華東理工大學(xué)分離工程習(xí)題2019

華東理工大學(xué)分離工程習(xí)題2019分離工程習(xí)題2019SectionA多組分精餾A-1、由苯(1)、甲苯(2)和二甲苯(3)組成的三元混合物，常壓下精餾分離。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0.9900.0100塔底產(chǎn)品0.0070.59180.4012進(jìn)料0.5000.3000.200試用修正常數(shù)法計算：（1）塔釜溫度（泡點(diǎn)）。（2）塔頂分凝器溫度（露點(diǎn)）。(提示：塔頂和塔釜溫度初值都取90℃)。假設(shè)液相服從拉烏爾定律，汽相可作為理想氣體。三個組分的蒸汽壓分別用下列各式計算：KTmmHgpTpTpTpsisss)./(..ln)./(..ln)./(..ln045899336613901667535230960137163652512788900815321A-2、由乙醇(1)和異辛烷(2)組成的二元系，50℃無限稀釋下液相溶液的活度系數(shù)為17211.，8492.。試求:(1)用以上數(shù)據(jù)，計算VanLaar方程中A12和A21參數(shù)值；(2)利用VanLaar方程，計算常壓下摩爾分率x1=0.3時的泡點(diǎn)溫度和汽相組成y1。（建議采用修正常數(shù)法）汽相可以作為理想氣體，液相活度系數(shù)可由VanLaar方程計算。乙醇(1)和異辛烷(2)的Antoine方程分別為KTmmHgpTpTpsiss,)./(..log)./(..log41552840125781189655031554044948210110A-3、組成為50%(mol分率)苯，25%甲苯和25%對二甲苯的100kmol混合物，在120kPa和110℃下是否能夠進(jìn)行閃蒸？如果能閃蒸，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。各組分蒸汽壓按下式計算（sip單位Pa，溫度單位為K）：苯：36525127887936201...lnTpS甲苯：67535230969065202...lnTpS對二甲苯：8457653346981203...lnTpS（提示：汽化率初值e1=0.5，用牛頓切線法迭代計算，|G(e)|<0.005視為收斂）A-4、烴類混合物進(jìn)精餾塔進(jìn)行分離，其進(jìn)料量取100kmol/h，組成如下表所示：組分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8nC4H10mol%0.822.99.3710.711.145.13要求：穩(wěn)定操作時，精餾塔塔頂餾出液中nC4H10摩爾分?jǐn)?shù)不大于0.005，塔釜?dú)堃褐蠧3H8摩爾分?jǐn)?shù)不大于0.003。采用清晰分割法，對塔頂和塔底產(chǎn)品的流量和組成估算。A-5、=0.33，CT求：A-6、（1（2SectionB特殊精餾B-1、某合成橡膠廠欲用萃取精餾分離丁烯－1(1)和丁二烯(2)，以乙腈作為萃取劑，料液量為100kmol/h，含丁烯－1為0.6，丁二烯為0.4（摩爾分率），露點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)塔。塔內(nèi)萃取劑濃度基本保持在xS=0.8。要求：塔釜液脫乙腈后丁二烯純度達(dá)99.5%；塔頂丁二烯濃度小于0.1%，乙腈含量小于0.12%，試計算萃取精餾所需的理論板數(shù)和萃取劑用量。已知：xS=0.8時，12/S=1.67，1S=19.2，2S=11.5，取R=1.5Rm。B-2、通過實(shí)驗測得，乙醇(1)─異辛烷(2)二元系溶液50℃時無限稀釋下活度系數(shù)為17211.，8492.。試求：(1)二元系Wilson方程中Λ12和Λ21參數(shù)值；(提示:計算Λ12和Λ21時，可以分別從0.1和0.25出發(fā))(2)此系統(tǒng)50℃下存在恒沸，恒沸點(diǎn)對應(yīng)的壓力多少，恒沸點(diǎn)組成如何？(液相為實(shí)際溶液，汽相為理想氣體)乙醇（1）和異辛烷（2）的Antoine方程分別為KTmmHgpTpTpsiss,)./(..log)./(..log41552840125781189655031554044948210110B-3、用恒沸精餾進(jìn)行分離某二元混合液。所選用的挾帶劑E與組分A形成最低恒沸物，從塔頂蒸出；通過全凝器；冷凝液部分作為回流，部分作為塔頂產(chǎn)品。