餾塔中分離苯一甲苯溶液,塔釜間接蒸汽加熱,塔頂全凝器,泡點(diǎn)回流。進(jìn)料中含苯35%(摩爾分率,下同),進(jìn)料量為100kmol/h,以飽和蒸汽狀態(tài)進(jìn)入第三塊板。已知塔頂餾出液量為40kmol/h,系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度為2.5,精餾段操作線方程為?=03.-師,各板的板效率均為1。試求:(1)塔頂、塔底的出料組成。(2)提餾段的操作線方程。(3)離開(kāi)第四塊板的液相組成。[浙江大學(xué)1999研](1)精餾段操作線方程為:于是可有:聯(lián)立上述兩式可得:塔底出料量為:由物料衡算公式:=代入數(shù)據(jù)可得:即塔頂?shù)某隽辖M成為0.8,塔底的出料組成為0.05。(2)塔內(nèi)氣流率:代入數(shù)據(jù)可得:所以塔內(nèi)液流率:L'=V'+W=100+60=160(故提餾段操作線方程為:(3)由題意可知:由相平衡方程可得:再由精餾段操作線方程可得:第三塊板加料,因此滿足提餾段操作線方程,則:離開(kāi)第四塊板的液相組成為0.2326。37.如圖6-30所示,用常壓連續(xù)精餾塔分離某雙元組分混合液,飽和液體進(jìn)料,塔頂為全凝器,塔釜講解蒸汽加熱(不相當(dāng)于一塊理論板),原料液≥(摩爾分率,下同),餾出液=內(nèi)只有一塊理論板,相對(duì)揮發(fā)度為α=2,試求:(1)餾出液濃度xp,塔底產(chǎn)品揮發(fā)度xw各為多少?(2)xD的最高值為多少?[武漢科技大學(xué)2008研]圖6-30解:(1)因?yàn)轭}中只有提餾段,沒(méi)有精餾段,所以物料衡算為:≥根據(jù)題意可知:塔內(nèi)只有一塊理論板,并且塔頂組成和塔底組成互成平衡關(guān)系,故:聯(lián)立①式和②式,解得:①②即餾出液濃度二E=,塔底產(chǎn)品揮發(fā)度即xp的最高值為0.667。進(jìn)料組成為=(摩爾分率,下同),已知塔頂產(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W相等,精餾(1)回流比R、塔頂產(chǎn)品組成D、塔底產(chǎn)品組成w。(2)提餾段操作線方程。[武漢科技大學(xué)2007研]解:(1)精餾段操作線方程:于是有:解得:R=4,=0.90又因?yàn)樗敭a(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W相等,根據(jù)物料衡算有:回流比一日、塔頂產(chǎn)品組成=090、、塔底產(chǎn)品組成=0.1(2)將2[=代入上述方程,得到提留段操作線方程的具體形式為:39.分離苯-甲苯混合液,原料液中含苯0.5(摩爾分率,下同),泡點(diǎn)進(jìn)料餾出液中要求含苯0.95、塔頂用分疑器-全凝器流程(見(jiàn)圖6-31),測(cè)得塔頂回流液回流液中含苯0.88,離(1)說(shuō)明分凝器內(nèi)的相平衡關(guān)系,并求相對(duì)揮發(fā)度α。(2)求操作回流比R。[浙江工業(yè)大學(xué)2007研]圖6-31解:(1)根據(jù)相平衡方程:(2)根據(jù)精餾段操作線方程:>40.某精餾塔分離A、B混合液,料液為含A、B各為50%(摩爾分率,下同)的飽和液體,處理量為100kmol/h,塔頂、塔底產(chǎn)品量各為50kmol/h,要求塔頂A組成為0.9。已知精餾段操作線方程為=,設(shè)該塔的總板效率為0.5,塔底用再沸器間接蒸汽加熱,塔(1)塔底產(chǎn)品組成xw。(2)塔頂全凝器每小時(shí)冷凝蒸汽量,kmol/h。(3)蒸餾釜每小時(shí)產(chǎn)生蒸汽量,kmol/h。(4)提餾段操作線方程。(5)相對(duì)揮發(fā)度α=3,塔頂?shù)谝粔K實(shí)際板的液相Murphree單板效率為0.6,求離開(kāi)第二塊(6)該塔在操作條件不變的前提下,由于長(zhǎng)期運(yùn)行板效率下降的原因,使得塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分含量下降(采出量D不變),試定性說(shuō)明為保證產(chǎn)品質(zhì)量,應(yīng)采取什么措施?