傳質(zhì)分離過(guò)程_課后答案

1、1第一章緒論1. 列出5種使用ESA和5種使用MSA的分離操作。答：屬于ESA分離操作的有精餾、萃取精餾、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精餾。 屬于MSA分離操作的有萃取精餾、液-液萃取、液-液萃取(雙溶劑)、吸收、 吸附。2. 比較使用ESA與MSA分離方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：當(dāng)被分離組分間相對(duì)揮發(fā)度很小，必須采用具有大量塔板數(shù)的精餾塔才能分 離時(shí)，就要考慮采用萃取精餾(MSA)，但萃取精餾需要加入大量萃取劑， 萃取劑的分離比較困難，需要消耗較多能量，因此，分離混合物優(yōu)先選擇能 量媒介(ESA)方法。3. 氣體分離與滲透蒸發(fā)這兩種膜分離過(guò)程有何區(qū)別？答：氣體分離與滲透蒸發(fā)式兩種正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的膜技術(shù)。氣

2、體分離更成熟些， 滲透蒸發(fā)是有相變的膜分離過(guò)程，利用混合液體中不同組分在膜中溶解與擴(kuò) 散性能的差別而實(shí)現(xiàn)分離。4. 海水的滲透壓由下式近似計(jì)算：t=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(wèn)反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為多少kPa?答：滲透壓 n =RTC/M= 8.314X 298X 0.035/31.5=2.753kPa所以反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為 2.753kPa。5假定有一絕熱平衡閃蒸過(guò)程，所有變量表示在所附簡(jiǎn)圖中。求:(1) 總變更量數(shù)Nv;(3)設(shè)計(jì)變量數(shù)N

3、i;(4)固定和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)Nx ,習(xí)題5附圖(2) 有關(guān)變更量的獨(dú)立方程數(shù)Nc；Na；(5)對(duì)典型的絕熱閃蒸過(guò)程，你將推薦規(guī)定哪些變量？思路1：3股物流均視為單相物流， 總變量數(shù) Nv=3(C+2)=3c+6 獨(dú)立方程數(shù)Nc物料衡算式C個(gè)熱量衡算式1個(gè)相平衡組成關(guān)系式C個(gè)1個(gè)平衡溫度等式1個(gè)平衡壓力等式共2C+3個(gè)故設(shè)計(jì)變量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定設(shè)計(jì)變量Nx = C+2,加上節(jié)流后的壓力，共C+3個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量Na= 0解：(1)(2)Nv = 3 ( c+2 )Nc 物能相Nc = 2c+3(3)Ni = Nv-Nc = c+3(4)Nxu =(c+2 )+

4、1 = c+3(5)Nau =c+3 - ( c+3 ) = 02內(nèi)在(P, T)思路2:輸出的兩股物流看成是相平衡物流，所以總變量數(shù)Nv=2(C+2)獨(dú)立方程數(shù)Nc：物料衡算式C個(gè)，熱量衡算式1個(gè),共C+1個(gè) 設(shè)計(jì)變量數(shù) Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定設(shè)計(jì)變量Nx:有C+2個(gè)加上節(jié)流后的壓力共C+3個(gè) 可調(diào)設(shè)計(jì)變量Na：有06滿足下列要求而設(shè)計(jì)再沸汽提塔見(jiàn)附圖，求:(1) 設(shè)計(jì)變更量數(shù)是多少？(2) 如果有，請(qǐng)指出哪些附加變 量需要規(guī)定？解：Nxu 進(jìn)料c+2壓力9c+1仁7+11=18Nau串級(jí)單元1傳熱1合計(jì)2進(jìn)料，227K，組分N 2C1C2C3C4C5C62068

