化工分離過(guò)程_課后答案劉家祺

1、化學(xué)工程與工藝教學(xué)改革系列參考書分離過(guò)程例題與習(xí)題集葉慶國(guó) 鐘立梅 主編化工學(xué)院化學(xué)工程教研室前 言化學(xué)工程與工藝專業(yè)所在的化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科屬于山東省“重中之 重”學(xué)科，一直處于山東省領(lǐng)先地位，而分離工程是該專業(yè)二門重要的必修專業(yè)課程之一。該課程利用物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程原理等基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)中有關(guān)相平衡熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、分子及共聚集狀態(tài)的微觀機(jī)理，傳熱、傳質(zhì)和動(dòng)量傳遞理論來(lái)研究化工生產(chǎn)實(shí)際中復(fù)雜物系分離和提純技術(shù)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法的突出的弊端就是手工計(jì)算工程量大，而且結(jié)果不準(zhǔn)確。同時(shí)由于現(xiàn)代化化學(xué)工業(yè)日趨集成化、自動(dòng)化、連續(xù)化，學(xué)生能學(xué)到的東西越來(lái)越少。所以，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不

2、能滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)高水平工業(yè)工程師的需求，開(kāi)展分離工程課程教學(xué)方法與教學(xué)手段課題的研究與實(shí)踐，對(duì)我們的學(xué)生能否承擔(dān)起現(xiàn)代化 學(xué)工業(yè)的重任，與該課程的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系重大，因此對(duì)該門課程進(jìn)行教學(xué)改革具有深遠(yuǎn)意義。分離工程課程的改革主要包括多媒體輔助教學(xué)課件的開(kāi)發(fā)、分離工程例題與習(xí)題集、分離工程試題庫(kù)的編寫等工作。目前全國(guó)各高?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)使用的教材一般均為由化學(xué)工程與工藝專業(yè)委員會(huì)組織編寫的化工分離過(guò)程(陳洪鈁主編，化學(xué)工業(yè)出版社)，其他類似的教材已出版了十余部。這些教材有些還 未配習(xí)題，即便有習(xí)題，也無(wú)參考答案，而至今沒(méi)有一本與該課程相關(guān)的例題與習(xí)題集的出版。因此編寫這樣一本學(xué)習(xí)參考書，

3、既能發(fā)揮我校優(yōu)勢(shì)，又符合形勢(shì)需要，填補(bǔ)參考書空白，具有良好的應(yīng)用前景。分離工程學(xué)習(xí)指導(dǎo)和習(xí)題集與課程內(nèi)容緊密結(jié)合，習(xí)題貫穿目前已出版的相 關(guān)教材，有解題過(guò)程和答案，部分題目提供多種解題思路及解題過(guò)程，為學(xué)生的課堂以及課后學(xué)習(xí)提供了有力指導(dǎo)。編者2006 年 3 月目錄第一章 緒論. 1 第二章 單級(jí)平衡過(guò)程. 5 第三章 多組分精餾和特殊精餾. 18 第四章 氣體吸收. 23 第五章 液液萃取. 26 第六章 多組分多級(jí)分離的嚴(yán)格計(jì)算. 27 第七章 吸附. 33 第八章 結(jié)晶. 34 第九章 膜分離 . 35 第十章 分離過(guò)程與設(shè)備的選擇與放大. 36第一章 緒論1. 列出 5 種使用 ES

4、A 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?。p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(ES A)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)。氣體分離更成熟些

5、，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：=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 =RTC/M8.314×298×0.035/31.5=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;（2） 有關(guān)

6、變更量的獨(dú)立方程數(shù) Nc；38（3） 設(shè)計(jì)變量數(shù) Ni;（4） 固定和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù) Nx , 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)Fzi TF PFV-2習(xí)題5附圖V , yi ,Tv , PvL , xi , TL , PL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NxC+2,加上節(jié)流后的壓力，共C+3個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量Na0解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2

7、） Nc物 c 能1 相c 內(nèi)在(P，T) 2Nc = 2c+3（3） Ni = N v Nc = c+3（4） Nxu =( c+2 )+1 = c+3（5） Nau =c+3 ( c+3 ) = 0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=N v-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？塔頂產(chǎn)物（2） 如果有，請(qǐng)指出哪些附加變進(jìn)料，