同時(shí)應(yīng)考慮什么問(wèn)題?[江蘇工業(yè)學(xué)院2007研](1)根據(jù)物料守恒,對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算:F=D+W(2)由精餾段方程=:!可得:(3)根據(jù)塔釜的物料衡算可得:(4)根據(jù)(3)的計(jì)算結(jié)果,代入提餾段操作線方程,可得:(5)依據(jù)題意可知:=x=09,又知道相對(duì)揮發(fā)度α=3,于是根據(jù)相平衡方程可知:又因?yàn)樗數(shù)谝粔K實(shí)際板的液相Murphree單板效率為0.6,所以有:解得x?=0.81。代入精餾段操作線方程y=0.6x+0.36,則有:(6)增大回流比R,蒸餾釜每小時(shí)產(chǎn)生蒸汽量增大,加熱功率增大,此時(shí)應(yīng)該考慮不出現(xiàn)41.精餾用一連續(xù)精餾塔分離苯、甲苯液體混合物,塔頂設(shè)全凝器,塔底設(shè)再沸器。進(jìn)料量為150kmol/h,其中含苯0.4(摩爾分率,下同),泡點(diǎn)進(jìn)料,通過(guò)取樣測(cè)得塔頂餾出液中苯回收率為92.20%,塔底產(chǎn)品中苯的組成為0.05,實(shí)際操作回流比—E,已知操作條件下α=25,設(shè)該塔在最適宜位置進(jìn)料,試求:(1)塔頂、塔底產(chǎn)品流量及塔頂產(chǎn)品組成。(2)塔釜上升蒸汽量V。(3)因長(zhǎng)期操作,再沸器內(nèi)結(jié)垢,試問(wèn)對(duì)塔頂、塔底產(chǎn)品質(zhì)量有何影響?如何才能維持產(chǎn)品質(zhì)量不變?假設(shè)此時(shí)D不變(寫(xiě)出分析過(guò)程)。[浙江工業(yè)大學(xué)2006研]解:(1)塔頂、塔底產(chǎn)品流量分別為D、W,塔頂產(chǎn)品濃度為xp,塔底產(chǎn)品濃度為xF,加料流量為F,對(duì)于定態(tài)操作必然有:知塔頂餾出液中苯回收率為92.20%,即:即塔頂產(chǎn)品=;塔底產(chǎn)品;流量及塔頂產(chǎn)品組成(2)由塔內(nèi)氣流量公式:可見(jiàn),塔釜上升蒸汽量(3)如果再沸器內(nèi)結(jié)垢,則會(huì)導(dǎo)致傳熱不良,V量減小,而D又不變,由:可知,回流比R減小,亦即精餾段操作線斜率減小,于是精餾段操作線會(huì)靠近平衡線,不利于分離,從而導(dǎo)致液相平衡濃度xp減小。對(duì)全塔物料進(jìn)行衡算:F-D+W由上述衡算式可知,當(dāng)F、D、W、xf不變時(shí),液相平衡濃度減小時(shí),xw必然升高??梢?jiàn),要維持產(chǎn)品質(zhì)量不變,應(yīng)及時(shí)清污,防止沸器內(nèi)結(jié)垢;或提高再沸器的加熱蒸汽壓力,以保持塔內(nèi)氣流量不變或略有增大。42.在連續(xù)精餾塔中分離苯一甲苯溶液,塔釜間接蒸汽加熱,塔頂全凝器。已知原料液流量為1000kmol/h,進(jìn)料中苯的摩爾分率為0.47,原料液以氣液混合物狀態(tài)進(jìn)入塔內(nèi),若要求釜液組成為0.04,餾出液組成為0.96,系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度為2.45。試求:(1)要達(dá)到上述分離程度,回流比至少應(yīng)大于多少?(2)此時(shí)苯的塔頂采出率。(3)所得的塔頂產(chǎn)品量和塔底產(chǎn)品量分別為多少?(4)試分析精餾段和提餾段的氣液流量的大小關(guān)系。[武漢科技大學(xué)2006研]又知道系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度為2.45,所以平衡線方程為:聯(lián)立以上兩方程求解可得:于是得到最小回流比為:所以,實(shí)際回流比應(yīng)大于1.727。