5、kPaK m ol/h1.054.467.6141.154.756.033.3塔頂產(chǎn)物習(xí)題6附圖NvU = Nxu+Nau = 20 附加變量：總理論板數(shù)。第二章單級(jí)平衡過(guò)程1. 計(jì)算在 0.1013MPa和378.47K下苯 -甲苯（2）-對(duì)二甲苯（3）三元系，當(dāng) X! =0.3125, x2 =0.2978, X3 =0.3897時(shí)的K值。汽相為理想氣體，液相為非 理想溶液。并與完全理想系的K值比較。已知三個(gè)二元系的 Wilson方程參數(shù)。-仆-1035 .33; .；”12 -，22 = 977 .83 22 二 442 .1523-33二-460 .05人11 = 1510 . 14;

6、扎3 才33=-1642 .81（單位：J/mol）4在T=378.47K時(shí)液相摩爾體積為:LV1 二 100 .9110_33 m k m o lLV2 =117 .5510v3 = 136 .6910 *#安托尼公式為:苯:lnsP1= 20.7936-2788.51. T-52 .36；甲苯:lnsP2= 20.9065-3096-53.67；對(duì)二甲苯:lnP3s=20.9891-3346.65T-57 .84； ( P s : Pa ; T : K )解1:由Wilson參數(shù)方程上耳=LVj expiiRTvi#_3117 .5510exp100 .9110100 .9110；exp1

7、17 .5510I- - 1035 .33 F 8.314378 .47 =1.619L.x 21exp L ，21 - 22 i RTV2 l977 .83 譏8.314 378 .47 1=0.629同理：上13 =0.838；-* 31= 1.244上 23 =1.010；32= 0.995由Wilson方程in ijkki Xk 上 kj X jj1 =0.9184;2 =O 9718;3 =0.9930根據(jù)安托尼方程：ss4s4R =0.2075 MPa ; P2 =8.69310 Pa ; P3 =3.82310 Pa由式(2-38)計(jì)算得：心 =1.88； K2 =0.834；

8、K 3 =0.375如視為完全理想系，根據(jù)式(2-36)計(jì)算得:Q =2.04 8 ； K 2 =0.858； K3 =0.377解 2:在 T=378.47K 下苯:ln Rs =20.7936-2788 .5 /( 378 .47 -52 .36 )叮=207.48Kpa甲苯:sln P2 =20.9065-3096 .52 /(378 .47 _ 53 .67 )P2s =86.93Kpa對(duì)二甲苯：ln P3s =20.9891Wilson方程參數(shù)求取-3346 .65 /(378 .47 - 57 .84)Pas =38.23Kpa12LV1 exp(V2RT.9110 “丁 exp(

9、 117 .5510100-1035 .33)=1 .1938.314378 .4721LV2 exp(V1RT117 .5510虧 exp(100 .9110977 .83_ 8.314378 .47 )= 0.85423LV2 exp(V323RT22-)117 .5510 136 .69三 exp(10442 .158.314378 .47 )= 0.747232LV3/L exp(V22333136 .6913Lv1(exp(V231LV3 exp(V1RT117 .551010 - exp(-460 .058.314378.47)=1 .346ln r1人13-扎11 )RT13一

10、-)RT_3.136 .6910-exp(100 .9110_3136 .6910exp(100 .9110=1 一1 n(N !2x 13%3)一(一x1+ /2x2 *13X31510 .14)8.314378 .47-1642 .81)8.314378 .4721 x221 x1x223 x3=0.457=2.283+31 x131 X332X2X30.3125=1 _ln(0.31251.193 0.29780.457 0.3897) -(0.3125 +1.193X0.2978 +0.457X0.3897 0.854 .29782.283 .3897)0.8540.3125 0.29

11、780.7472 0.38972.283 0.31251.346 0.29780.3897=-0.090761=0.9132X232 X3X1 /12232 3=1 _ln(x,/21 +X2 +X3 /23 ) (+)X1 +八2 X2+“3X3A21A +X2中八23X3八3X1+八32 XX30.2125 X1.193=1 _ln(0.31250.854 - 0.29780.74720.3897) -(0.3125 +1.193 X0.2978 +0.457 X 0.38970.29780.3897 X 1.346)0.8540.31250.29780.7 4720.38972.2830