8、227K，2068kPa量需要規(guī)定？解：Nxu 進(jìn)料c+2 壓力 9Nau 串級(jí)單元1 傳熱 1合計(jì)2組分 Kmol/hN2 1.0C1 54.4C2 67.6C3 141.1C4 54.7C6 33.392習(xí)題6附圖塔底產(chǎn)物NVU = Nxu+Nau= 20附加變量：總理論板數(shù)。7. 附圖為熱藕合精餾系統(tǒng)，進(jìn)料為三組分混合物，采出三個(gè)產(chǎn)品。確定該系統(tǒng)：（1） 設(shè)計(jì)變量數(shù);（2） 指定一組合理的設(shè)計(jì)變量。 解:Nxu 壓力N+M+1+1進(jìn)料 c+2 合計(jì)N+M+c+4 ( c = 3 )Nau 串級(jí)6分配器1側(cè)線3 傳熱 2吸 收 塔V-1尾氣TaPa冷卻器E-2V-2加熱器 換熱器泵E-1C

9、O2+蒸汽蒸Tb 出Pb 塔水蒸氣V-310Nvu = N+M+3+4 = N+M+19習(xí)題7附圖8. 利用如附圖所示的系統(tǒng)將某混合物分離成三個(gè)產(chǎn)品。試確定：（1） 固定設(shè)計(jì)變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù);（2） 指定一組合理的設(shè)計(jì)變更量 解:Nxu 進(jìn)料c+2 壓力 N+M+1+1+1 c+N+M+5Nau 串級(jí)4進(jìn)料分配1側(cè)線1 傳熱 4全凝器液M汽汽液2產(chǎn)品1產(chǎn)品210習(xí)題14附圖再沸器 產(chǎn)品3全凝器N閥V-1產(chǎn)品19. 采用單個(gè)精餾塔分離一個(gè)三組分混合140kPaS進(jìn)料 F22再沸器產(chǎn)品2402001140kPa閥20Kmol/h苯 261.510甲苯 84.6聯(lián)苯 5.1299.95%(mo

10、l)苯87.2 kmol/h含進(jìn)料中苯的1%204kPa冷卻器習(xí)題8附圖產(chǎn)品3習(xí)題9附圖物為三個(gè)產(chǎn)品(見(jiàn)附圖),試問(wèn)圖中所注設(shè)計(jì)變量能否使問(wèn)題有唯一解?如果不,你認(rèn)為還應(yīng)規(guī)定哪個(gè)(些)設(shè)計(jì)變 量?解:NXU 進(jìn)料c+2 壓力 40+1+1 c+44 = 47Nau 3+1+1+2 = 7Nvu = 54設(shè)計(jì)變量：回流比，餾出液流率。第二章 單級(jí)平衡過(guò)程1. 計(jì)算在 0.1013MP a 和 378.47K 下苯(1)- 甲苯 (2)- 對(duì)二 甲苯 (3) 三元 系，當(dāng) x 1 =0.3125，x 2 =0.2978，x 3 =0.3897 時(shí)的 K 值。汽相為理想氣體，液相為非 理想溶液。并與

11、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)。l12 - l11 = -1035 .33; l12 - l22 = 977.83l23 - l22 = 442.15l13 - l11 = 1510 .14; l23 - l33 = -460.05; l13 - l33 = -1642 .813(單位：J/mol)在 T=378.47K 時(shí)液相摩爾體積為：1v L = 100.91´10 -3 m3安托尼公式為：2k m o l；v L = 117.55 ´10 -3；v L = 136.69 ´10 -3s苯： ln P1= 20.7936

12、- 2788 .51 (T - 52.36) ；s甲苯： ln P2= 20.9065 - 3096 .52(T - 53.67 )；s對(duì)二甲苯： ln P3= 20.9891 - 3346 .65 (T - 57.84)；( P s: Pa;T : K )=解 1：由 Wilson 參數(shù)方程 L ijLijLiij exp - (l - l )viRT v LL= 2exp- (l - lv) RT v12L11211-3= 117.55 ´10exp- (- 1035 .33) (8.314 ´ 378.47 )100.91´10 -3=1.619vLv=1L

13、 21L2exp - (l21 - l22 )RT -3= 100.91 ´10exp- (977.83) (8.314 ´ 378.47 )117.55 ´10 -3=0.629同理： L13 = 0.838L 23 = 1.010； L 31 = 1.244； L 32 = 0.995æ öç ÷L ki xk由 Wilson 方程 ln g i = 1 - lnç å L ij x j ÷ - å å L x ：è j ø kjkj jg 1 = 0