(2)根據(jù)輕組分回收率公式:代入數(shù)據(jù)得到苯的塔頂采出率:(3)根據(jù)公式:代入已知:因?yàn)镕=1000,于是塔頂產(chǎn)品量:(4)根據(jù)公式:43.以連續(xù)精餾分離正庚烷(A)與正辛烷(B)。已知相對(duì)揮發(fā)度α=2.16,原料液濃度1(正庚烷的摩爾分率,下同),塔頂產(chǎn)品濃度—E,加料熱狀態(tài)一,餾(1)寫(xiě)出精餾段與提餾段操作線方程。(2)采用逐板計(jì)算法計(jì)算離開(kāi)塔頂?shù)诙K理論塔板的汽液相組成。[武漢科技大學(xué)2005研]解:(1)由平衡線方程:由L與L'以及V和V的關(guān)系:(2)用逐級(jí)計(jì)算法計(jì)算離開(kāi)塔頂?shù)?塊塔板的汽、液體濃度組成:計(jì)算順序:已知44.用常壓精餾塔分離雙組分理想混合物,泡點(diǎn)進(jìn)料,進(jìn)料量100kmol/h,加料組成為50%,塔頂產(chǎn)品組成一產(chǎn)量同=S@msilb,回流比R=2R,設(shè)全塔均為理論板,以上組成均為摩爾分率。相對(duì)揮發(fā)度α=3。求:(1)Rmin(最小回流比)。(2)精餾段和提餾段上升蒸汽量。(3)列出該情況下的精餾段操作線方程。[合肥工業(yè)大學(xué)2005研]解:(1)想平衡方程:根據(jù)題意可知,泡點(diǎn)進(jìn)料4=1,==,可有:(2)根據(jù)塔內(nèi)氣流率公式:(3)精餾段方程:45.用連續(xù)精餾塔分離理想液體,飽和液體進(jìn)料,已知進(jìn)料液體中含易揮發(fā)組分55%(摩爾百分?jǐn)?shù),下同)與次相平衡的氣相組成為75%,要求塔頂產(chǎn)品含揮發(fā)組分95%。求:(1)最小回流比。(2)若加料板上液體組成與進(jìn)料組成相同,回流比為1.5求進(jìn)料板上一板流下的液體組成。[浙江工業(yè)大學(xué)2005研]解:(1)因?yàn)轱柡鸵后w進(jìn)料,所以4=1;又因?yàn)檫M(jìn)料液體與氣相達(dá)到平衡,所以有故此解得,即最小回流比為1。(2)泡點(diǎn)回流時(shí)的精餾段操作線方程為:46.用連續(xù)精餾塔每小時(shí)處理100kmol含苯40%、甲苯60%的混合液,要求餾出液中含苯1%(組成均以摩爾分率計(jì))試求:(1)餾出液和殘液各多少kmol/h?(2)飽和液體進(jìn)料時(shí),已估算塔釜每小時(shí)汽化量為132kmol,問(wèn)回流比為多少?[浙江工業(yè)大學(xué)2004研]解:(1)依據(jù)題意已知:F-tikmal,>,=0.9,x=0.01塔頂、塔底產(chǎn)品流量分別為D、W,塔頂產(chǎn)品濃度為xp,塔底產(chǎn)品濃度為xF,加料流量為F,(2)根據(jù)題意可知飽和液體進(jìn)料,所以q=1,塔釜每小時(shí)汽化量=L=V'+W-qF=132+56.2-1×100=88.247.某一正在操作的連續(xù)精餾塔,有塔板15塊,塔頂設(shè)全凝器,用于分離苯和甲苯的混合液。混合液中含苯40%,泡點(diǎn)進(jìn)料,餾出液含苯90%,殘液含苯5%(以上皆為摩爾分率),(1)求最小回流比Rmin。(2)如果采用回流比R=3.92,求理論塔板數(shù)N及總板效率Er。(3)如果單板效率等于總板效率,試求提餾段最下一塊板上升蒸汽的組成。[浙江工業(yè)大學(xué)2004研]解:(1)根據(jù)題意,因?yàn)槭桥蔹c(diǎn)進(jìn)料,所以有4=1。如圖可知,當(dāng)q=1時(shí),圖6-32根據(jù)最小回流比公式:解得最小回流比Rmin=1。(2)精餾段操作線的斜率公式為當(dāng)回流比R=3.92時(shí),則有:精餾段操作線方程為:代入數(shù)據(jù),得:因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料,所以q=1,故由圖中可得理論板數(shù),則總板效率為:(3)再沸器近似于一塊理論塔板,將其設(shè)為第n塊塔板,則從再沸器板上滴下的液體組成根據(jù)相平衡方程:代入平衡數(shù)據(jù),得:因提餾段最下一塊板上升蒸汽與-曰符合相平衡方程,把-1代入相平衡方程可得:生成的氣體B再由催化劑表面向氣相主體擴(kuò)散。