化工传质分离工程课后习题答案.pdf

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1、目录第一章绪论.1第二章单级平衡过程.6第三章多组分精储和特殊精储.19第四章气体吸收.24第五章液液萃取.27第六章多组分多级分离的严格计算.28第七章吸附.34第八章结晶.35第九章膜分离.36第十章分离过程与设备的选择与放大.37第一章绪论1.列出5 种使用ESA和 5 种使用MSA的分离操作。答：属于ESA分离操作的有精微、萃取精微、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精微。属于MSA分离操作的有萃取精储、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精微塔才能分离时，就要考虑采用萃取精饵（MSA

2、）,但萃取精微需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介（ESA）方法。3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？1答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。4 .海水的渗透压由下式近似计算：n=R T C/M,式中C为溶解盐的浓度，g/c m3；M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.0 3 5 g/c n?的海水中制取纯水，M=3 1.5,操作温度为2 9 8 K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少k P a?答

3、：渗透压 T I=R T C/M =8.3 1 4 X 2 9 8 X0.0 3 5/3 1.5=2.7 5 3 k P a0所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.7 5 3 k P a o5 .假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：(1)总变更量数N v;(2)有关变更量的独立方程数N c；(3)设计变量数N i;(4)固定和可调设计变量数N x,N a；(5)对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3 股物流均视为单相物流，总变量数 N v=3(C+2)=3 c+6独立方程数N c物料衡算式C 个热量衡算式1个相平衡组成关系式C 个1个平衡温度等式1个平衡压力等式

4、共2c+3 个故设计变量N i=N v-N i=3 C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量N x=C+2,加上节流后的压力，共C+3 个可调设计变量N a=0解：(1)N v=3 (c+2)(2)N c 物 c能1相c2内在(P，T)2N c =2c+3(3)N i =N v-N c =c+3(4)N x u=(c+2)+1=c+3(5)N a u=c+3 -(c+3 )=0思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数N v=2(C+2)独立方程数N c：物料衡算式C个，热量衡算式1个，共C+1个设计变量数 N i=N v-N i=2C+4-(C+1 )=C+3固定设计变量N x:有

5、C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量N a：有06.满 足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：(1)设计变更量数是多少？-塔 顶产物(2)如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解：Nxu 进料 c+2压力 9c+11=7+11=18Nau 串级单元 1传热 1合计 2Nvu=Nxu+Nau=20附加变量：总理论板数。/7-2123456如NCCCCCC进 料,227K,2068kPaKmol/h1.054.467.6141.154.756.033.3*塔底产物7.附 图为热藕合精储系统，进料为三组分混合物，采出三个产品。确定该系统:(1)设计变量数;(2)指定一组合理的设计变量。解：N

6、xu 压力 N+M+1+1进料 c+2合计 N+M+c+4(c =3 )Nau 串级 6分配器 1侧线 3传热 2习题7附图310Nvu=N+M+3+4 =N+M+1 98.利用如附图所示的系统将某混合物分离成三个产品。试确定:（1）固定设计变量数和可调设计变量数;（2）指定一组合理的设计变更量解：Nxu 进料 c+2压力 N+M+1 +1 +1c+N+M+5W串级 4分配 1侧线 1一热 410M 宓全凝器9.采用单个精饵塔分离一个三组分习题14附图混合物为三个产品（见附图），试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解？如果不,你认为还应规定哪个（些）设计变量？解：NXU 进料 c+2压力 4

7、0+1+1c+4 4 =4 7N a1 13+1+1+2=7Nvu=544设计变量：回流比，偏出液流率。5第二章单级平衡过程1.计 算 在 0.1013MPa和 378.47K下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯三元系，当X1=0.3125,x2=0.2978,x3=0.3897时的K 值。汽相为理想气体,液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的Wilson方程参数。丸 口 4 1 =-1035.33;412 422=977.83几23 4 2 =442.15;4”九33=460.05213-2,=1510.14;4 3 一4 3 =7642.81(单位：J/mol)在T=37

8、8.47K时液相摩尔体积为：=100.91 xlO-3/n720/；片=117.55x1()3；片=136.69x10安托尼公式为：苯：In 斤=20.7936-2788.51/(7-52.36)；甲苯：In P；=20.9065-3096.52/(T-53.67)；对二甲 苯:In号=20.9891-3346.65/(7 57.84)；(P、：Pa;T:K)L解 1 ：由 Wilson 参数方程 A广-exp-(2.-%)/RTA？=-exp-(2)2-2,)/?117.55x10-3100.91 xlO-3exp-(-1035.33)/(8.314 x 378.47)=1.619L4 2

9、=今e X p-(%2 -几22)/&7 匕100.91x10-3117.55x10-3exp-(977.83)/(8.314 x 378.47)=0.629同理：Al3=0.838；A3I=1.244A23=1.010；A32=0.995由 Wilson 方程 In%=l-ln Z A/j-V JX/,=0.9184；y2=0.9718；/3=0.99306根据安托尼方程：P；=0.2 0 7 5 M P a ；=8.69 3 x l O4 P a ；P；=3.8 23 x l 04P o由式(2-3 8)计算得:K 1=1.8 8 ；K2=0.8 3 4 ；降=0.3 7 5如视为完全理想