14、.9184；g 2 = 0.9718；g 3 = 0.9930根據(jù)安托尼方程：1P s = 0.2 0 7M5由式(2-38)計(jì)算得：2Pa ； P s = 8.693 ´10 4 Pa3； P s = 3.823 ´10 4 PaK1 = 1.88； K 2 = 0.834； K 3 = 0.375如視為完全理想系，根據(jù)式(2-36)計(jì)算得：K1 = 2.0 4 8 ； K 2 = 0.858解 2：在 T=378.47K 下； K 3 = 0.3771苯：ln P s s= 20.7936 - 2788 .5 /(378.47 - 52.36) ；1P s =207.4

15、8Kpas甲苯：ln P2s= 20.9065 - 3096 .52 /(378.47 - 53.67) ； P2=86.93Kpas對(duì)二甲苯： ln P3Wilson 方程參數(shù)求取= 20.9891 - 3346 .65 /(378.47 - 57.84) ； P3 =38.23Kpav LÙ= 1l - l 100.91 ´ 10 -3exp(- 12 11 ) =exp(- 1035 .33) = 1.193v12L2RT 117.55 ´ 10 -38.314 ´ 378.47v LÙ= 2l - l 117.55 ´ 10

16、-3exp(- 1222 ) =exp(-977.83) = 0.854v21L1RT 100.91 ´ 10 -38.314 ´ 378.47v LÙ= 2l - l 117.55 ´ 10 -3exp(- 23 22 ) =exp(-442.15) = 0.7472v23L3RT 136.69 ´ 10 -38.314 ´ 378.47v LÙ= 3l - l 136.69 ´ 10 -3exp(- 2333 ) =exp(- 460.05) = 1.346v32L2RT 117.55 ´ 10 -3

17、8.314 ´ 378.47v LÙ= 1l - l 136.69 ´ 10 -3exp(- 1311 ) =exp(-1510 .14) = 0.457v13L2RT 100.91 ´ 10 -38.314 ´ 378.47v LÙ= 3l - l 136.69 ´ 10 -3exp(- 1333 ) =exp(- 1642 .81) = 2.283v31L1RT 100.91 ´ 10 -38.314 ´ 378.47ln r = 1 - ln( x + Ùx + Ùx ) - (

18、x1+ Ù21 x2+ Ù31 x3)1112 213 3x1 + Ù12 x2 + Ù13 x3Ù21 x1 + x2 + Ù23 x3Ù31 x1 + Ù32 x2 + x3= 1 - ln(0.3125 +1.193´ 0.2978 + 0.457 ´ 0.3897) - (0.31250.3125 + 1.193´ 0.2978 + 0.457 ´ 0.3897+ 0.854 ´ 0.2978+ 2.283´ 0.3897)0.854 ´

19、 0.3125 + 0.2978 + 0.7472 + 0.38972.283´ 0.3125 + 1.346 ´ 0.2978 + 0.3897= -0.09076 r1 =0.9132ln r= 1 - ln( x Ù + x+ x Ù) - (x1 Ù12+ x2+ Ù32 x3)21 2123 23x1 + Ù12 x2 + Ù13 x3Ù21 x1 + x2 + Ù23 x3Ù31 x1 + Ù32 x2 + x3= 1 - ln(0.3125 ´ 0.8

20、54 + 0.2978 + 0.7472 ´ 0.3897) - (0.2125 ´1.1930.3125 + 1.193´ 0.2978 + 0.457 ´ 0.3897+ 0.2978+ 0.3897 ´1.346)0.854 ´ 0.3125 + 0.2978 + 0.7472 + 0.38972.283´ 0.3125 + 1.346 ´ 0.2978 + 0.3897= 0.0188 r2 =1.019ln r= 1 - ln( x Ù + xÙ + x ) - (x1 Ù1

21、3+ Ù23 x2 +x3 )3 1 31 2 23 3x1 + Ù12 x2 + Ù13 x3Ù21 x1 + x2 + Ù23 x3Ù31 x1 + Ù32 x2 + x31 - ln(0.3125 ´ 0.457 + 0.2987 ´1.346 + 0.3897) - (0.3125 ´ 0.4570.3125 + 1.193 ´ 0.2978 + 0.457 ´ 0.3897+ 0.7472 ´ 0.2978 +0.3897 )0.854 ´ 0.