12、.31251.3460.2978 H 0.3897=0.0188r2 =1.019ln g =1-ln( X1 .-,31，：X2 .-,23 X3 )-(X1.:“3.23 X2X3X11.12 X 2. 13 X370.3125 X 0.4571 _ln(0.31250.457- 0.29871.346- 0.3897 ) _(-0.3125+1.193 X0.2978 +0.457 :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:K= 0.62842y 0.7765可得T二 367 .78 K;K 3 二 0.2667=0.1511;y3 = 0.066

13、675； yj =1.00039#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(duì)二甲苯 0.066675用相對(duì)揮發(fā)度法:設(shè)溫度為368K，取對(duì)二甲苯為相對(duì)組分。計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度的:S3 =5.8 0 7 ；23 二 2.353；33 二 1 .000組分i苯甲苯對(duì)二甲苯ZXi0.500.250.251.000aij5.8072.3531.000j xi2.90350.58830.25003.74180( jxi0.77600.15720.06681.0000Z Gij Xi解2：(1)平衡常數(shù)法。假設(shè)為完全理想系。設(shè)t=95C苯：sln R =20.

14、7936 -2788 .5 /(95273 .15 -52.36 )=11.96 ；s5P,1 .569 10 Pa甲苯：ln p2s = 20.9065 3096.52 /(95 273 .15 _ 53 .67) =11 .06 ；s4.P26.35810 Pa對(duì)二甲苯：In P3s = 20 .9891- 3346 .65 /( 95273 .15 - 57 .84 ) = 10 .204 ；#sln P310.19 ；s4P3 =2.665410 Pax K ixi =1.5960.50.27020.250.63580.25 = 1.011選苯為參考組分：k11.569/011.552

15、 ；解得 T2=94.61Csln P211 .05 ；s4P26.28110 Pa:、K 2 =0.6281 K 3 =0.2665二 送 KjXj =1.552 X 0.5 +0.6281 X 0.25 +0.2665 X 0.25 = 0.9997 & 1 故泡點(diǎn)溫度為 94.61 r，且 y =1.5520.5 =0.776 ；y2 = 0.62810.25 = 0.157 ； y3 = 0.26650.25 = 0.067(2)相對(duì)揮發(fā)度法設(shè) t=95C，同上求得 心=1.569, K 2 =0.6358, a =0.2702.o(13 = 5.807 a23 = 2.353 c(

16、33 = 1 , ,.送鴿 Xj= 5.807 X 0.5 +2.353 X 0.25 + 1 X 0.25 = 3.745.8070.52.3530.2510.25+ + =1.03.743.743.74故泡點(diǎn)溫度為95C,且y!= 竺 蘭=0.776 ;3.742.3530.2510.25討 2 =二 0.157討 =二 0.0673.743.743. 一烴類混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及異丁烷55%，試求混 合物在25C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，匚值只取決于溫度和壓力。可使用烴類的 P-T-K圖。泡點(diǎn)壓力的計(jì)算

17、：75348假設(shè)P=2.0MPa,因T=25C，查圖求Ki組分i甲烷(1)乙烷丙烷異丁烷(4)Xi0.050.100.300.551.00Ki8.51.80.570.26yi =KiXi0.4250.180.1710.1430.919、KiXi =0.919v 1,說(shuō)明所設(shè)壓力偏高，重設(shè) P=1.8MPa組分i甲烷(1)乙烷丙烷異丁烷(4)Xi0.050.100.300.551.00Ki9.41.950.620.28yi =KjXi0.470.1950.1860.1541.005、KiXi =1.005,1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=25C,查圖求k組

