分離工程作業(yè)題

1、1. 海水的滲透壓由下式近似計(jì)算：=RTC/M，式中C為溶解鹽的濃度，g/cm3；M為離子狀態(tài)的各種溶劑的平均分子量。若從含鹽0.035 g/cm3的海水中制取純水，M=31.5，操作溫度為298K。問反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為多少kPa?答：滲透壓=RTC/M8.3142980.035/31.5=2.753kPa。所以反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為2.753kPa。1. 一液體混合物的組成為：苯0.50；甲苯0.25；對二甲苯0.25(摩爾分率)。分別用平衡常數(shù)法和相對揮發(fā)度法計(jì)算該物系在100kPa式的平衡溫度和汽相組成。假設(shè)為完全理想系。解1：(1)平衡常數(shù)法： 設(shè)T=368K 用安托尼公式

2、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367.78K時(shí)，存在與之平衡的汽相，組成為：苯0.7765、甲苯0.1511、對二甲苯0.。(2)用相對揮發(fā)度法： 設(shè)溫度為368K，取對二甲苯為相對組分。計(jì)算相對揮發(fā)度的： ； ；組分i苯(1)甲苯(2)對二甲苯(3)0.500.250.251.0005.8072.3531.0002.90350.58830.25003.74180.77600.15720.06681.00002. 一烴類混合物含甲烷

3、5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及異丁烷55%，試求混合物在25時(shí)的泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力。解1：因?yàn)楦鹘M分都是烷烴，所以汽、液相均可以看成理想溶液，值只取決于溫度和壓力?？墒褂脽N類的P-T-K圖。 泡點(diǎn)壓力的計(jì)算：75348 假設(shè)P=2.0MPa，因T=25，查圖求組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)0.050.100.300.551.008.51.80.570.260.4250.180.1710.1430.919=0.9191，說明所設(shè)壓力偏高，重設(shè)P=1.8MPa組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)0.050.100.300.551.009.41.950.620

4、.280.470.1950.1860.1541.005=1.0051，故泡點(diǎn)壓力為1.8MPa。 露點(diǎn)壓力的計(jì)算：假設(shè)P=0.6MPa，因T=25,查圖求組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)0.050.100.300.551.0026.05.01.60.640.00190.020.18750.85941.0688=1.06881.00，說明壓力偏高，重設(shè)P=0.56MPa。組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)0.050.100.300.551.0027.85.381.690.680.00180.01860.17750.80881.006=1.0061，故露點(diǎn)壓力為0.5

5、6MPa。解2：(1)求泡點(diǎn)壓力：設(shè)P1=1000KPa，由25，1000KPa，查P-T-K列線圖得=16.5=3.2=1.0=0.43所以選異丁烷為參考組分，查得P=1771KPa在此條件下求得=1.021，繼續(xù)調(diào)整，查得P=1800KPa求得：，故混合物在25的泡點(diǎn)壓力為1800KPa序號組分1000KPa2000KPa1770KPa1800KPa1甲烷0.0516.50.8258.40.429.60.489.40.472乙烷0.103.20.321.750.1751.950.1951.920.1923丙烷0.301.00.300.570.1710.630.1890.620.1864異丁

6、烷0.550.430.240.2560.1410.2850.1570.2790.1531.001.680.9071.001(2)求露點(diǎn)壓力設(shè)P1=1000KPa，由25，1000KPa，查P-T-K列線圖得=16.5=3.2=1.0=0.43所以選異丁烷為參考組分由25，=0.694查得P=560KPa，查得各組分的值求得故混合物在25時(shí)的露點(diǎn)壓力為560KPa序號組成組成1000KPa560KPa1甲烷0.0516.50.00327.50.0022乙烷0.103.20.0315.200.0193丙烷0.301.00.301.700.1764異丁烷0.550.431.280.6940.7931

7、.6140.9903. 組成為60%(mol)苯，25%甲苯和15%對二甲苯的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：在373K下 苯： 甲苯： 對二甲苯： 計(jì)算混合組分的泡點(diǎn)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。1. 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

8、合物。進(jìn)料量200mol/h，進(jìn)料組成zB=0.2,zT=0.1,zX=0.4(mol)。塔頂采用全凝器，飽和液體回流。相對揮發(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%。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=40Kmol/h二甲苯：，+=2000.1=20求得=1.06，=18

9、.94，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異丙苯(C)0.40.160.00279.840.806100.921.0099.081.001.某原料氣組成如下：組分 CH4 C2H6 C3H8i-C4H10n-C4H10i-C5H12n-C5H12 n-C6H14y0(摩爾分率) 0.7650.045 0.0350.025 0.0450.0150.0250.045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90%。試求：(1) 為完成此吸收任

10、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2：由題意知，i-C4H10為關(guān)鍵組分由P=1.013Mpa，t平=38查得K關(guān)=0.56 (P-T-K圖)(1)在最小液氣比下 N=，A關(guān)=中關(guān)=0.9=0.56 0.9=0.504(2)=1.10.504=0.5544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CH476.517.40.0320.0322.44874.050.923C2H64.53.750.1480.1480.6683.8340.048C3H83.51.30.4260.4261.4912.0090.025i-C4H102.50.560.990.902.2500.2500.003n-C4H104.50.41.3860.994.4550.0450.0006i-C5H121.50.183.081.001.5000.00.0n-C5H122.50.14