22、3125 + 0.2978 + 0.7472 + 0.3897 2.283 ´ 0.3125 + 1.346 ´ 0.2978 + 0.3897= 0.2431 r3 =1.2752故sK r P=1 1 1 P = 0.9132 ´ 207.48101.3 = 1.87sK r P=2 2 2 P = 1.019 ´ 86.93101.3 = 0.8744sK r P=3 3 3 P = 1.2752 ´ 38.23101.3 = 0.4813而完全理想系：P sK1 =PK 2 =PK3 =1 P = 207.48101.3 = 2.048

23、s2 P = 86.93101.3 = 0.8581s3 P = 38.23101.3 = 0.37742. 一液體混合物的組成為：苯 0.50；甲苯 0.25；對(duì)二甲苯 0.25 (摩爾分率)。分別用平衡常數(shù)法和相對(duì)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用安托尼公式得：P s = 156.24k Pa ； P s = 63.28k Pa； P s = 26.88k Pa1由式(2-36)得：K1 = 1.562y1 = 0.7 8 12； K 2 = 0.633； y2 = 0.1583； K 3 = 0.2

24、69； y3 = 0.067； å yi = 1.006由于 å yi >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：1K ' =K1å= 1.5 5 3可得T ' = 367.78Kyi重復(fù)上述步驟：1K ' = 1.5531； K '22= 0.6284； K '33= 0.2667å iy ' = 0.7765； y '= 0.1511；y '= 0.066675 ；y = 1.0003在溫度為 367.78K 時(shí)，存在與之平衡的汽相，組成為：

25、苯 0.7765、甲苯 0.1511、對(duì)二甲苯 0.066675。(2)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：組分 i苯(1)甲苯(2)對(duì)二甲苯(3)åxi0.500.250.251.000a ij5.8072.3531.000a ij xi2.90350.58830.25003.7418a ij × xiåa ij × xi0.77600.15720.06681.0000a13 = 5 . 8 0 7 ；a 23 = 2.353；a 33 = 1.000解 2：(1)平衡常數(shù)法。假設(shè)為完全理想系。設(shè) t=951苯：

26、ln P s= 20.7936 - 2788 .5 /(95 + 273.15 - 52.36) = 11.96 ；1 P s = 1.569 ´10 5 Pa甲苯：2ln P s= 20.9065 - 3096 .52 /(95 + 273.15 - 53.67) = 11.06 ；2 P s = 6.358 ´10 4 Pa3對(duì)二甲苯： ln P s= 20.9891 - 3346.65 /(95 + 273.15 - 57.84) = 10.204 ；3 P s = 2.702 ´10 4 PassK P 5 ； K = P= 0.63581 =K3 =1

27、P = 1.569 ´10sP3 P = 0.2702105 = 1.569 2 2 P å Ki xi = 1.596 ´ 0.5 + 0.2702 ´ 0.25 + 0.6358 ´ 0.25 = 1.011選苯為參考組分： K12 = 1.569 1.011 = 1.552 ；解得 T2=94.61s s 4 ln P2 = 11.05 ；P2 = 6.281 ´10 Pas s 4ln P3 = 10.19 ；P3 = 2.6654 ´10 Pa K 2 =0.6281K 3 =0.2665 å Ki xi

28、 = 1.552 ´ 0.5 + 0.6281 ´ 0.25 + 0.2665 ´ 0.25 = 0.9997 » 1故泡點(diǎn)溫度為 94.61，且 y1 = 1.552 ´ 0.5 = 0.776 ；y2 = 0.6281 ´ 0.25 = 0.157 ； y3 = 0.2665 ´ 0.25 = 0.067(2)相對(duì)揮發(fā)度法設(shè) t=95，同上求得 K1 =1.569， K 2 =0.6358， K 3 =0.2702 a13 = 5.807 ，a 23 = 2.353 ，a 33 = 1 åa i xi = 5.

29、807 ´ 0.5 + 2.353 ´ 0.25 + 1´ 0.25 = 3.74å y i = åa i xi= 5.807 ´ 0.5 + 2.353 ´ 0.25 + 1´ 0.25 = 1.0åa i xi3.743.743.74故泡點(diǎn)溫度為 95，且 y1= 5.807 ´ 0.5 = 0.776 ；3.74y = 2.353 ´ 0.25 = 0.157 y2 3.74 ； 3= 1´ 0.25 = 0.0673.743. 一烴類混合物含甲烷 5%(mol)，乙烷

30、 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，K i 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 K i組分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)xi0.050.100.300.551.00K i8.51.80.570.26yi = K i xi0.4250.180.1710.1430.919組分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)xi0.050.100.300.551.00K i9.41.950.62