設(shè)定塔頂冷凝器的冷卻水進(jìn)、出口溫度分別為33℃和43℃，要求冷凝器的有效溫差為8℃。試估算：（1）該塔的最小操作壓力；（2）塔頂恒沸物的組成。計算組分A和挾帶劑E的飽和蒸汽壓的Antoine方程如下：KTmmHgpTTpsiA)./(..pln)./(..lnsEs93354629406513165050632766752715汽相可以作為理想氣體。液相中，組分活度系數(shù)按下列方程估算：225151AEAxx.ln.lnEB-4、用苯作恒沸劑分離乙醇與水的恒沸物，要求塔頂?shù)玫饺惴形锒椎媒萍円掖籍a(chǎn)品。試計算每小時處理1000kg原料時需加入的苯的最低量。恒沸物數(shù)據(jù)如下：恒沸組成(質(zhì)量分率)系統(tǒng)恒沸點(diǎn)/℃水乙醇苯乙醇-水78.174.096.0苯-乙醇-水64.867.418.574.1SectionC吸收C-1、用水吸收氣體混合物中SO2。吸收常壓操作，溫度20oC，氣相中SO2分壓0.08atm。SO2在水溶液中發(fā)生解離：SO2+H2OH++HSO3-該電離的平衡常數(shù)KHHSOSOkmolm32231710./。20oC時SO2溶解度常數(shù))/k/(.361302mmolatmHSO。試求：水中吸收的SO2總濃度（單位kgSO2/m3）。C-2、某易溶于水的氣體A的亨利系數(shù)HA=0.5atm/(mol分率)，難溶于水的氣體B的亨利系數(shù)HB=50000atm/(mol分率)。溶液的mol密度CM=55.6kmol/m3。（1）氣膜一側(cè)推動力用分壓差表示，液膜一側(cè)推動力用體積摩爾濃度之差表示；如果是物理吸收，分別計算氣體A和氣體B吸收過程中的氣膜和液膜阻力之比。此時，k1=10-3cm/s，kg=1.6710-5mol/(cm2.s.atm)。（2）試分析對于哪一種氣體應(yīng)用快速反應(yīng)的化學(xué)吸收增強(qiáng)作用會更大些。C-3、一級不可逆反應(yīng)的化學(xué)吸收。已知k1=10-4m/s，DL=1.510-9m2/s。試討論：（1）反應(yīng)速度常數(shù)k1*高于什么值時，吸收可視為快反應(yīng)，液膜中完成；k1*低于什么值時，吸收反應(yīng)為慢反應(yīng)，主要在液流主體中完成？（2）如果k1*=0.1s-1，試問液相主體體積與液膜體積之比L大于多少，反應(yīng)方能在液相主體中完成？（3）如果L=30，k1*=0.2s-1，求增強(qiáng)因子。C-4、計算25℃時，用濃度0.8kmol/m3的NaOH溶液吸收CO2的速率NA。已知k1=210-4m/s，CO2的溶解度常數(shù))//(361032mkmolPaHCO，氣相中CO2分壓pA=105Pa，擴(kuò)散系數(shù)DAL=DBL=1.510-9m2/s，kg=310-2kmol/(m2.s.atm)，反應(yīng)速率常數(shù)k*2=8800m3/(kmol.s)。（提示：計算時可首先假設(shè)CAi=pA/HA，再校正）。C-5、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0.02%(mol)。常壓吸收。試計算下列三種逆流吸收的填料層高度：（1）純水吸收，已知kga=32kmol/(m3.h.atm),kla=0.1(l/h)。A在純水中的溶解度常數(shù)HA=0.125atm/(kmol/m3)氣液兩相流率分別為L=63.5kmol/(m2.h)，G=9.1kmol/(m2.h)。液相的摩爾密度CM=56.1kmol/m3。（2）用CB=0.8kmol/m3的強(qiáng)酸溶液進(jìn)行吸收。已知DAL=DBL，kAL=kBL，反應(yīng)為瞬間反應(yīng)：A+B→P（3）用CB=0.128kmol/m3的強(qiáng)酸溶液進(jìn)行吸收。C-6、用正庚烷(純態(tài))吸收處理輕烴類氣體混合物：操作溫度-22℃，壓力37.4atm，原料氣總流量18900kmol/h，具體組成和各組分在操作溫度和壓力下的Ki值如下表所示。要求：通過10個理論級的逆流吸收，對進(jìn)料氣中乙烷的回收率達(dá)到50%。試計算：吸收劑正庚烷的流量及尾氣和富液中各組分分流率。組分進(jìn)料氣中摩爾分?jǐn)?shù)KiC10.9492.85C20.0420.36C30.0070.066nC40.0010.017nC50.0010.004C-7、某廠脫乙烷塔頂氣體組成如下：組分C2H6C2H4C2H2mol分率20.579.00.5用丙酮作吸收劑除去其中乙炔，操作壓力