【正文】 。，填料層體積為3，平衡關(guān)系為，已知=。（1）出塔氨水濃度為出口最大濃度的80％時(shí)，該塔能否使用？（該塔不能使用）（2）若在上述操作條件下，將吸收劑用量增大10％，該塔能否使用？（注：在此條件下不會(huì)發(fā)生液泛）（該塔合用）解：（1） 惰性氣體流量 該塔現(xiàn)在有填料層高度 因?yàn)?，所以該塔不能使用。?）吸收劑用量增大10%時(shí) 因?yàn)?，所以該塔合用?！?12】 一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分。，（的摩爾分率，下同），，操作條件下平衡關(guān)系為。試求：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？（）（2）所需填料層高度？（）（3）若氣液流量和初始組成不變，求此時(shí)所需的填料層高度。（）解：（1） 則 （2）所需填料層高度 故 （3）其他條件不變。 【613】 廠內(nèi)有一直徑880，填料層高6的填料吸收塔，所用填料為拉西環(huán)，每小時(shí)處理2000、含5％（體積分?jǐn)?shù)）丙酮的空氣（25℃，1）。用水作溶劑，％（體積分?jǐn)?shù)），根據(jù)上述測(cè)出數(shù)據(jù)，計(jì)算氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)，在此操作條件下平衡關(guān)系為，目前情況下每小時(shí)可回收多少丙酮？若把填料層加高3，又可回收多少丙酮？（，；）解：（1） （2）每小時(shí)所能回收的丙酮量為： （3）填料層加高3m，即z=9m， 因而有： 【614】 、293K下用清水逆流吸收丙酮空氣混合物中的丙酮，丙酮回收率可達(dá)95％。已知物系在低濃度下的平衡關(guān)系為。今氣體流量增加20％，而液體量及氣液進(jìn)口含量不變，試求：（1）丙酮的回收率有何變化？（2）單位時(shí)間內(nèi)被吸收的丙酮增加多少？（3）吸收塔的平均推動(dòng)力有何變化？（；；）解： 對(duì)于低濃度吸收，可近似以摩爾分?jǐn)?shù)代替摩爾比，具體計(jì)算如下原工況由回收率定義可求出氣體出口含量 由物料衡算式可計(jì)算液體出口含量 吸收塔的平均推動(dòng)力 傳質(zhì)單元數(shù) 新工況：傳質(zhì)單元高度 傳質(zhì)單元數(shù)由物料衡算式 （a）由吸收過(guò)程基本方程式 （b）由式（a）、式(b) 求得 新工況的丙酮回收率：在單位時(shí)間內(nèi)新、舊工況所回收的丙酮量之比為 新工況下的平均推動(dòng)力 第七章 蒸餾習(xí)題參考答案【71】 苯和甲苯在92℃。試求：在92℃混合液中各組分的平衡分壓、系統(tǒng)壓力及平衡蒸汽組成。此溶液可視為理想溶液。[、]解： 根據(jù)拉烏爾定律，理想溶液上方的平衡分壓為 【72】 在連續(xù)精餾塔中分離苯（）和甲苯（）兩組分理想溶液?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得：塔頂全凝器，第一層理論板的溫度計(jì)讀數(shù)為83℃，壓力表讀數(shù)；塔釜溫度計(jì)讀數(shù)為112℃，壓力表讀數(shù)。試計(jì)算塔頂、塔釜的兩產(chǎn)品組成和相對(duì)揮發(fā)度。兩純組分的飽和蒸汽壓用安托尼方程計(jì)算。（安托尼方程表達(dá)式為：；苯：A=、B=、C=；甲苯：A=、B=、C=）[、：、]解：（1）塔頂餾出液的組成及相對(duì)揮發(fā)度對(duì)于理論板，氣液相組成互為平衡，兩相溫度相等，塔頂?shù)谝粚永碚摰臍庀嘟M成即餾出液組成。將℃代入安托尼方程求得總壓力為 則 對(duì)于理想物系，相對(duì)揮發(fā)度為 （2）塔釜組成及相對(duì)揮發(fā)度用塔頂相同的方法計(jì)算。將℃代入安托尼方程求得。 則 【73】 將含24％（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）輕組分的某液體混合物送入一連續(xù)精餾塔中。要求餾出液含95％易揮發(fā)組分，釜液含3％易揮發(fā)組分。