2023年分離工程習(xí)題及思考題

2023第一章多組分精餾1、欲分別苯〔1〕、甲苯〔2〕和二甲苯〔3〕的三元混合物，精餾塔的進(jìn)料、塔頂產(chǎn)品和塔底產(chǎn)品的組成如下：組分苯甲苯二甲苯塔頂產(chǎn)品0.9950.0050塔底產(chǎn)品0.0050.7440.251進(jìn)料0.6000.3000.100塔于常壓下操作。試求：塔頂分凝器和塔釜溫度。92oC，確定進(jìn)料相態(tài)。假設(shè)液相聽(tīng)從拉烏爾定律，汽相可作為抱負(fù)氣體。三個(gè)組分的蒸KTmmHgPTPTPTPiSSSS=??=??=)04.58/(99.33661390.16ln67.53/(52.30960137.16ln)36.52/(51.27889008.15ln3212、異丙醇〔1〕—水〔2〕系統(tǒng)的無(wú)限稀釋活度系數(shù)YY試用此對(duì)wilsonλ12λ21，x1=0.1665〔mole〕時(shí)的泡點(diǎn)溫度和汽相組成y1。12978322∞∞==..，。：異丙醇和水的蒸汽壓可分別用以下各式計(jì)算：ln../(.)ln../(.)PTPTPmmHgTKSSSi1218692936402053541830363816444613=??=系統(tǒng)處于常壓?！拨?2和λ21時(shí)，可取初值λ12=0.1327〕3、用常規(guī)精餾分別以下烴類混合物：組分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4〔烷烴〕mole%0.5224.98.838.73.0554.0工藝規(guī)定塔頂餾出液中C4濃度不大于0.002C3H8不大于0.0015，試應(yīng)用清楚分割法估算塔頂和塔底產(chǎn)品的量和組成。4、某料液的組成如下：組分丙烯丙烷異丁烷mole分率0.78110.21050.0084于泡點(diǎn)時(shí)參加常規(guī)精餾塔進(jìn)展分別。要求塔頂產(chǎn)品中丙烯的mole分率≥99.5%，塔底產(chǎn)品中的丙烯mole分率≤5%。試計(jì)算：分別所需的Rm，并取R=2Rm，計(jì)算所需的理論板數(shù)N。假設(shè)塔頂精丙烯產(chǎn)品中精丙烯濃度達(dá)99.7%，塔底組成保持99.5%產(chǎn)品時(shí)的增加多少？：α12=1.12184，α22=1.0，α32=0.54176。其次章特別精餾1、某合成橡膠廠欲用萃取精餾分別丁烯一1〔1〕和丁二烯〔2〕，以乙腈作為萃取劑，料液量為100Kmol/h，含丁烯一1為0.7，丁二烯為0.3〔mole分率〕，于露點(diǎn)參加塔中。塔內(nèi)萃取劑濃度根本保持為xS=0.8。工藝要求塔釜液脫腈后丁二烯純度達(dá)99.5%；塔頂丁二烯濃度小于0.05%，乙腈含量小于0.1%，試計(jì)算所需的理論板數(shù)和溶劑量。：xS=0.8時(shí)，α12/s=1.67，α1s=19.2，α2s=11.5，取R=1.5Rm2、由乙酸乙酯和乙醇組成的二元系，在常壓下汽相可以作為抱負(fù)氣體處理，液相的活度系數(shù)可由范拉爾方程計(jì)算，范拉爾常數(shù)為 A12=0.8552，A21=0.7526。試判別72.6oC時(shí)此系統(tǒng)是否是恒沸物？如存在其組成如何？：兩組分的蒸汽壓可以按以下方程計(jì)算：1216151627905057151891193803984168ssslnP../(T.)PmmHglnP../(T.)TK== 乙酸乙酯：乙醇：i3、某二元混合液用恒沸精餾方法進(jìn)展分別，參加的挾帶劑S和組分A形成最低恒沸物，從塔頂蒸出，應(yīng)用空氣冷卻器使它全部冷凝，局部作為回流，局部作為塔頂產(chǎn)品。設(shè)定空冷器的空氣進(jìn)出口溫度分35℃45℃，10℃。試估算塔的操作壓力最小為多少？計(jì)算恒沸物的組成。：組分A和挾帶劑S的飽和蒸汽壓分別由下式計(jì)算：ln../(.)ln../(.)PTPTPmmHgTKSASSSi=??