若J及N分別表示在傳質(zhì)方向上的分子擴(kuò)散通量與傳質(zhì)通量,則穩(wěn)定時(shí)JAJg,NANB。[浙江大學(xué)2003研]【答案】=<查看答案【解析】雙組分體系中,總有一=。又:1.某低濃度逆流吸收塔在正常操作一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)氣體出口含量Y?增大,原因可能是()。[四川大學(xué)2008研]A.氣體進(jìn)口含量Y?下降B.吸收劑溫度降低C.入塔的吸收劑量減少D.前述三個(gè)原因都有【答案】C查看答案【解析】氣相傳質(zhì)單元數(shù),顯然,吸收因子口越大越有又吸收因子當(dāng)吸收劑量減小,即三減小時(shí),吸收因子會(huì)減小,那么就越不利于相平衡常數(shù)m是吸收劑溫度的函數(shù),且當(dāng)減小時(shí),m減小。在其他條件都不變的情況下,由于,若氣體進(jìn)口減小,則出口氣體日減2.在吸收塔某處,氣相主體濃度=,液相主體濃度=,氣相傳質(zhì)系數(shù),氣相總傳質(zhì)系數(shù)=,則該處氣液界面上氣相濃度三應(yīng)為【答案】B查看答案3.正常操作下的逆流吸收塔,若因某種原因使液體量減小以致液氣比小于原定的最小液氣比時(shí),下列哪些情況將發(fā)生?并對(duì)選擇結(jié)果作出解釋(可圖解)。[四川大學(xué)2009研]A.出塔液體濃度X?增加,回收率增加B.出塔氣體濃度增加,但X?不變C.出塔氣體濃度與出塔液體濃度均增加D.在塔下部將發(fā)生解吸現(xiàn)象【答案】C查看答案【解析】吸收的操作線方程為圖7-1從上圖可知,液體量L減少,將導(dǎo)致操作線斜率減小,即。在曰和Y不變的情況下,操作線向上平移,如上圖所示,則液相出塔濃度目增加至曰,氣體出加至目。由于,而>1,所以日<7,即回收率減小。1.萃取過(guò)程與吸收過(guò)程的主要差別有哪些?[四川大學(xué)2006研]答:(1)原理不同:吸收是利用氣體混合物中各組分在溶解度中溶解度的差異實(shí)現(xiàn)分離氣(2)相平衡的表述方法不同。(3)萃取設(shè)備結(jié)構(gòu)不同。1.在一吸收塔中,用清水逆流吸收某氣體混合物,入塔氣相組成為0.04(摩爾分率,下同)操作條件下物系的平衡關(guān)系為—E=,操作氣液比為1.2出塔氣相組成為0.01,吸收過(guò)程為氣膜控制,(V為氣體混合物中惰性氣體的摩爾流率)。氣液兩相流量分配相等,此時(shí)氣體出口組成為多大?[華南理工大學(xué)2008研]因?yàn)?,所?2)完全相同的塔并聯(lián)逆流操作時(shí),即對(duì)于每個(gè)塔入塔氣、液組成相同,則有:所以,而可得:解得:2.如圖7-2所示,有一座用油吸收煤氣中苯蒸汽的吸收塔,已知煤氣流量為2240(標(biāo)準(zhǔn)一),入塔氣體中含苯4%,出塔氣體中含苯0.8%(均為體積分率),進(jìn)塔油中不含苯,取液體用量L=1.4Lmin,已知?dú)庖浩胶怅P(guān)系為==1。試求:(1)吸收率7。(4)求吸收的對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力曰。為多少(kmol/h)?并示意畫(huà)出帶部分循環(huán)和不帶循環(huán)的兩種情況下的操作線。[清華大學(xué)2002研]圖7-2解:(1)進(jìn)氣中苯的氣相摩爾比為:(2)當(dāng)出口處氣、液相正好達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),有最小液氣比為:因?yàn)槿肟跉怏w總體積為所以純煤氣體積為則最小油體積為根據(jù)液體用量與進(jìn)塔油體積關(guān)系得到:(3)根據(jù)物料守恒,得:將已知數(shù)據(jù)代入,解得:(4)由題意可知:度-口最大。