18、分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷異丁烷(4)yi0.050.100.300.551.00Ki26.05.01.60.64x=yK,0.00190.020.18750.85941.0688y, =1.0688 1.00,說(shuō)明壓力偏高，重設(shè) P=0.56MPa。/I組分i甲烷(1)乙烷丙烷異丁烷(4)yi0.050.100.300.551.00Ki27.85.381.690.68Xi= yK0.00180.01860.17750.80881.006X ryK =1.006 ,故露點(diǎn)壓力為 0.56MP&解2:求泡點(diǎn)壓力：設(shè) Pi=1000KPa，由 25C, 1000KPa,查 P-T-K 列線圖得

19、KiK1 =16.5 K 2 =3.2 K 3 =1.0 K 4 =0.43所以 yj =0.0516.50.13.20.3 1.00.550.43 =1.68 . 1選異丁烷為參考組分Jy =.25聽(tīng) 907 =.282，查得 P=1771KPa在此條件下求得7 yj =1.02=1,繼續(xù)調(diào)整k44 =K憶 y =.28”02 =.279，查得 P=1800KPa求得:、，=1.001 ： 1，故混合物在25C的泡點(diǎn)壓力為1800KPa序號(hào)組分Xi1000KPa2000KPa1770KPa1800KPaKiyiKiyiKiyiKiyi1甲烷0.0516.50.8258.40.429.60.4

20、89.40.472乙烷0.103.20.321.750.1751.950.1951.920.1923丙烷0.301.00.300.570.1710.630.1890.620.1864異丁烷0.550.430.240.2560.1410.2850.1570.2790.153X1.001.680.9071.001求露點(diǎn)壓力設(shè) P1=1000KPa，由 25C，1000KPa,查 P-T-K 列線圖得 K所以a=3.2 K 3 =1.0 K 4 =0.43-0.0.10 0.53.2.43412#選異丁烷為參考組分#K 42= K 41 二xi =0.431.614 =0.694#由25C, k 4

21、2 =0.694查得P=560KPa,查得各組分的K i值 求得a Xi =0.990 ：-1故混合物在25E時(shí)的露點(diǎn)壓力為560KPa序號(hào)組成組成1000KPa560KPaKiXiKiXi1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0.550.431.280.6940.793X1.6140.99013第三章多組分精餾和特殊精餾1.在一精餾塔中分離苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和異丙苯(C)四元混合物。進(jìn)料 量200mol/h,進(jìn)料組成ZB=0.2,zT=0.1,zx=0.4(mol

22、)。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：:bt=2.25, : tt =1.0, ： xt =0.33, : ct =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(duì)揮發(fā)度。：TC_.00.21 762、二 XC= 0.33 0.21 5714BC2.25.0.21=10 .71- cc =1由分離要求計(jì)算關(guān)鍵組分在塔頂釜的分配。WC = 2000.4 0.998 =79 .8

23、4 kmol / hD C = 2000.5 -79.84 =0.16 kmol / hDt =2000.3 0.995 = 59.7kmol / hWT =2000.3 59.7 = 0.3kmol / h所以Nmlg DWCWTlg59.7 0.179.840,_7.37lg ：TClg 4.762Di由WiNm- iHDhWH 與 Fi7 W求出非關(guān)鍵組分的分布Db二 10.717.37苯:Wb0.167.810 479.84wb =0，Db =200 0.2=40Kmol/h14#二甲苯:D X1 .5714Wx7.370160.056汕84， Dx +Wx =2000.仁20求得 D

24、X =1.06, Wx =18.94,物料平衡結(jié)果見(jiàn)下表：組分XFiD ix DiWixwi苯(B)0.2400.39600甲苯(T)0.359.90.5920.30.003異丙苯(C)0.40.160.00279.840.806I100.921.0099.081.002.在101.3Kpa壓力下氯仿 -甲醇(2)系統(tǒng)的NRTL參數(shù)為：七=8.9665J/mol,.!2 =-0.83665J/mol, -2=0.3。試確定共沸溫度和共沸組成。安托尼方程(ps : Pa； T: K)甲醇：In P2SP! =76990.1 P2 =64595.6 二:23 . 48033626 . 55-(T

