整理化工分離工程習(xí)題答案

1、分離工程習(xí)題第一章1.列出5種使用ESA和5種使用MSA的分離操作。答：屬于ESA分離操作的有精謂、萃取精憎、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精憎。屬于MSA分離操作的有萃取精鐳、液-液萃取、液-液萃?。p溶劑）、吸收、吸附。5.海水的滲透壓山下式近似計算：JI=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0.035g/cm*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K=RTC/M = &314X298X0.035/31.5=2.753kPa。所以反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為2.753kPa。

2、9假定有一絕熱平衡閃蒸過程，所有變量表示在所附簡圖中。求：（1） 總變更量數(shù)Nv;（2）有關(guān)變更量的獨立方程數(shù)Nc；（3）設(shè)計變量數(shù)Ni;（4）固定和可調(diào)設(shè)計變量數(shù)Nx,Na；（5）對典型的絕熱閃蒸過程， 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獨立方程數(shù)Nc物料衡算式C個熱量衡算式1個相平衡組成關(guān)系式C個1個平衡溫度等式1個平衡壓力等式共2C+3個 故設(shè)計變量Ni=Nv-Ni=3C+6-（2C+3）=C+3固定設(shè)計變量Nx = C+2,加上節(jié)流后的壓力，共C+3個可調(diào)設(shè)計變量Na=0解:(1)Nv = 3 ( c+2 )習(xí)題5附圖(2

3、)Nc物1.001,表明所設(shè)溫度偏高。山題意知液相中含量最大的是苯，山式(2-62)得:K = 1.553:心=0.6284；K. = 0.2667y, = 0.7765；y2=0.1511；y3= 0.066675；工=1.0003在溫度為367.78K時，存在與之平衡的汽相，組成為:苯0.7765.甲苯0.1511.對二甲苯0.066675o(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。計算相對揮發(fā)度的:Z3 = 5.807；= 2.353； ay3= 1.000組分i苯甲苯(2)對二甲苯(3)y,0.500.250.251.0005.8072.3531.000訃2.903

4、50.58830.25003.7418a廠習(xí)0.77600.15720.06681.0000解2：(1)平衡常數(shù)法。假設(shè)為完全理想系。設(shè)t=95C苯：In片=20.7936 - 2788.5 /(95 + 273.15 - 52.36) = 11.96；片=1.569x10%甲苯：In P, = 20.9065 - 3096.52/(95 + 2735 -53.67) = 11.06 ；P；=6.358 xl(/P對二甲苯：ln/y = 20.9891 - 3346.65/(95 + 273.15 - 57.84) = 10.204 ； /. P；= 2.702 xlO4P& =1.569；

5、K2=P/p= 0.6358Ky=卩= 0.2702X, = 1.596 x 0.5 + 0.2702 x 0.25 + 0.6358 x 0.25 = 1.011選苯為參考組分：心=1 56%0 = 1.552；解得T2=94.61CIn P； =11.05 ；P；= 6.281 x 104PaIn P；=10.19；P；= 2.6654X104PA心=0.6281 Ky=0.2665=1.552 x 0.5 + 0.6281 x 0.25 + 0.2665 x 0.25 = 0.9997故泡點溫度為94.61C,且x = 1.552 x 0.5 = 0.776 ；y2= 0.6281 x

6、0.25 = 0.157；= 0.2665 x 0.25 = 0.067(2)相對揮發(fā)度法設(shè)匸95C,同上求得 & =1.569,心=0.6358, K. =0.2702d3 = 5.807a23= 2.353a33= 1,9Xaixi=5.807 x 0.5 + 2.353 x 0.25 +1 x 0.25 = 3.745.8O7xO.5+2.353xO.25+1x(125=103.743.743.7411組成為60%(mol)苯，25%甲苯和15%對二甲苯的lOOkmol液體混合物， 在101.3kPa和100C下閃蒸。試計算液體和氣體產(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

7、算蒸氣壓。解：在373K下苯：In用=20.7936 - 2788.51/(T-52.36)用=179.315kPa故泡點溫度為95C,且戸=5.807 xO 53?74= 0.776；2 353xO253?74= 0.1571x0,253.74=0.067K、=1/77T, = T, -= 0.7477/()y(vp2) =-0.0024Q0此時：X1=O.38, X2=0.3135,X3=0.3074, L=74.77kmol；yi=0.6726, y2=0.2285, y3=0.0968, V=25.23kmolo12用圖中所示系統(tǒng)冷卻反應(yīng)器出來的物料，并從較重?zé)蟹蛛x輕質(zhì)氣體。計算離開

8、閃蒸罐的 蒸汽組成和流率。從反應(yīng)器出來的物料溫度811K,組成如下表。閃蒸罐操作條件下各組分 的K值：氫-80；甲烷-10：苯-0.01；甲苯-0.004解：以氫為1,甲烷為2,苯為3,甲苯為4?？傔M料量為F=460kmol/h,石=0.4348 c = 0.4348 g = 0087乙=00217乂Kl=80, K2=10, K3=0.01, K4=0.004由式(2-72)試差可得：=0.87,由式(2-68)計算得：y 1=0.4988 ,y2=0.4924 , y3=O.OO8 ,y4=0.0008 ；V=400.2mol/ho 14在101 3kPa下，對組成為45%（摩爾）正己烷，