根據(jù)氣液平衡條件,得:因此有最小液氣比為:則最小的入口油量:回流液體中最小油量:又回流液體中苯的液相摩爾比—=,則可得回流液體總量的最小值:部分循環(huán)和不帶循環(huán)情況下的操作線如圖7-3所示。(2)由題意及△Ym的定義可得:對(duì)解吸塔進(jìn)行物料衡算可得:整理上式并代入數(shù)據(jù)可得:進(jìn)而可求得吸收塔總傳質(zhì)單元數(shù)為:(3)因?yàn)锽=,所以:o又根據(jù)物料衡算有:o當(dāng)G'改變時(shí),并產(chǎn)影響吸收塔的No,則對(duì)于吸收塔有:4.在填料層高度為3m的常壓逆流操作的吸收塔內(nèi),用清水吸收空氣中的氨,混合氣含氨5%(體積,以下同),塔頂尾氣含量0.5%,吸收因數(shù)為1,已知在該塔操作條件下,氨-中,按的濃度為18.89g/1000g(水)。試求:(1)吸收液的出口濃度。(2)該填料塔的氣相總傳質(zhì)單元高度,m。(3)等板高度,m。[清華大學(xué)2000研]由吸收因子得,代入數(shù)據(jù)得:根據(jù)物料衡算有:=1。整理并代入數(shù)據(jù),可求得吸收液的出口濃度為(2)氣相總傳質(zhì)單元高度為:(3)由題意可知A=1,所以二=。因此,可求得等板高度為:5.在塔徑為1.2m的逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收20℃、101.325kPa的某混合氣體中的CO?,混合氣體的處理量為1000m3/h,CO?的體積含量為12%,其余為惰性氣體。要求CO?的吸收率為90%,塔底出口溶液濃度為0.2kgCO?/1000kgH?O,操作條件下的氣液解:(1)如圖7-5所示,可知一對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算:所以有:(2)塔截面積為:故液相總傳質(zhì)單元高度為:二所以,又因?yàn)椋核?,這樣,可求得總傳質(zhì)單元高度為:(3)改用性能更好的填料后,即比面積看增大,則Kya增大,此時(shí),則有由于填料層高度不變,則>1,所以新工況下:6.在一常壓逆流操作的填料吸收塔中,用清水處理3000m3/h、含NH?7%(體積)的空氣,要求NH?的回收率為98%,取塔底空塔氣速為1.0m/s,實(shí)際用水量為最小用水量的1.6倍,已知塔內(nèi)操作溫度為25℃,平衡關(guān)系為Y=1.3X(比摩爾分率),氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya(1)用水量和出塔溶液濃度。(2)填料層高度。(3)若入塔水中已含NH?0.1%(摩爾分率),所需填料層高度可隨意增加,能否達(dá)到99%的回收率?并說(shuō)明理由。[四川大學(xué)2006研],。(1)根據(jù)上述數(shù)據(jù),可得:圖7-6混合氣體中情性組分的摩爾流量為:由物料衡算知:因此有:所以,。代入數(shù)據(jù)得:解得:(2)總傳質(zhì)單元高度:塔徑:塔截面:所以總傳質(zhì)單元高度:又可知因此總傳質(zhì)單元數(shù)為填料層高度:原工況下:新工況下:由于高度可以任意增加,則:代入數(shù)據(jù)得:可見(jiàn),回收率達(dá)不到99%。7.在逆流操作的填料塔內(nèi),用20℃的清水吸收氨氣—空氣混合氣中的氨氣,已知混合氣流量為540m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下),塔底氣體進(jìn)塔濃度為0.06(摩爾分率),要求氨的回收率為99%,已知塔內(nèi)徑(直徑)為0.8m,清水用量為1.1m3/h,操作條件下的平衡關(guān)系為Y*=0.9X,氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=107kmol/(m3h),20℃水的密度為998.2kg/m3。試求:(1)吸收液的出口濃度X?(摩爾比)。(2)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog及所需的填料層高度z。