25、-34 . 29 )解：設(shè)T為53.5C則 In P： = 20 .8660 -2696 . 79/(326 . 65-46 . 16 )SIn P223 .4803-3626 . 55/(326 . 65-34 . 29 )氯仿：In P： = 20 . 86601516由Gj=exp(Sj 奇),Sj 二：CtjiG12 =exp(12 百2)：=exp (-0.3 x8 .9665 ) =0.06 7 88G21 =exp(。21 巧 21 )= exp (03x 0 .8365 ) =1.2852In2;2 可 21 G21可12G121x2 (2+ ,2(x1 + x 2G21 )(

26、x 2+x1G12)2=(12( - 0 . 8365 )xj1 . 2852X1 _ 1 X2)1 . 2852 1(1 一 xj + 0 . 06788 X128. 96650 . 06788=(12x 1)-1 . 3817_(1 . 2852-0 . 2852 xj21( 1 0. 93212 X1)20 . 6086In 22；x 12_( x 2 x 1G12)2 -12 G12 21 G 212-x 2G21)#-0 . 83651 . 2852x 勺 + 1 . 2852(1 一 x 1)2-1 . 0750720 . 04131- 1 . 07507=X12-(1 - 0 .

27、 93212 x1)( 1 . 2852- 0 . 2852 x 1)SIn 1 - In 2 =lnP176990 . 1p=ln=0.1755P264595 . 6求得 x 1 =0.32 1 =1.20922 =0.8971x -SSSxi P i XR ! x2P22=0. 3276990 . 11. 2092 0. 6864595 . 60. 8971=69195.98Pa 101.3kPa86602696 .79( 333 . 15 -46.16)SIn P223 .48033626 .55(333 .15 34.29)p： =95721.9P2S =84599.9In 1 -1n

28、 2 = InSP1SP295721=ln.9=0.123584599. 9#設(shè)T為56C17#86602696 . 79/(329 . 15 -46.16)SIn P2= 23 .48033626 . 55/(329 . 15 -34.29 )#p： =83815.2P2S =71759.3#In-In 2 =lnSP183815 . 2S =ln=0.1553P271759 . 3當(dāng)In-In 丫2 =0.1553 時(shí)求得 x, =0.30 篦=1.1099 V2 =0.9500xiPS i=X1P1S ! X2P； 2#9500=0. 3083815 . 21 . 10990. 7071

29、759 . 30.=75627.8Pa 101.3kPa#3.某1、2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為A=1.7884-4.25 10-3T常數(shù)與溫度的關(guān)系:蒸汽壓方程為S4050In R =16.0826 -(T, K)In 2Ax；，端值#S4050In P2=16.3526 -(P： kPa： T： K)假設(shè)汽相是理想氣體，試問(wèn)99.75Kpa時(shí)系統(tǒng)是否形成共沸物？共沸溫度 是多少？解：設(shè)T為350K則 A=1.7884-4.25 10-3 350=1.7884-1.4875=0.3009S4050In P =16.0826 一350S4050ln P2 = 16.3526 .350SP

30、l =91.0284 kPaSP2 =119.2439 kPa12由. S1 P12PYr 1lnlnSP1sSP2SP1=ln 勺一ln291 .0284ln=0.3009 ( 1 -2x/119 .2439解得：x 1 =0.9487x 2 =0.0513-ln ?! =0.3009 汽 0.0513 2 ；% =ln 爲(wèi)=0.3009 X 0.9487 2 .月2 = 311。_ x P SP=1.0008 0.9487 91.0284+1.3110 0.0513 119.2439=95.0692=99.75 kPaP22設(shè)T為340K3則 A=1.7884-4.25 10-340=0.