9、25%正庚烷及30%正辛烷的混 合物。求泡點和露點溫度甲苯：InP/ =20.9065 - 3096.52/(T-53.67)P T3.dkPa K2= 0.729對二甲苯：In廳=20.981 -3346.65/(7-57.84)廳=31.895dKy=0.315計算混合組分的泡點TB計算混合組分的露點TDm 373-364.076T.=-1377.83-364.076TB=364.076KTD=377 83K=0.65氫200甲烷200苯50甲苯10組分流率，mol/h將此混合物在101.3kPa下進行閃蒸，使進料的50%汽化。求閃蒸溫度, 兩相的組成。解：因為各組分都是烷桂，所以汽、液相

10、均可看成理想溶液，Ki只取決于溫 度和壓力，可使用桂類的P-T-K圖。泡點溫度計算得：TB=86CO露點溫度計算得：TD=100CO所以閃蒸溫度為93Co由式(2-77)、(2-68)計算得：XC6=0.308 ,XC7=0.266 , xcs=0.426yc6=0.591, yc7=0.234 ycs=0.175所以液相中含正己烷30.8%,正庚烷26.6%,正辛烷42.6%；汽相中含正己烷59.1%,正庚烷23.4%,正辛烷17.5%。第三章12.在101.3Kpa壓力下氯仿(1)-屮醇系統(tǒng)的NRTL參數(shù)為：rlz=8.9665J/mol,rlc=-0.83665J/moI,冬產(chǎn)0.3。試

11、確定共沸溫度和共沸組成。安托尼方程(P$： Pa； T： K)氯仿：“才=20.8660 _ X96.7哭丁 _46 J6)甲醇：In Pf = 23.4803 - 3626.55,/ _ 34.29)解：設(shè)T為53.5C組分正己烷正庚烷正辛烷Z10.450.250.30Ki1.920.880.411+叭-1)0.2836-0.0319-0.2511山式(2-76)求T的初值為93C,査圖求Ki=0.0006 # 0y (-1R厶1 +W(K”-1)則：Ln Pf = 20.8660 -上696.7%26.65 - 46.16)lnPf = 23.4803 _3&山5%326.65 _ 34.

12、29)廳=76990.1=64595.6由G.r = exp (一zx. J , a.二J7J Gy = exp (一arL2r12) = exp (一0.3 x 8.9665)=0.06788G2l= exp ( -a21r21)=exp(0.3 x0.8365) =1.2852Wi=(一0.8365)x 1.2852x. + (1 - xJ x 1.2852?*8.9665 x 0.06788(1 - x.) + 0.06788x,f- 1.3817(1.2852 - 0.2852X.)28.9665 x 0.067882一比|_(1一筆 +0.06788卷)20,04131(1 - 0.

13、93212x：)2=(1 - X,)2X0.6086(1一0.93212X,)2-0,8365 x 1,2852X. + 1.2852(1 - x,)f(xL+ x2G2i)2=a x2)2一1.07507(1.2852 - 0.2852X.)2求得x. =0.32人=1.2092 /2=0.8971工X童人=笛廳兒+x2Py2=0.32 x 76990.1 x 1.2092 + 0.68 x 64595.6 x 0.8971=69195.98PaY 101.3kPa設(shè)T為60 C則丄n戌=20.8660 -z696-Z%333.15 - 46.16)23.4803 -3OZ6-5%333.1

14、5 - 34.29)X =95721.9可=84599.9Fln/L-ln/2= ln - = ln設(shè)T為56Cln/1-ln/2= ln - = ln76990,164595.6=0.175595721.984599.9=0.1235則*=20.8660 -Z696，?%329.15 - 46.16)In P：=23.4803 -3OZ6,5%329.15 - 34.29)P5=83815.2宵=71759.3=0.1553當(dāng)ln/rln/2=0.1553時求得x.=0.30人二1.1099 y2=0.9500S筆E% =x,7x+ X辱= 0.30 x 83815.2 x 1.1099 +

15、 0 70 x 71759.3 x 0 9500=75627.8PaY 101.3kPa14.某1、2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為ln=Avt ln/2=端 值常數(shù)與溫度的關(guān)系：A= 1.7884-4.25x 103T(T, K)In用=16.0826-出列蒸汽壓方程為T假設(shè)汽相是理想氣體， 試問99.75Kpa時系統(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 x 103x 350=1.7884-1.4875=0.3009In用=16.0826-巴巴350 ； A n =91.0284 kPaIn可=16.3526-蘭理-350； =119.2439

16、 kPa因為在恒沸點祖=0衛(wèi)由用得用=In /j - In /2= A Cxi-xf) = A (1一2斗)= 16.3526-4050T(P： kPa： T： K)In A = ln71ln/L-lny2= ln83815.271759.3Cdd寸 8寸 8=“ “0 寸 g剽9W97S2s697 寸 9_d“。寸mOro 寸寸S.OHOSX-.O-言yo寸EMH41E上A66H2690S6H6E寸Z.6 二X2S0.0X0HEI+寸8Z0I6XZ.8 寸6.0X8000IHrfw=dso 二二J叮錄OX6OOEOIUI8()(op600506氏.6二霽0二6da“ 00 寸左m6H-劉9g.9SHSXL Xs.ls -H弓肖弱只F宏S66H2666.698寸8寸8X6901.0XSIE二+569X -E68.0X6E00 IH w Hds匸-二rIE68 OXMKoHUI60()PH121.50183.081.001.5000.00.0I1-C5H122.501443.851.002.5000.00.0n-CcHu4.50.0569.91.004.5000.00.0合計100.0-19.81080.190以CH4為例:0.0329E-0.99二=0 032以時】一10.554