送至冷凝器的蒸汽摩爾流量為850，流入精餾塔的回流液量為670。試求：①每小時(shí)能獲得多少千摩爾的餾出液？多少千摩爾的釜液？②回流比R為多少？[①；②]解：（1） 由全塔物料衡算得： （2） 【74】 在連續(xù)精餾塔中分離甲醇（A）水溶液。原料液的處理量為3250，（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料。要求餾出液中甲醇的收率為94％。試求：①餾出液流量及釜?dú)堃旱牧髁亢徒M成；②精餾段、提餾段的汽、液相流量；③欲獲得餾出液46，其最大可能的組成；④，可能獲得的最大餾出液量。[①；②；；③；④]解：將原料液的流量變?yōu)槟柫髁? （1）由題意知：（2）精餾段的汽、液相流量提餾段的汽、液相流量：泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，q=1（3）當(dāng)理論板層數(shù)為無(wú)窮多時(shí)，輕組分的收率可能達(dá)到100%，此時(shí)餾出液可能的最高組成為： （4）同理假設(shè)甲醇收率為100%，則 【75】 在常壓下將含苯摩爾分?jǐn)?shù)為25％的苯甲苯混合液連續(xù)精餾，要求餾出液中含苯摩爾分?jǐn)?shù)為98%，％。操作時(shí)所用回流比為5，泡點(diǎn)加料，泡點(diǎn)回流，塔頂為全凝器，求精餾段和提餾段操作線(xiàn)方程。常壓下苯—甲苯混合物可視為理想物系。[、]解：精餾段操作線(xiàn) 提餾段操作線(xiàn) =式中 代入可得 【76】 在連續(xù)精餾塔中分離、兩組分混合液。進(jìn)料量為100，進(jìn)料為q=，已知操作線(xiàn)方程為：精餾段 ；提餾段 。試求輕組分在餾出液中的回收率。[]解：輕組分在餾出液中的收率為 聯(lián)立精餾段操作線(xiàn)和對(duì)角線(xiàn)方程 得 =聯(lián)立提餾段操作線(xiàn)和對(duì)角方程 得 =聯(lián)立兩操作線(xiàn)方程得交點(diǎn) 得 =，=q線(xiàn)方程為 將、值代入上式解得 【77】 分別利用圖解法和逐板法確定習(xí)題5條件下所需理論板數(shù)目。[10塊]解： 逐板計(jì)算法：相平衡方程 或 （1）精餾段操作線(xiàn) （2）提餾段操作線(xiàn) （3）泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1,第1塊塔板上升的蒸氣組成 從第1塊塔板下降的液體組成由式（1）求取由第2塊塔板上升的氣相組成用式（2）求取 第2塊板下降的液體組成 第3塊板上升的氣相組成 第3塊板下降的液體組成 如此反復(fù)計(jì)算 因，第9塊板上升的氣相組成由提餾段操作方程（3）計(jì)算， 第9塊板下降的液體組成 同樣 所需總理論板數(shù)為10塊，第8塊加料，精餾段需7塊板要。 圖解法略。【78】 。，（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），操作回流比為2，進(jìn)料熱狀況參數(shù)=，求最小回流比。[]解：將已知質(zhì)量分率換算為摩爾分?jǐn)?shù) 同理 q線(xiàn)方程為 （1）平衡線(xiàn)方程為 （2）聯(lián)立（1）、（2）兩式得 【79】 利用簡(jiǎn)捷計(jì)算法求習(xí)題8條件下所需理論板數(shù)。[14塊]解：由習(xí)題【78】知查吉種蘭圖可得 取14塊 【710】 在連續(xù)精餾塔中分離苯—甲苯混合液。在全回流條件下測(cè)得相鄰板上汽、，試求三層板中下面兩層的單板效率。（分別用汽、液相組成計(jì)算）在操作條件下苯—甲苯的平衡數(shù)據(jù)如下： [液相組成計(jì)算：，n+；汽相組成計(jì)算：，n+]解法1：將相鄰三板視為第nn和 n+1板，在全回流條件下，有根據(jù)操作條件苯—甲苯的3組平衡數(shù)據(jù) 換算可得 代入第n板平衡方程得 所以 同理可求 解法2：下面兩層的單板效率也可由汽相組成計(jì)算，即 全回流條件下 全回流條件下 【711】 某兩組分混合物在泡點(diǎn)溫度下進(jìn)入精餾塔的中部，（輕組分摩爾分?jǐn)?shù)，下同），處理量為100，，操作回流比與最小回流比的比值為2，塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，物系的相對(duì)揮發(fā)度為3。