(3)若混合氣流量(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)增加20%,維持操作壓強(qiáng)和用水量不變,要達(dá)到原來(lái)的回收率,填料層高度至少應(yīng)調(diào)整為多少?(已知吸收過(guò)程為氣膜控制,Kya與氣體流速的0.8次方成正比)。[華南理工大學(xué)2007研]解:下面計(jì)算中下標(biāo)1表示塔底,下標(biāo)2表示塔頂。(1)由物料恒等式可得:其中,用水量為操作條件下惰性組分的摩爾流量為:故代入物料恒等式解得:(2)填料層高度:先計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元數(shù):于是,計(jì)算得:再計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元高度:(3)混合氣流量增加20%,則惰性氣體流量增為:按(1)、(2)的計(jì)算過(guò)程重新計(jì)算填料層高度,可得:8.當(dāng)采用理論板概念計(jì)算低含量氣體逆流吸收過(guò)程時(shí),若液氣比為L(zhǎng)/G,物系相平衡服從y=mx,則所需理論板數(shù)Nr與傳質(zhì)單元數(shù)Nog的關(guān)系為:試推導(dǎo)證明上式。[華東理工大學(xué)2007研]解:Nog的推導(dǎo)。由物系相平衡方程],及逆流吸收塔的操作線方程可得:根據(jù)物系相平衡方程可知—=。再將逆流吸收塔的操作線方程兩端同乘以,于是可得:①下面用類(lèi)推法來(lái)求理論板數(shù)Nr。在1、2兩板之間任一截面到塔頂范圍內(nèi)做系分A的物料令,對(duì)上式化簡(jiǎn)得:②同理,在2、3兩板間任一橫截面到塔頂范圍內(nèi)作系分A的物料衡算,可得:聯(lián)立上述兩式,可得:依此類(lèi)推有:上述方程兩端同時(shí)減去mx?,整理得:聯(lián)立③式、④式,整理得:將代入上式,即有:得證。NTlnA=Nog(1=1/A)③④9.在逆流吸收塔內(nèi)用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的溶質(zhì)A。操作條件下的平衡關(guān)系為Y*=mX(X、Y*均為摩爾比組成),吸收劑用量為最小用量的1.5倍,氣相總傳質(zhì)單元高度Hog0.9m,且氣相總體積吸收系數(shù)Kyac(V)0.8,V為氣相惰氣摩爾流量,若要求溶質(zhì)A的回收率達(dá)到95%。試求:(1)所需填料層的有效高度。(2)若將混合氣體的處理流量增加10%,在原有操作條件下(氣相入塔組成、吸收劑用量、操作溫度、壓力不變),希望溶質(zhì)A的回收率仍能達(dá)到95%,試計(jì)算需將填料層的有效高度增加多少m?[天津大學(xué)2007研]解:(1)填料層高度:依題意可有:于是:即填料層高度為5.725m。(2)氣相傳質(zhì)單元高度為:解吸因數(shù)變?yōu)椋核杂校盒∫簹獗鹊?.5倍。如果吸收塔所用填料的傳質(zhì)單元高度Hog0.6m,則所需的填料層高度為多少?[華東理工大學(xué)2006研]解:可用吸收因數(shù)求傳質(zhì)單元數(shù)的方法來(lái)求解此題。令A(yù)為吸收因數(shù),則解吸因數(shù)為:傳質(zhì)單元數(shù)方程如下:易知,在純?nèi)軇┲?,x?=0。由亨利定律y*=mx,可得E=,代入傳質(zhì)單元數(shù)方程,則有:如果回收率為90%,則:將上述求解的解吸因數(shù)以及—E=,代入傳質(zhì)單元數(shù)方程,則有:由已知Hog=0.6m,則可得填料層高度為:11.用純水吸收空氣-氨混合氣體中的氨,氨的初始濃度為0.05(摩爾分率),要求氨的回收率不低于95%,塔底得到的氨水濃度不低于0.05%。已知在操作條件下氣液平衡關(guān)系(2)采用部分吸收劑再循環(huán)流程,新鮮吸收劑與循環(huán)量之比為20,氣體流率不變,Kya也(3)通過(guò)以上計(jì)算你可得到什么結(jié)論?一般什么情況采用吸收劑再循環(huán)使用?