【文章內(nèi)容簡介】 ， 得；；；或；；或3. 已知某乙烷塔，塔頂采用全凝器，并經(jīng)分析得塔頂產(chǎn)品組成為組 分 甲烷a. 乙烷b. 丙烷c. 異丁烷d. 總合組成xiD 88 100%（摩爾分?jǐn)?shù)）求塔頂溫度。解：設(shè)t=20℃，p==2917kPa，由查圖21a得：K1=，K2=， K3=， K4=選乙烷為參考組分，則由和p=2917kPa，查圖21a得t=22℃：K1=，K2=， K3=， K4=故塔頂溫度為22℃。4. ，其進(jìn)料組成為組 分 正丁烷 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷 總合組成（摩爾分?jǐn)?shù)） 試求：①露點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料溫度。②泡點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料溫度。解：①露點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料溫度設(shè)t=20℃，p==100kPa，由查圖21a得：K1=，K2=， K3=， K4=，K5=選正己烷為參考組分，則由和p=100kPa，查圖21a得t=78℃：K1=，K2=， K3=， K4=，K5=由和p=100kPa，查圖21a得t=74℃：K1=，K2=， K3=， K4=，K5=故露點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料溫度為74℃。②泡點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料溫度設(shè)t=20℃，p==100kPa，由查圖21a得：K1=，K2=， K3=， K4=，K5= 由和p=100kPa，查圖21a得t=50℃：K1=，K2=， K3=， K4=，K5=由和p=100kPa，查圖21a得t=54℃：K1=，K2=， K3=， K4=，K5=故泡點(diǎn)進(jìn)料的進(jìn)料溫度為54℃。5. 已知第一脫甲烷塔的進(jìn)料組成及操作條件下各組分的相平衡常數(shù)如下表所示，要求甲烷的蒸出率為98%，乙烯的回收率為96%，試分別按清晰分割和不清晰分割方法計(jì)算餾出液和釜液的組成，并比較兩種計(jì)算結(jié)果。序 號(hào)1234567組 分H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4xiF/摩爾%Ki/解： 取100Kmol進(jìn)料為基準(zhǔn)，選取甲烷為輕關(guān)鍵組分，乙烯為重關(guān)鍵組分。按清晰分割的概念，組分1為輕組分，全部從塔頂餾出液在采出，組分7為重組分，全部從塔釜液中采出。由于甲烷的蒸出率為98%； 乙烯的回收率為96%；或；；；；將計(jì)算結(jié)果列表如下：組 分H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4/////////不清晰分割物料衡算由計(jì)算各組分的相對(duì)揮發(fā)度，結(jié)果列表。序 號(hào)1234567組 分H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4xiF/摩爾%Ki/αi3/ 由于氫氣的相對(duì)揮發(fā)度很大，該組分全部從塔頂餾出液中采出。由和分別計(jì)算組分7的分布。對(duì)組分4：；而由此計(jì)算得；對(duì)組分5：；而由此計(jì)算得；將計(jì)算結(jié)果列表如下：組 分H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4///////6. 某連續(xù)精餾塔的進(jìn)料、餾出液、釜液組成以及平均條件下各組分對(duì)重關(guān)鍵組分的平均相對(duì)揮發(fā)度如下：組 分ABCD∑//51進(jìn)料為飽和液體進(jìn)料。試求：，用簡捷法求理論板數(shù)。解：以F=100Kmol進(jìn)料為基準(zhǔn)，由題意選擇B為輕關(guān)鍵組分，C為重關(guān)鍵組分。