31、3434S4050ln P1=16.0826340sP1 =64.7695 kPaS4050lnP2 = 16.3526S340；P2 =84.8458 kPalnSP1S=A( 1 -2x/64 ln.76950.3434( 1 -2xJ由P284.8458解得:x1 =0.8931X2=1-0.8931=0.1069ln !- 2= 0.34340.1069；1 =1.0039ln ?2 =0.3434 =0.8931 2 ； 丫2 =1 3151P= iXiP=1.0039 0.8931 64.7695+1.3151 0.1069 84.8458因?yàn)樵诤惴悬c(diǎn)=69.9992=99.75

32、kPa設(shè)T為352K則 A=1.7884-4.25 10-3 352=0.2924InSP =16.08264050352SP1 =97.2143 kPaInP2S =16.35264050352SP2 =127.3473 kPaS,P1ln 口由P2二 A（1 -2Xi）In97 .21430.2924 （1 -2xJ127 .3473InX1 =0.9617ln ! = 0.2924x 2 =1-0.9617=0.0383 .O383；1 =1.00042；2 =1.31052 = 0.29240.9617V Y x P SP= 內(nèi)匚=1.0004 0.9617 97.2143+1.310

33、5 0.0383 127.3473=99.9202 ： 99.75 kPa說(shuō)明系統(tǒng)形成共沸物，其共沸溫度為 352K。判斷；%.6738 31 而，而 1 =1.313,2 =1.002故形成最低沸點(diǎn)恒沸物，恒沸物溫度為344.5K。19第四章氣體吸收1某原料氣組成如下：組分CH4C2H6 C3H8 i-C4Hio n-C4Hio i-C5Hi2 n-C5H12n-C6Hi4yo(摩爾分率)0.765 0.045 0.0350.0250.045 0.0150.0250.045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38C，壓力為1.013Mpa，如果要求將i-C

34、4Hi0回收90%。試求：(1) 為完成此吸收任務(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：(1)最小液氣比的計(jì)算：在最小液氣比下 Nh，A關(guān)=/關(guān)=0.0.85(LV)min = K關(guān) A關(guān)=0.560.85=0.476(2)理論板數(shù)的計(jì)算：操作液氣比 LV =1.2( LV )min =1.2 0.476=0.5712L0.5712A 關(guān)1 .02K關(guān)V關(guān)0.56log (log A1.02 0.85 log (,1-0.851 =log 1 .021 二 5.3220

35、#(3) 尾氣的數(shù)量和組成計(jì)算:Ai非關(guān)鍵組分的VK#N：1Aii吸收率n 1Ai被吸收的量為VN 1 V，塔頂尾氣數(shù)量Vn 1(1 - 匚)=Vi塔頂組成y1i#按上述各式計(jì)算，將結(jié)果列于下表#組分Vn半Kmol/hKiAiv N 半 iViyiCH476.517.40.0330.0322.52473.980.920C2H64.53.750.1520.1520.6843.8160.047C3H83.51.30.4390.4361.5261.9740.025i-C4H1o2.50.561.020.852.1250.3750.0047n-C4H104.50.41.4280.954.2750.22

36、50.0028i-C5H121.50.183.171.001.500o.oo.on-C5H122.50.1443.971.002.500o.oo.on-C6H144.50.05610.21.004.500o.oo.o合計(jì)100.0-19.81080.190(4)塔底的吸收量L10080.37L 均 上 丄(L ) V 均 = 0.571290.185 “.514塔內(nèi)液體平均流率：2V塔內(nèi)氣體平均流率:v90.1852Kmol/h而Vn* +Lo W +Ln，即 ioo+L。=80.37+Ln聯(lián)立求解得 l n =61.33Kmol/h. l =41.70Kmol/h解2:由題意知，i-C4H1

37、o為關(guān)鍵組分由 P=1.013Mpa, t 平=38C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(Lv ) min = K 關(guān) A 關(guān)=0.560.9=0.504Lv1 . 1(/V)min=1.1 0.504=0.55440 . 55440. 99210 . 56所以理論板數(shù)為A log (1log0 . 9)1 - 0. 90. 99#log Alog 0 . 99#L. -N .1Ai-A-VK IN .1Ai-1(3)它組分吸收率公式Ai計(jì)算結(jié)果如下:組分進(jìn)料量相平衡常數(shù)KiAi被吸收量塔頂尾氣數(shù)量組成CH476.517.40.0320.