31、0.28yi = K i xi0.470.1950.1860.1541.005å K i xi =0.9191，說(shuō)明所設(shè)壓力偏高，重設(shè) P=1.8MPaå K i xi =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 K i組分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)yi0.050.100.300.551.00K i26.05.01.60.64x = yii K0.00190.020.18750.85941.0688åyi =1.06881.00，說(shuō)明壓力偏高，重設(shè) P=0.56MPa。Ki組分 i甲

32、烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)yiK ix = yii K0.050.100.300.551.0027.85.381.690.680.00180.01860.17750.80881.006åyi =1.0061，故露點(diǎn)壓力為 0.56MPa。Ki解 2：(1)求泡點(diǎn)壓力：設(shè) P1=1000KPa，由 25，1000KPa，查 P-T-K 列線圖得K iK1 =16.5K 2 =3.2K 3 =1.0K 4 =0.43所以 å yi = 0.05 ´ 16.5 + 0.1 ´ 3.2 + 0.3 ´ 1.0 + 0.55 ´

33、0.43 = 1.68 > 1選異丁烷為參考組分K 43 =K 42å yi= 0.256 0.907 = 0.282 ，查得 P=1771KPa在此條件下求得 å yi =1.02 ¹ 1，繼續(xù)調(diào)整KK 44 =43å yi= 0.282 1.02 = 0.279 ，查得 P=1800KPa序號(hào)組分x i1000KPa2000KPa1770KPa1800KPaK iy iK iy iK iy iK iy i1甲烷0.0516.50.8258.40.429.60.489.40.472乙烷0.103.20.321.750.1751.950.1951.

34、920.1923丙烷0.301.00.300.570.1710.630.1890.620.1864異丁烷0.550.430.240.2560.1410.2850.1570.2790.153å1.001.680.9071.001求得： å yi = 1.001 » 1 ，故混合物在 25的泡點(diǎn)壓力為 1800KPa(2)求露點(diǎn)壓力設(shè) P1=1000KPa，由 25，1000KPa，查 P-T-K 列線圖得K iK1 =16.5K 2 =3.2K 3 =1.0K 4 =0.43y所以 åxi = å iKi= 0.0516.5 + 0.10 3.2

35、 + 0.55 0.43 = 1.614選異丁烷為參考組分K 42 = K 41 × å xi = 0.43 ´ 1.614 = 0.694由 25， K 42 =0.694 查得 P=560KPa，查得各組分的 K i 值序號(hào)組成組成1000KPa560KPaK ix iK ix i1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0.550.431.280.6940.793å1.6140.990求得 å xi =0.990 » 1

36、 故混合物在 25時(shí)的露點(diǎn)壓力為 560KPa4. 含有 80%(mol)醋酸乙酯(A)和 20%乙醇(E)的二元物系，液相活度系數(shù)用 VanLaar 方程計(jì)算， AAE =0.144， AEA =0.170。試計(jì)算在 101.3kPa 壓力下的泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度。安托尼方程為：S醋酸乙酯： ln PA= 21.0444 - 2790.50 (T - 57.15)S乙醇： ln PE解 1：泡點(diǎn)溫度= 23.8047 - 3803.98 (T - 41.68)(PS：Pa ；T：K)此時(shí) x A = 0.8 ， xE= 0.2ln g A =AAE21 + AAE x A ö= 0.

37、1 4 42ç1 + 0.1 4 4´ 0.8 ÷= 0.0 0 7 5æçèAEA÷xE øæ öè 0.1 7 0´ 0.2 øg A = 1.0 0 7 5ln g E =AEA21 + AEA xE ö= 0.1 7 02ç1 + 0.1 7 0´ 0.2 ÷= 0.1 0 1 3g E設(shè) T=350Kæçè= 1.1067÷AAE x A øæ ö

38、è 0.1 4 4´ 0.8 øSln PA= 21.0444 - 2790 .50 (T - 57.15) = 11.516PAS = 100271 PaSln PE= 23.8047 - 3803 .98 (T - 41.68) = 11.4669PES = 95505 PaSK = g A PA A P= 0.9 9 7 2K E =g E PESP= 1.0 4 3 4å K i xi = K A x A + K E xE= 0.9 9 7 ´2 0.8 + 1.0 4 3 ´4 0.2 = 1.0 0 6 4å K