采用Fenske公式計(jì)算最少理論板數(shù)：采用Underwood法計(jì)算最小回流比：；由于進(jìn)料為飽和液體進(jìn)料，故，采用NR法迭代求，設(shè)由題意，查吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖求得理論板數(shù)7. 要求在常壓下分離環(huán)己烷a.（℃）和苯b.（℃），（摩爾分?jǐn)?shù)），℃，現(xiàn)以丙酮為恒沸劑進(jìn)行恒沸精餾，丙酮與環(huán)己烷形成恒沸物，（環(huán)己烷摩爾分?jǐn)?shù)），若希望得到幾乎純凈的苯，試計(jì)算：①所需恒沸劑量。②塔頂、塔釜餾出物量各為多少。（以100kmol/h進(jìn)料計(jì)）解：以100kmol/h進(jìn)料為基準(zhǔn)，設(shè)丙酮恒沸劑的用量為Skg，恰好與料液中的環(huán)己烷組成恒沸物，進(jìn)料量和塔頂恒沸物的量和組成分別為。對(duì)環(huán)己烷作物料平衡 ；恒沸劑S的用量為由于塔釜希望得到幾乎純凈的苯，8. （摩爾分?jǐn)?shù)）時(shí)形成恒沸物，℃，當(dāng)以呋喃（S）為恒沸劑時(shí)，則與其水成為非均相恒沸物，℃，恒沸組成為。要求該溶液分離得（頂）及（釜），試以簡捷法計(jì)算所需理論板數(shù)N。已知：；；；；；?！鏁r(shí)各飽和蒸汽壓：；；9. ℃時(shí)形成恒沸物，其恒沸組成為，水和苯均可作為萃取劑進(jìn)行萃取精餾以分離甲醇和丙酮，并據(jù)理說明哪種萃取劑更佳及塔頂餾出液各為何種物質(zhì)？已知：；；；；；；；；；；解：以水作萃取劑 以苯作萃取劑， 以苯作為萃取劑進(jìn)行萃取精餾分離甲醇和丙酮更佳，而水作為萃取劑比不加入萃取劑時(shí)的效果更差。由于甲醇的沸點(diǎn)（℃）高于丙酮（℃），則塔頂餾出物為丙酮，塔釜餾出物為甲醇和苯。10. ℃時(shí)為恒沸物，今以水為溶劑進(jìn)行萃取精餾，已知其組成為，；；；；；；。試求其選擇度，并說明塔頂餾出何物？解： 由于甲醇的沸點(diǎn)（℃）低于乙酸甲酯（℃），則塔頂餾出物為甲醇酮，塔釜餾出物為乙酸甲酯和水。11. 某裂解氣組成如下表所示。 組 分H2CH4C2H4C2H6C3H6iC4H10∑現(xiàn)擬以iC4H10餾分作吸收劑，從裂解氣中回收99%的乙烯，原料氣的處理量為100kmol/h，塔的平均溫度按14℃計(jì)，求：①為完成此吸收任務(wù)所需最小液氣比。②，試確定為完成吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。③各個(gè)組分的吸收分率和出塔尾氣的量和組成。④塔頂應(yīng)加入的吸收劑量。解：選乙烯為關(guān)鍵組分，℃下各組分的相平衡常數(shù)列于下表。在最小液氣比下，9，操作液氣比關(guān)鍵組分的吸收因子為理論板數(shù)由和以及；；進(jìn)行計(jì)算結(jié)果見表。組 分H2CH4C2H4C2H6C3H6iC4H10∑Ki/，kmol/hA/000塔內(nèi)氣體的平均流率為： 塔內(nèi)液體的平均流率為：由，得12. 擬進(jìn)行吸收的某廠裂解氣的組成如下。組分CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10i C5H10nC5H10nC6H14∑，以相對(duì)分子質(zhì)量為220的物質(zhì)為吸收劑，吸收劑溫度為30℃，而塔中液相平均溫度為35℃。試計(jì)算異丁烷（iC4H10）。，求塔頂尾氣的數(shù)量和組成。解：選異丁烷為關(guān)鍵組分，℃下各組分的相平衡常數(shù)列于下表。在最小液氣比下，操作液氣比關(guān)鍵組分的吸收因子為理論板數(shù)由和以及；；進(jìn)行計(jì)算結(jié)果見表。組分CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10i C5H10nC5H10nC6H14∑Ki,kmol/hA000塔內(nèi)氣體的平均流率為：塔內(nèi)液體的平均流率為：由，得13. 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=,zT=,zX=(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：=，=，=，=。