38、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-C5H122.50.1443.851.002.5000.00.0n-C6H144.50.0569.91.004.5000.00.0合計(jì)100.0-19.81080.190以CH4為例:L0 . 5544

39、=0 . 032Ai VK i17 . 4I = I999 . 48 -|4=0. 320 . 032- 0.9 . 48 440. 032- 1V( CH 4)74 .05y( c”二 v1-76.5V1(CH4)=(1-1 )VN+1=(1-0.032) 76.5=74.05(3)塔內(nèi)氣體平均流率：10080 . 190v90 . 10 Kmol/h2塔內(nèi)液體平均流率：L0-( L。- 19 . 81)L=L 0 9 . 90520 . 923由 1 v =0.5544l =40.05Kmol/h第四章多組分多級(jí)分離的嚴(yán)格計(jì)算1.某精餾塔共有三個(gè)平衡級(jí)，一個(gè)全凝器和一個(gè)再沸器。用于分離由6

40、0%(mol)的甲醇，20%乙醇和20%正丙醇所組成的飽和液體混合物。在中間一級(jí)上進(jìn) 料，進(jìn)料量為1000kmol/h。此塔的操作壓力為101.3kPa。餾出液量為600kmol/h。回流量為2000kmol/h。飽和液體回流。假設(shè)恒摩爾流。用泡點(diǎn)法 計(jì)算一個(gè)迭代循環(huán)，直到得出一組新的Ti值。安托尼方程：甲醇：ln P1S =23.4803 -3626 .5T -34.29乙醇：ln p2S =23.8047 -3803 .98T -41 .68ss正丙醇：ln P3 =22.4367 一 3166 .38T _80.15 (T: K ； P : Pa)提示：為開(kāi)始迭代，假定餾出液溫度等于甲醇

41、的正常沸點(diǎn)，而塔釜溫度等于其它兩個(gè)醇的正常沸點(diǎn)的算術(shù)平均值，其它級(jí)溫按線性內(nèi)插。解：餾出液量D = U1= 600kmol/h，L1= 2000kmol/h，由圍繞全凝器的總物料衡算 得 V2=L1+U1=2600kmol/h。由安托尼方程算出物料的沸點(diǎn)得：T 甲醇=337.65K， T 乙醇=351.48K，T 正丙醇=370.35K。假定餾出液溫度等于甲醇的正常沸點(diǎn)，而塔釜溫度等于其它兩個(gè)醇的正常 沸點(diǎn)的算術(shù)平均值，其它級(jí)溫按線性內(nèi)插。迭代變量的初值列于下表級(jí)序號(hào)，jVj， mol/hTj，K級(jí)序號(hào)，jVj，mol/hTj，K10337.6542600355.0122600343.4452

42、600360.7932600349.22在假定的級(jí)溫度及101.3kPa壓力下，由安托尼方程得到的 K值為:組分Ki,j12345甲醇11.251.551.912.33乙醇0.560.720.911.151.43止丙醇0.250.330.420.540.69第1個(gè)組分甲醇的矩陣方程推導(dǎo)如下當(dāng) V1 = 0，Gj = 0(j =1，5)時(shí)，從式(4-19)可得j _1Aj =V j Fm -U mm _1所以，A5 =V5+F3 -Ui =2600+1000 600=3000類似得，A4 =3000, A3 =2000 和 A2 =2000當(dāng)V1=0和Gj =0時(shí)，由式(4-20)可得B j = -V - + I-m :因此，B5 = F3 U1+V5K1,5= 1000 -600+2600)2.33= 6458 同理，B4 = 7966, B3 = 7030，B2= 5250 和 B1= 2600 由式(4-21)得：D3 = 1000X).60= 600kmol/h相類似 D1 = D2 = D4 = D5 = 0將以上數(shù)值代入式(4-23)，得到：- 26003250000xu 102000-5250403000X1,