39、 i xi » 1所以泡點(diǎn)溫度為 350K。露點(diǎn)溫度此時(shí) y A = 0.8 ， yE設(shè) T=350K，= 0.2Sln PA= 21.0444 - 2790 .50 (T - 57.15) = 11.516PAS = 100271 PaSln PE= 23.8047 - 3803 .98 (T- 41.68) = 11.4669PES = 95505 Pa設(shè)g A = 1，g E = 1SK = g A PA A P= 0.98984SK = g E PE E P= 0.94279x = y A= 0.8 0 8 2AKAx= y E= 0.2121EKE=Aln g 'A

40、AE21 + AAE x A ö= 0.1442ç1 + 0.144 ´ 0.8082 ÷= 0.00806æçèAg ' = 1.0081÷AEA xE øæ öè 0.170 ´ 0.2121 ø=Eln g 'AEA=20.1 7 02= 0.0 9 9 0 8æç1 +èAEA xE öA x÷AE A øæ 0.1 7 0´ 0.2 1 2 ö

41、;1+ç1 ÷è 0.1 4 4´ 0.8 0 8 2øEg ' = 1.1 0 4 2g ' P S1.0 0 8 ´1 1K ' = A A =A P1 0 0 2 7=1 0 1 3 0 00.9 9 7 8 5'SK ' = g E PE E P= 1.1042 ´ 95505101300= 1.04103'å yiK i= y A'K A+ y E'K E= 0.8 0 1 7+ 0.1 9 2 1= 0.9 9 3 8å yi &

42、#187; 1K i所以露點(diǎn)溫度為 350K。 解 2：(1)計(jì)算活度系數(shù)：ln rA= AAE(1 + AAE x A= 0.1442 (1 + 0.144 ´ 0.8= 0.0075) 2rA =1.0075AEA xE0.17 ´ 0.2ln rE= AEA(1 + AEA xE= 0.172 (1 + 0.17 ´ 0.2= 0.101372rE =1.107 (2)計(jì)算泡點(diǎn)溫度設(shè) T=353.15K(80)AAE x A0.144 ´ 0.8sln PA= 21.0444 - 2790 .50 353.15 - 57.15 = 11.617A

43、P s = 1.1097 ´105 Paln P s= 23.8047 - 3808 .98 353 .15 - 41.68 = 11.5917EE P s = 1.082 ´10 5 Pa5r P SK= A A A P= 1.0075 ´1.1097 ´101.013 ´10 5= 1.1037r P SK= E EE P= 1.107 ´1.082 ´1051.013 ´10 5= 1.1821 å K i xi = 1.1037 ´ 0.8 + 1.1821 ´ 0.2 = 1

44、.1194調(diào)整 K A 2 = 1.1037 1.1194 = 0.985975P S = K A2 P = 0.98597 ´1.013 ´10= exp(21.0444 -2790 .5 )A2rA1.0075T - 57.15解得 T2=349.65，即 T2=76.50s ln PA =11.504AEP s = 9.91 ´10 4 PaEln P s =11.453 K A =0.9857P s = 9.4175 ´10 4 PaK E =1.0288å K i xi = 0.9857 ´ 0.8 + 1.0288

45、80; 0.2 = 0.9943 » 1故泡點(diǎn)溫度為 76.5(3)計(jì)算露點(diǎn)溫度設(shè) T=353.15K(80) K A2 = 1.1037 ´ 0.894 = 0.98675P S = K A2 P = 0.9867 ´1.013 ´10= exp(21.0444 -2790 .5 )rAA2 1.0075T - 57.15解得 T2=349.67K(76.52)s ln PA =11.505AEP s = 9.92 ´10 4 Paln PsE =11.454P s = 9.425 ´10 4 PaK = 1.0075 ´

46、 0.992A 1.013= 0.9866K = 1.107 ´ 0.9425 = 1.03E 1.013å xi = 0.8 0.9866 + 0.21.03 = 1.005 » 1故露點(diǎn)溫度為 76.525. 設(shè)有 7 個(gè)組分的混合物在規(guī)定溫度和壓力下進(jìn)行閃蒸。用下面給定的 K 值和進(jìn)料組成畫出 Rachford-Rice 閃蒸函數(shù)曲線圖。cf Y = åzi (1 - K i )i =11 + Y(K i- 1) 的間隔取 0.1，并由圖中估計(jì)出 的正確根值。組分1234567zi0.00790.13210.08490.26900.05890.13210.3151Ki16.25.22.01.980.910.720.28解：計(jì)算過(guò)程如下表所示：1234567=0-0.12008-0.55