=15752727666350501665132940463593兩者活度系數(shù)按以下方程估算：ln.ln.γγAssxx==151522A汽相可以作為抱負(fù)氣體處理。1、某廠脫乙烷塔頂氣體組成如下：組分C2H6C2H4C2H2總和公斤分子數(shù)12.687.00.410018確定壓，操作溫度為-20℃，K為：KC2H6=3.25KC2H4=2.25KC2H4=0.3乙炔的回收率為0.9995求：〔1〕完成此任務(wù)所需的最小液氣比。取操作液氣比為最小液氣比1.83倍所需的理論板數(shù)。各組分的回收率和出塔尾氣組成。進(jìn)料為100公斤分子/小時(shí)，塔頂應(yīng)參加吸取劑丙酮的用量。2、氣體混合物中的SO2用水吸取，此時(shí)水溶液中發(fā)生如下電離過(guò)程：SO2+H2OH++HSO320oC，常壓操作。試求：當(dāng)氣相中SO2的mol分率0.04SO2kgSO2/m3。上述電離過(guò)程的平衡常數(shù)為[][][]KHHSOSOkmolm==×+??3221710.3/m)，20oC時(shí)SO2HatmKmolSO206133=./(/3、一級(jí)不行逆反響的化學(xué)吸取過(guò)程。k1=10-4m/s，DL=1.5×10-9m2/s〔1〕反響速度常數(shù)k1*高于什么值時(shí)，將在液膜中進(jìn)展快速反響過(guò)程；k1*低于什么值時(shí)，將在液流主體中發(fā)生慢反響？假設(shè)k1*=0.1S-1，試問(wèn)液相主體體積與液膜體積之比α1大于多少，反響方能在液相主體中完成？假設(shè)α1=30，k1*=0.2S-1β多大。4、計(jì)算25oC時(shí)，用濃度為0.8Kmol/m3的NaOH溶液吸取CO2的速率NA。k1=2×10-4m/s，CO2CO2分壓pA=105Pa，集中系數(shù)DAL=DBL=1.5×10-9，kg=3×10-2Kmol/(m2.s.atm)，反應(yīng)速率常數(shù)k*2=8800m3/Kmol.S〔提示：計(jì)算時(shí)可首先假設(shè)CAi=pA/HA，再校正〕。HPaKmolCO23106=×/(/)m35、某易溶于水的氣體A的亨利系數(shù)HA=0.5atm/mole分率，難溶于水的氣體B的亨利系數(shù)HB=50000atm/mole分率。溶液的mole密度CM=55.6Kmol/m3假設(shè)是物理吸取，分別計(jì)算這兩種氣體的氣膜和液膜阻力之比。此時(shí)，k1=10-3cm/s，kg=1.67×10-5mol/(cm2.s.atm)。試分析對(duì)于哪一種氣體應(yīng)用快速反響的化學(xué)吸取增加作用會(huì)更大些。6、空氣中含有有害雜質(zhì) A需要除去，要求其含量由 0.1%減至%(molCB=0.8Kmol/m3即〔0.8N〕的強(qiáng)酸溶液進(jìn)展吸取。DAL=DBLkAL=kBL，反響為瞬間反響：A+B→P試計(jì)算逆流吸取的填料層高度。7、用純水吸取混合氣體中的組分A。氣體中A的濃度為0.01，L/G10P=3.039×105Pa，當(dāng)t＝10℃，HA＝2.453Mpa，尾氣中A的濃度到達(dá)0.001。當(dāng)t＝30℃，HA＝4.852Mpa問(wèn)：用30℃水吸取時(shí)尾氣中A的含量為多少？思考題氣液相平衡系統(tǒng)分幾類？各類相應(yīng)的Ki的計(jì)算式怎樣？工程計(jì)算中求取相平衡常數(shù)的常用途徑有哪兩條？各自的Ki計(jì)算式怎樣？應(yīng)用狀態(tài)方程計(jì)算和的方程一樣，那么如何確定算得的結(jié)果是和？Li?Vi?Li?Vi?4．現(xiàn)有乙烷，丙烷和異丁烷組成的三元混合物，承受SRK狀態(tài)方程計(jì)算它們的相平衡常數(shù)Ki,試問(wèn)需要查取哪些根底數(shù)據(jù)才能計(jì)算它們的Ki?5．