[西北大學(xué)2006研]解:(1)由題意可知,氨的初始濃度—率—?jiǎng)t根據(jù)物料衡算,可求得又根據(jù)氣液平衡關(guān)系=,則有:(2)由題意可知,新鮮吸收劑與循環(huán)量之比為20。根據(jù)物料衡算方程:(3)通過(guò)以上計(jì)算可知,吸收劑再循環(huán)可提高吸收劑入口的濃度,降低平均傳質(zhì)推動(dòng)力,如果傳質(zhì)系數(shù)-舊不變,則H將大幅度提高。但當(dāng)循環(huán)量達(dá)到一定程度時(shí),塔高再大也不12.今有常壓逆流操作的填料吸收塔,用20℃清水吸收原料氣中的某有機(jī)物A。已知處理氣量為1000m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),原料氣中含A7%,吸收后的水溶液中A的濃度等于出塔液相極限濃度的67%。要求A的回收率為98%,吸收平衡關(guān)系可取為y=1.15x。取塔內(nèi)的氣體空塔氣速為0.5m/s,此時(shí)總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=95kmol/(m3·h)。試求:(1)用水量,kg/h。(2)填料層高度,m。[浙江大學(xué)2005研](2)根據(jù)解吸因數(shù)公式,則有13.在常壓逆流操作的填料塔內(nèi),用純?nèi)軇﹕吸收混合氣體中的可溶組分A。入塔氣體中A的摩爾分率y=0.03(摩爾分率),要求其吸收率為95%。已知操作條件下mG/L=0.8(m可取作常數(shù)),平衡關(guān)系為Y=mX,與入塔氣體成平衡的液相濃度xie=0.03(摩爾分率)。試計(jì)算:(1)操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)。(2)吸收液的出塔濃度X?(摩爾分率)。(3)完成上述分離任務(wù)所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NoG。[西北大學(xué)2005研]解:(1)由摩爾比和摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系可得:因?yàn)槲章蕿?5%,所以有:因?yàn)椤狟=是與入塔氣體成平衡的,所以根據(jù)Y=mX,可得:由題意可知mG/L=0.8,所以:(2)由物料衡算方程:(3)用對(duì)數(shù)平均力法求其傳質(zhì)單元數(shù):14.某逆流吸收填料塔,用純?nèi)軇┑葴匚栈旌蠚庵械目扇芙M分A。在常壓、20℃下操作時(shí)的混合氣體流量為0.025kmol/s,氣體混合物中A的初始濃度為0.02(摩爾分率,下同),塔徑為1m,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)為0.0522kmol/(m3.s),操作條件下平衡關(guān)系為操作液氣比為最小液氣比的1.2倍。試求:(1)若要求吸收率為95%,則所需的填料層高度為多少?(2)若進(jìn)塔溶劑的濃度改為0.005,氣體進(jìn)塔濃度,氣、液流量和相平衡關(guān)系不變,則吸收率為多少?[鄭州大學(xué)2005研]解:(1)塔高度:其中氣體摩爾流量==1,其中塔的截面積:吸收因子A=L/(mG),具體到題中可有:=(2)若E,其他操作條件不變,又又吸收率為0.665。一定,因此有:15.擬在一填料塔內(nèi)用清水吸收含氨1.5%(體積%)的氣體混合物(余下的為惰性氣體)y=0.8x,總傳質(zhì)系數(shù)Kya為0.06kmol/(m3·s·△y)。要求氨的吸收率不低于99%,試求所需的填料層高度。若清水量增大,其余設(shè)計(jì)條件不變,試定性分析所需的填料層高度將如何變化?[浙江大學(xué)2003研]解:(1)根據(jù)物料衡算可得:代入數(shù)據(jù)可得:解吸因數(shù)為:于是可得氣相傳質(zhì)單元數(shù):根據(jù)傳質(zhì)單元高度公式,可得:這樣,可求得所需的填料層高度為:(2)其他條件不變,L變大,根據(jù)解吸因數(shù)公式可知S將變小,又知方程變,根據(jù)下述定性趨勢(shì)圖:圖7-7由圖可知No隨S減小而減小,但是不變。