中国石油大学(北京)化工原理下册题库.docx

石油大学（北京）化工学院化工原理（下册）题库计算题1、（15分）在一直径为1.2m的Mellepak 250Y规整填料吸收塔中，用清水吸收空气混合气中的SO2。吸收塔操作总压为101.3kpa, 温度为20 oC，入塔混合气的流量为1000m3/h, SO2的摩尔分率为0.09，要求SO2的回收率不低于98%，采用其汽相总体积传质系KYa=0.0524 kmol/(m.s)。该体系的相平衡方程为：ye=3.3x。试求：（1）推导传质单元数计算方程；（2）试证明：成立，其中为溶质的吸收率，m为相平衡常数；（3）最小溶剂用量，kgmol/h；（4）若实际溶剂用量为最小溶剂量的1.2倍，计算出塔水中SO2浓度（摩尔分率）；（5）计算传质单元数，传质单元高度及完成该分离任务所需的填料高度。证明：（1） ∵ Ye=mX ∴ ∵ X=Xa+V/L(Y-Ya) ∵ S= mV / L ∴ （2）证明：由全塔物料平衡 V（Yb-Ya）=L Xb 故 ( L/V ) = ( Yb-Ya ) / Xa 当溶剂用量最小时，Xbe = Yb/m 因此，( L/V )min = m (Yb-Ya) / Yb = m（3）V=V’(1-yb)==37.85kmol/h Yb=yb/(1- yb)=0.099 Ya=Yb(1-η)=0.099*(1-0.98)=0.00198 Xa=0 Lmin=V(yb-ya)/(yb/m-xa)=37.85*(0.099-0.00198)/(0.099/3.3-0)=122.4kmol/h（4）L=1.2Lmin=146.88kmol/h xb=V(yb-ya)/L+xa=37.85(0.099-0.00198)/146.88=0.025（5） S=mV/L=3.3*37.85/146.88=0.85 ＝ h=HOGNOG=14.15*0.178=2.52m2、（15分）一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240（NM3/hr），入塔气中含苯4%，出塔气中含苯0.8%（以上均为体积分率），进塔油不含苯，取L=1.4 Lmin,已知该体系相平衡关系为：Y*=0.126X，试求：溶质吸收率（2）Lmin及L (kmol/h)（3）求出塔组成Xb(kmol苯/kmol油)（4）求该吸收过程的对数平均推动力Ym（5）用解析法求NOG；（6）为了增大该塔液体喷淋量。采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L’为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。解：（1）=（Yb-Ya）/ Yb Ya≈ya Yb = yb / (1-yb) = 0.04 / (1- 0.04) = 0.0417 = ( 0.0417 - 0.008) / 0.0417 = 80.7% （2）G = 2240 / 22.4 = 100 kmol/h GB = 100 (1-0.04) = 96kmol/h (L/G)min = (Yb-Ya) / (Xb*-0) = (0.0417-0.008) / (0.0417/0.126-0)≈0.102 Lmin = 0.10296 =9.792kmol/h Ls = 1.4Lmin = 1.49.792 = 13.7 kmol/h （3）Ls/GB = (Yb-Ya) / (Xb-0) = 13.7/96 = 0.143 Xb = (0.0417-0.008) / (Ls/GB) = 0.24 （4）Yb = Yb-Yb* = 0.0417-0.1260.24 = 0.01146 Ym = (yb-ya) / ln(yb/ya) = (0.01146-0.008) / ln(0.01146/0.008) = 0.00963 （5）S=mV/L=0.126*96/13.7=0.883 （6）部分循环，入口液量为（L＋L’），入塔浓度为Xa’，在最大L’下，Xa’处在最大。 (Ls/GB)max = (0.0417-0.008) / (Xb-Xa’) Xa’ = Ya/0.126 = 0.008/0.126 = 0.0635 ∴ ((Ls+Ls’)/GB)max = (0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191 ∴ Ls’ max=0.19196-13.7=4.64kmol/hL’max=Ls’max/(1-Xb)=4.64/(1-0.24)=6.1kmol/h3、（20分）在一座逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，用纯矿物油吸收混合气中的溶质，已知进口混合气中溶质的含量为0.015（摩尔分率），吸收率为85%，操作条件下的平衡关系Y*=0.5X。试求：（1）出口矿物油中溶质的最大浓度和最小液气比；（2）取吸收剂用量为最小