現(xiàn)有乙醇，水，正丙烷組成的三元混合物，承受Wilson活度系數(shù)和Virial方程計(jì)算氣相逸度系數(shù)，試問(wèn)需要查取哪些根底數(shù)據(jù)才能計(jì)算它們的Ki？6．何謂真實(shí)氣體的抱負(fù)溶液？當(dāng)氣液兩相均可作為抱負(fù)溶液處理時(shí)，Ki取決于哪些因素？7．以局部組成概念為根底的活度系數(shù)方程用來(lái)估量多元系的氣液平衡，比起Whol型一類方程有哪些優(yōu)點(diǎn)？8．教材介紹的泡點(diǎn)計(jì)算的框圖用來(lái)計(jì)算壓力不格外高系統(tǒng)泡點(diǎn)格外有效，試分析緣由。9．如何比較簡(jiǎn)潔地判別一個(gè)混合物狀態(tài)？試歸納相態(tài)判別的關(guān)系式。10.等溫閃蒸計(jì)算機(jī)的計(jì)算，承受目標(biāo)函數(shù)何迭代變量是什么？用它們有什么優(yōu)點(diǎn)？ 11．構(gòu)成一個(gè)計(jì)算機(jī)計(jì)算的要點(diǎn)是什么？試以Wang－Hanke法為例進(jìn)展剖析并由此說(shuō)明算法的局限性。試推導(dǎo)多級(jí)分別過(guò)程的MESH方程組。三對(duì)角線的BP法何SR法的框圖怎樣？?jī)煞ǜ髯赃m用的物系是哪些？精餾塔的操作壓力的上，下限各由什么因素打算？增大操作壓力對(duì)分別效果和能耗有何影響？何謂關(guān)鍵組分？精餾分別的多元混合物可能含有哪些組分？A，B，C，D〔以揮發(fā)度遞減次序排列〕四組分組成的料液參加精餾塔中進(jìn)展分別。試對(duì)A，B:B，C或C，D是輕重關(guān)鍵組分時(shí)，塔在R下操作時(shí)塔中的恒沸區(qū)位置進(jìn)展分析。由于什么組分的變化而引起恒濃區(qū)位置的變化？m17．估算精餾塔塔頂和塔底產(chǎn)品的量和組成有哪兩種方法？各自的根本假定有哪些？18s/12α〔2－153〕，說(shuō)明萃取精餾中溶液的作用。假設(shè)原料中兩組分的相對(duì)揮發(fā)度格外接近1，靠參加溶劑的什么作用才可能使s/12α較大地偏離1？19．何為萃取精餾溶液劑的選擇性？其值是否肯定要大于1？20．萃取精餾捷算法計(jì)算溶劑用量，回流比與理論級(jí)數(shù)的假定有哪些？21．推測(cè)壓強(qiáng)不高時(shí)物系恒沸點(diǎn)的根本關(guān)系式怎樣？一般兩組分的沸點(diǎn)差在什么范圍內(nèi)才能形成恒沸物？如何判別計(jì)算得到的恒沸物是最低恒沸的，還是最高恒沸的？22．分別畫出恒沸精餾塔塔頂產(chǎn)物是三元非均相恒沸物和兩元均相恒沸物的流程。23．打算恒沸精餾塔塔頂和塔底產(chǎn)物的根本原則有哪幾條？AIChE的效率估算法是如何計(jì)及這些差異的？哪些差異尚未考慮到？玻璃Oldshaw篩板塔測(cè)得的板效率與工業(yè)規(guī)模大塔的什么效率在什么條件下相當(dāng)？一般此測(cè)得的效率比大塔的效率大還是小？為什么？板效率隨塔徑如何變化？請(qǐng)說(shuō)明變化的緣由。試分析精餾正負(fù)系統(tǒng)的適宜工況？28．N和N間如何換算？在什么條件才相等？TOG29．化學(xué)反響是如何影響吸取相平衡的？當(dāng)物理溶解量可以無(wú)視時(shí)，化學(xué)吸取相平衡有何特點(diǎn)？30．化學(xué)吸取速率式中增加因子有哪兩種定義？β＝1時(shí)，吸取速率是否有所增加？31Na＝βk1〔C－C〕溶質(zhì)AAi1Aβ倍？32．化學(xué)吸取促使傳質(zhì)速率增大的緣由是什么？對(duì)于氣膜掌握物系還是液膜掌握物系其增加作用更大？33．如何判別不行逆瞬時(shí)反響是氣膜掌握還是雙膜掌握？各自的吸取速率式怎樣？34．歸納教材中爭(zhēng)論的三類不行逆反響化學(xué)吸取速率式，并畫出相應(yīng)的溶質(zhì)在氣、液兩相中的濃度分布線。35．一級(jí)不行逆反響的化學(xué)吸取，當(dāng)反響為快反響和慢反響時(shí)相