再根據(jù)填料層高度的計(jì)算公式:=氧由此可知,若清水量增加,其余設(shè)計(jì)條件不變,則所需的填料層高度將變大。16.某廠吸收塔的填料層高度3m,用純?nèi)軇┠媪鞯葴匚瘴矚庵械挠泻M分。入塔氣體中有害組分的含量為0.04(摩爾分率,下同),出塔氣體中有害組分含量為0.008,出塔液體中有害組分含量為0.03。已知在操作范圍內(nèi)相平衡關(guān)系=。試求:(1)填料塔的氣相總傳質(zhì)單元高度HoG為多少?(2)原塔操作液氣比為最小液氣比的多少倍?(3)因法定排放氣有害組分含量為0.004,現(xiàn)增加塔高以使出口氣體達(dá)標(biāo),若液氣比不變,填料層總高應(yīng)為多少?[華東理工大學(xué)2003研]解:(1)因?yàn)樗?m不變,故欲求填料塔的氣相總傳質(zhì)單元高質(zhì),可根據(jù)如下公式求其中,需求計(jì)算No。下面來(lái)求解N。根據(jù)物料守恒方程,可得:這樣,可求得解吸因數(shù):再利用吸收因數(shù)法求傳質(zhì)單元數(shù)公式:其中,日可根據(jù)相平衡關(guān)系為y=0.8x求解:(2)根據(jù)相平衡關(guān)系—=以及(1)中的已知數(shù)據(jù),可得最小液氣比為: 于是求得:。即原塔操作液氣比為最小液氣比的1.67(3)由于法定排放氣有害組分含量為0.004,故令E=,則傳質(zhì)單元數(shù)為:17.在202.6kPa(絕壓)下的填料吸收塔中進(jìn)行逆流吸收操作。入塔氣體流量為100kmol/h,溶質(zhì)含量(摩爾分率)yb=0.05,經(jīng)塔吸收后回收率為90%。已知進(jìn)入系統(tǒng)的溶劑量為60.6kmol/h,溶質(zhì)含量(摩爾分率)xa=0.01,操作條件下的氣液平衡關(guān)系為y=0.08x。試求:(1)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog和出塔溶液濃度xb。(2)若系統(tǒng)回收率不變,將上述吸收過(guò)程按塔底溶液部分循環(huán)設(shè)計(jì),如圖所示,循環(huán)量為32.55kmol/h(溶液),且進(jìn)入系統(tǒng)的新鮮溶劑量不變,試計(jì)算有循環(huán)時(shí)氣相總傳無(wú)循環(huán)時(shí)相比,孰大孰小?為什么?請(qǐng)畫(huà)出兩種情況的操作線示意圖。[浙江大學(xué)2002研]圖7-8解:(1)摩爾氣流率為:于是可得解吸因數(shù):故氣相傳質(zhì)單元數(shù)為:出塔溶液濃度:即氣相傳質(zhì)單元數(shù)為2.7,出塔溶液濃度0.088。(2)采用溶液循環(huán)流程設(shè)計(jì)。設(shè)實(shí)際入塔的吸收劑組成為曰,則:從而可得:可見(jiàn)E=,這是因?yàn)橛醒h(huán)時(shí)操作線更加靠近平衡線,使傳質(zhì)推動(dòng)力變小,故Nog變大。操作線如圖7-9所示。圖7-918.如圖7-10所示,擬用兩個(gè)一樣的填料塔(塔徑、填料高度均相同)來(lái)吸收混合氣體中的可溶組分(溶質(zhì))。混合氣含溶質(zhì)5%(體積分?jǐn)?shù)),以0.022kmol/(m2·s)流速進(jìn)入塔1的底部,要求溶質(zhì)的吸收率為99%,吸收劑為清水,總量(2L)為1.81kmol/(m2·s),并分成相同的兩股分別進(jìn)入塔1、2。已知操作條件下的平衡關(guān)系為y=35x,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya圖7-10(1)試證明離開(kāi)第1塔的氣相組成yc滿足關(guān)系:(2)試求塔1(或塔2)所需的填料層高度。[浙江大學(xué)2001研]解:(1)因?yàn)橥ㄟ^(guò)塔1、塔2的L、G相同,且兩塔h一樣,所以每個(gè)塔的Hog、Nog、S(

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