%，%。求最少理論板數(shù)和全回流操作下的組分分配解：根據(jù)題意頂甲苯為輕關(guān)鍵組分，異丙苯為重關(guān)鍵組分，從相對(duì)揮發(fā)度的大小可以看出，二甲苯為中間組分，在作物料衡算時(shí)，初定它在餾出液和釜液中的分配比，并通過計(jì)算修正物料衡算如下組分 進(jìn)料 餾出液 釜液B 40 40 T 60 X 20 2 18C 解得 D= W== == ==解得 =； =組分 進(jìn)料 B 40 40 —T 60 X 20 C 80 組分 B 0T X C =組分進(jìn)料餾出液釜液數(shù)量Mol%數(shù)量mol%數(shù)量mol%苯402040—甲苯6030二甲苯2010異丙苯14. 某原料氣組成如下：組分 CH4 C2H6 C3H8 iC4H10 nC4H10 iC5H12 nC5H12 nC6H14y0(摩爾分率) 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℃，如果要求將iC4H10回收90%。試求：①為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。②，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：由題意知，iC4H10為關(guān)鍵組分由P=，t平=38℃查得K關(guān)= （PTK圖）①在最小液氣比下 N=∞，A關(guān)=中關(guān)== =②.==所以 理論板數(shù)為③它組分吸收率公式 ，計(jì)算結(jié)果如下：組分進(jìn)料量相平衡常數(shù)Ki被吸收量塔頂尾氣數(shù)量組成CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10iC5H12nC5H12nC6H14合計(jì)——— 以CH4為例： = =V1（CH4）=（1）VN+1=（）= ④塔內(nèi)氣體平均流率：Kmol/h塔內(nèi)液體平均流率：L=由=；=15. 某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= （T，K）蒸汽壓方程為 （P：kPa：T：K）假設(shè)汽相是理想氣體，①系統(tǒng)是否形成共沸物？②共沸溫度是多少？解：設(shè)T為350K則A=== ； =；= 因?yàn)樵诤惴悬c(diǎn) 由得 = = = =P==+=設(shè)T為340K則A==； =；=由= == = =P==+=設(shè)T為352K則A==； =；=由= == = =P==+=16. ： =，=，=。試確定共沸溫度和共沸組成。 安托尼方程（：Pa；T：K） 氯仿： 甲醇：解：℃ 則= = 由，======= =====求得= = ===設(shè)T為60℃則= ====設(shè)T為56℃則= ====求的當(dāng)== = ===17. 以水為溶劑對(duì)醋酸甲酯(1)甲醇(2)溶液進(jìn)行萃取精餾分離。料液的=（摩爾分率），呈露點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)塔。要求塔頂餾出液中醋酸甲酯的濃度=，其回收率為98%。選取塔的精餾段中溶劑的濃度=。試計(jì)算溶劑與料液之比和所需的理論板數(shù)。經(jīng)研究，此三元系中各組分活度系數(shù)可按式（273）計(jì)算，查得的端值常數(shù)為： =，=。，=， =,=,=解： ：根據(jù)題意D=，F(xiàn)==已知=，所以D=設(shè)溜出液中不含溶劑，所以。令為脫溶劑基的塔底產(chǎn)品量，則==一般塔頂產(chǎn)品中溶劑含量可以忽略，因此 =FD==于是 ，b. 計(jì)算平均相對(duì)揮發(fā)度，由于此三元系中三對(duì)兩元素的端值常數(shù)相對(duì)接近，均近似為對(duì)稱系統(tǒng)，因此兩組分間的活度系數(shù)之比可以按式（2153）計(jì)算。，計(jì)算溶劑加入板=()+()=。式中用到的濃度計(jì)算如下：選定=。算得。又組分1和2在恒沸點(diǎn)54℃時(shí)的蒸汽壓分別為=。因此 =（計(jì)算塔釜