化工分离工程Ⅰ期末复习题库及答案.doc

分离工程复习题库设 物料衡算式：(1) 相平衡关系式：(2)...(3) 将（3）代入（1） 整理：(4) 将（2）代入（1） 整理...(5) 第五部分 计算题 1.已知某乙烷塔，塔操作压力为28.8标准大气压，塔顶采用全凝器，并经分析得塔顶产品组成为 组 分 甲烷a. 乙烷b. 丙烷c. 异丁烷d. 总合 组成xiD 1.48 88 10.16 0.36 100%（摩尔分数） 求塔顶温度。 解：设t=20℃，p=28.8MPa=2917kPa2-1a得： K1=5.4，K2=1.2， K3=0.37， K4=0.18p=2917kPa，查图2-1a得t=22℃： K1=5.6，K2=1.24， K3=0.38， K4=0.1922℃。 2.要求在常压下分离环己烷a.（沸点80.8℃）和苯b.（沸点80.2℃），它们的恒沸组成为苯0.502（摩尔分数），共沸点77.4℃，现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精馏，丙酮与环己烷形成恒沸物，共沸组成为0.60（环己烷摩尔分数），若希望得到几乎纯净的苯，试计算： ①所需恒沸剂量。 ②塔顶、塔釜馏出物量各为多少。（以100kmol/h进料计） 解：以100kmol/h进料为基准，设丙酮恒沸剂的用量为Skg，恰好与料液中的环己烷组成恒沸物，进料量和塔顶恒沸物的量和组成分别为。 对环己烷作物料平衡 ； 恒沸剂S的用量为 由于塔釜希望得到几乎纯净的苯， 3.已知A、Bp=760mmhg下所形成的均相恒沸物的组成XA=0.65 （摩尔分率），在恒沸温度下纯A组分的饱和蒸汽压电效应507mmhg，纯B组分的饱和蒸气压为137mmhg求： a.在恒沸组成条件下的活度系数。 b.该恒沸物是最低温度恒沸物还是最高温度恒沸物？为什么？ 解:a.均相恒沸物的特点 b.该恒沸物是正偏差最温度的恒沸物，因为两组分得活度系数皆为大于1，故一定是正偏差物系。 4.已知某液体混合物中各组分的汽液平衡常数与温度的关系如下： 组分 组成zi（mol%） Ki (t的单位为℃) C3 0.23 C4 0.45 C5 0.32 上述混合物若温度为77℃，试分析是否有液相存在。 解:混合物温度77℃时； KC3=-0.75+0.06·77=3.87 KC4=0.884 KC5=0.6 ∑Kixi=3.87·0.23+0.884·0.56+0.6·0.33=1.5831 即∑yi/ki=0.23/3.87+0.56/0.884+0.33/0.6=1.771 即∑yi/ki1,TTD 混合物处于两相区，固有液相存在 5.分离苯(B)、甲苯(T)和异丙苯(C)的精馏塔，塔顶采用全凝器。假设为恒摩尔流。相对挥发度αBT =2.5，αTT =1.0，αCT =0.21yB =0.35(mol)，yT =0.20，yC =0.45。回流比L/D =1.7xB =0.24(mol)，xT =0.18，xC =0.582板的上升蒸汽组成。 解:根据精馏段物料衡算 V=L+D 又有L/D=1.7 L/V=1.7/2.7=0.630 根据精馏段操作线方程 y=L/V xi,j+D/V xi,d=L/V xi,j+(1-L/V)xi,d xD,B=0.537，D,T=0.234，D,C=0.229 进料板上第一块板上升蒸汽组成为yi,j=αixi,j/∑αi,j ·xi,j yb=0.6653，yT=0.1996, yc=0.1351 b=0.74,xT=0.18,xc=0.08 进料板上第二快板上升蒸汽组成为 yB=0.904,yT=0.088，yC=0.008 20块板的塔中用烃油吸收含85%乙烷，10%丙烷和5%正丁烷（摩尔百分率）的气体，采用的油气比为1:1，该塔处理的气体量为100kmol/h，操作压力为3大气压。若全塔效率按25%计，试求：（1）平均温度为多少，才能回收90%的丁烷；（2）组份的平衡常数；（3）吸收因子、吸收率；（4）尾气的组成。 操作条件下各组分的平衡常数如下： 乙烷 k=0.13333t+5.46667；丙烷 k=0.06667+1.3333；正丁烷 k=0.02857t+0.08571(t的单位为℃) 解：（1）温度 N理=N实.η=20×25%=5 解得t=26.09°C 各组分的平衡常数 吸收因子、吸收率 以乙烷为例 其他组分的计算结果见表 尾气的组成见表： 组分 吸收因子A 吸收率 尾气量 尾气组成 乙烷 85 0.112 0.112