天津大學(xué)化工分離工程教案第7章習(xí)題和解答-文庫吧
2024-12-24 21:12 本頁面
【正文】 爾）的廢水。確定過程需要的最小功。 解：根據(jù) Van Laar 方程計算液相活度系數(shù)， ； 式中 M 代表甲醇， W 代表水。計算所得活度系數(shù)如下： 組分 活度 系數(shù) g 原料 富甲醇產(chǎn)品 廢水 甲醇 水 通過物料衡算計算出兩個產(chǎn)品的流率為： 含甲醇 %( 摩爾 ) 的產(chǎn)品流率 14491 kmol/h ； 含甲醇 % （摩爾）的廢水流率 10407 kmol/h 。 計算最小功時，可將式（ 710 ）分解為一個理想溶液部分和一個由于與理想溶液的偏差而產(chǎn)生的過剩部分之和，最終方程為， （ 712 ） 代入數(shù)據(jù)得， 可見，由于該物系與理想溶液呈正偏差，使得最小功比理想溶液的減小 % 。 精餾塔的多股進(jìn)料和側(cè)線采出 一、多股進(jìn)料 圖 73 兩種不同濃度進(jìn)料的精餾流程 兩段進(jìn)料一塔式分離過程的操作線更接近于平衡線，各平衡級傳質(zhì)和傳熱的推動力減少，精餾過程的熱力學(xué)效率得以提高，減少了有效能損失。然而由于精餾段操作斜率減小，回流比減小，所需塔板數(shù)增加。 圖 74 精餾塔 McCabeThiele 圖 二、側(cè)線塔 以分離三組分混合物為例，若其中某一個組分的含量很少或者對組分之間的切割要求不嚴(yán)格，則采用側(cè)線塔代替兩個相鄰的常規(guī)塔，可降低基建投資和操作費用。 側(cè)線出料位置：若第一個塔是 A/BC 切割塔，則改用側(cè)線出料時，側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之下；若第一個塔為 AB/C 切割塔，則側(cè)線出料位置在進(jìn)料板之上?？车粼诙?。 考察由 C 2 餾分生產(chǎn)聚合級乙烯的 精餾系統(tǒng)的分離流程。原料為脫乙烷塔頂餾分，其中含乙炔 ％（ mol）， 而聚合級乙烯的主要指標(biāo)為： C 2 H 4 含量不低于 %； C 2 H 2 含量不高于 510 6 。為了使乙炔含量合格，必須首先對脫乙烷塔塔頂出料中乙炔用催化加氫的方法脫除， 加氫反應(yīng)器出口物料的組成為： CH4 C2H4 C2H6 流率， kmol/h 組成，摩爾 % 乙烯塔操作壓力為 ，在該操作條件下 : ， 解 ： (1)設(shè)若采用乙烯塔側(cè)線 出料的流程（附圖 1），用式（ 725）計算乙烯產(chǎn)品中甲烷的最小含量： 在側(cè)線出料中還有 C 2 H 6 ， 其含量在 %%左右，乙烷和甲烷相加已達(dá)到 %左右，因此，用側(cè)線塔的方法不能滿足聚合級乙烯規(guī)格的要求，必須用兩個常規(guī)塔： 加氫反應(yīng)器出口 物料先進(jìn)入第二脫甲烷塔，脫除甲烷后再進(jìn)入乙烯精餾 塔分離乙烯和乙烷，見附圖 2。 例 75 附圖 1 帶側(cè)線乙烯精餾塔 例 75 附圖 2 第 二脫甲烷流程 經(jīng)平衡級計算，兩個塔的主要計算結(jié)果和消耗的能量見附表 1。 (2)若經(jīng)過工藝改進(jìn)，使 加氫反應(yīng)器出口物料的組成為： CH 4 C 2 H 4 C 2 H 6 流率， kmol/h 組成，摩爾 % 在這種情況下，若直接采用乙烯塔側(cè)線出料，乙烯產(chǎn)品中 CH 4 最低含量能降低到： 因此，用側(cè)線塔的方案是可行的。經(jīng)平衡級嚴(yán)格計算得到帶側(cè)線的乙烯精餾塔的計算結(jié)果見附表 1。 例 76 附表 1 乙烯精餾系統(tǒng)常規(guī)與側(cè)線塔方案比較 項目 常規(guī)塔方案 側(cè)線塔方案 第二脫甲烷塔 乙烯精餾塔 帶側(cè)線的乙烯精餾塔 塔頂組成： CH 4 % C 2 H 4 % 側(cè)線組成： C 2 H 4 % CH 4 % 塔釜組成： CH 4 % 回流比 塔頂出料流量， kmol/h 側(cè)線出料流量， kmol/h 冷凝器
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