試求：①精餾段和提餾段操作線(xiàn)方程；②進(jìn)入塔頂?shù)谝粚永碚摪宓钠⒁合嘟M成；③離開(kāi)塔頂?shù)谝粚永碚摪宓钠?、液相組成。[①；②；③、]解：（1）精餾段操作線(xiàn)方程泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1, 提餾段操作線(xiàn)方程:聯(lián)立進(jìn)料線(xiàn)與精餾段操作線(xiàn), 得交點(diǎn) 利用兩點(diǎn)式化簡(jiǎn)得： （2）進(jìn)入塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成為：塔頂采用全凝器，進(jìn)入塔頂?shù)谝粚永碚摪宓钠嘟M成：（3）離開(kāi)塔頂?shù)谝粚永碚摪宓钠嘟M成離開(kāi)塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成與汽相組成相平衡，即：【拓展712】 一連續(xù)精餾塔分離某二元理想混合物，已知進(jìn)料量，進(jìn)料組成(摩爾分率，下同)，進(jìn)料為飽和蒸汽，塔頂產(chǎn)品的組成，塔底產(chǎn)品的組成，系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度=2。塔底采用再沸器，塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍。試求：①塔頂輕組分的回收率；②塔釜的汽化量； ③離開(kāi)從塔頂數(shù)第二塊板的液相組成。[①；②；③]解：（1） （2） 飽和蒸汽進(jìn)料， 設(shè)對(duì)應(yīng)的塔釜汽化量為，則（3） 精餾段操作線(xiàn)方程： 【712】 ，原料的汽、液相摩爾比為1：2，該塔的塔頂產(chǎn)品組成為=（以上組成均為輕組分摩爾分?jǐn)?shù)），塔頂輕組分的回收率為95％，回流比為，試求：①塔頂、塔底采出率及殘液組成；②精餾段及提餾段操作線(xiàn)方程；③線(xiàn)方程；④原料中的汽、液相組成。[①；②；③ ④、]解：塔頂輕組分的回收率為95％，即： 依全塔物料衡算： 設(shè)原料液中的液相組成為，液相量為L(zhǎng)F；氣相組成為，氣相量為VF（汽液相組成均為摩爾分?jǐn)?shù)，汽液相量均為摩爾流量）則 其中 即： 精餾段操作線(xiàn)：其中： q線(xiàn)方程：提餾段操作線(xiàn)：【713】 在某連續(xù)操作精餾塔中，精餾段操作線(xiàn)方程為，線(xiàn)方程為，（輕組分摩爾分?jǐn)?shù)，下同），試求：①回流比R、餾出液組成； ②進(jìn)料熱狀況參數(shù)值；③當(dāng)進(jìn)料組成、塔釜間接蒸汽加熱時(shí)，提餾段操作線(xiàn)方程。[①；②；③]解：（1） 得 聯(lián)立對(duì)角線(xiàn)與精餾段操作線(xiàn)】 得 （2）線(xiàn)方程 所以 （3）時(shí)，線(xiàn)方程 聯(lián)立進(jìn)料線(xiàn)與精餾段操作線(xiàn), 得交點(diǎn) 利用兩點(diǎn)式化簡(jiǎn)得： 【714】 在連續(xù)精餾塔中分離兩組分理想溶液，（輕組分摩爾，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料。塔頂采用分凝器和全凝器，如附圖所示。分凝器向塔內(nèi)提供泡點(diǎn)溫度的回流液，從全凝器得到塔頂產(chǎn)品。要求輕組分的回收率為96％，試求：①操作回流比為最小回流比的倍數(shù)；②若餾出液流量為50，求所需的原料流量。[①；②F = 99]習(xí)題715附圖解： （1）由題意： 分凝器相當(dāng)于一塊理論板，離開(kāi)分凝器的汽液相達(dá)到平衡： 得 離開(kāi)第一板凳汽相組成 由精餾段操作線(xiàn)方程 得 R= 泡點(diǎn)進(jìn)料 （2）輕組分的回收率為96％