10、系，根据式(2-3 6)计算得：K=2.0 4 8 ；K2=0.8 58 ；勺=0.3 7 7解 2：在 T=3 7 8.4 7 K 下苯：In P：=20.7 9 3 6-27 8 8.5 7(3 7 8.4 7 -52.3 6)；P1 =20 7.4 8 K p a甲苯：In P2 =20.9 0 65-3 0 9 6.52/(3 7 8.4 7 -53.67)；P；=8 6.9 3 K p a对二甲苯：I ng=20.9 8 9 1-3 3 4 6.65/(3 7 8.4 7-57.8 4)；/y=3 8.23 K p aW i l s o n方程参数求取%AVl qvc/12 -4 1

11、 Ai2=/e x p()：v R T10 0.9 1 x l O-3,-1 035.33、,=-e x p(-)=1.19 3117.55 x l O-3 8.3 14 x 3 7 8.4 7匕 z%12-几22、A21=ex p(L 一)二v R T117.55 x l O-3/9 7 7.8 3 、八=-e x p(-)=0.8 5410 0.9 1 x l O-3 8.3 14 x 3 7 8.4 7口2/几23 22 A23=；ex p(v f R T117.55 x l O-3/4 4 2.15、=-e x p(-)=0.7 4 7 213 6.69 x 10-3 卜 8.3 14

12、 x 3 7 8.4 7 32 e x p(-23 33：v f R T13 6.69 x 10-3 _ 4 60.0 5、4=-e x p(-)=1.3 4 6117.55 x l O-3 8.3 14 x 3 7 8.4 713=e xp(-)=13 尺 R T13 6.69 x 10 3/1510.14 、”二-r ex p(-)=0.4 5 71 0 0.9 1 x l O-3 8.3 1 4 x 3 7 8.4 7A31=ex p(1 3.)=v：R T1 3 6.6 9 x 1 0-3 ,-1 6 4 2.8 1 、=-ex p(-)=2.2 8 31 0 0.9 1 x 1 0-

13、3 F 8.3 1 4 x 3 7 8.4 7_ 1 A2 I，2+八 3 环3I n f =l-l n(X j +A1 2X2+ABX3)-(-X)+A12X2+A13X3 A2 1Xj+X2+A2 3X3 A3 1X1+A3 2X2+X3_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _0.3 1 2 5 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _0.3 1 2 5 +1.1 9 3 x 0.2 9 7 8 +0.4 5 7 x 0.3 8 9 7=l-I n(0.3 1 2 5 +1.1 9 3 x 0.2 9 7 8 +0.4 5 7 x 0 3 8 9 7)-(0.8

14、 5 4 x 0.2 9 7 8 2.2 8 3 x 0.3 8 9 7 、d-1-)0.8 5 4 x ().3 1 2 5 +0.2 9 7 8 +0.7 4 7 2 +0.3 8 9 7 2.2 8 3 x 0.3 1 2 5 +1.3 4 6 x 0.2 9 7 8 +0.3 8 9 7=-0.0 9 0 7 6八 二0.9 1 3 27In/;=1-ln(j|A?1+x2+x3 A23)-(-八124-八32%3_)X|+A1 2X2+A1 3X3 A2 1X1+x2+A2 3X3 八 31%十八32%2+”3=l-ln(0.3125 x 0.854+0.2978+0.7472 x

15、03897)-(0.2125x1.1930.3125+1.193x0.2978+0.457 x 0.38970.2978 0.3897x1.346、H-1-)0.854 x0.3125+0.2978+0.7472+0.3897 2.283 x 0.3125+1.346 x 0.2978+0.3897=0.01884=1.019In q=1-ln(Xj A31+X2 A,3+X3)-(-!-+-+-)X+Ai2X2+AI3X3 八 21 玉+1 2 +A23%3 A31X1 +A32X2+X3l-ln(0.3125 x 0.457+0.2987 x 1.346+0.3897)-(_ 0.3125

16、x0.457_0.3125+1.193 x 0.2978+0.457 x 0.38970.7472x0.2978 0.3897、H-1-)0.854 x 0.3125+0.2978+0.7472+0.3897 2.283 x0.3125+1.346 x 0.2978+0.3897=0.2431 q=1.2752故&=疗=.9132X207.4%OI 3=1.87K2=P%=L019 x86.9%0 3=0,8744K 3 J P%=12752x38.2%3=0,4813而完全理想系：&=207.4%=2.0483%=8 6.%3=0.8581a=尸=38.2%0 =0.37742.一液体混合物

17、的组成为：苯 0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在lOOkPa式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解 1：(1)平衡常数法：设 T=368K用安托尼公式得：产；=156.24女 尸。；P；=63.28kPa；=26.88kPa由式(2-36)得：K =1.562；K?=0.633；K3=0.269%=0.781；y2=0.158；y3=0.067；，=1.0068由于Zy L 0 i，表明所设温度偏高。由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-6 2)得：K；=&-=1.5 5 3 可得 T =3 6 7.7 8 K重 复 上 期

18、 版：K=1.5 5 3 ；月=0.6 2 8 4 ；&=0.2 6 6 7%=0.7 7 6 5 ；y2=0.1 5 1 1 ；=0.0 6 6 6 7 5 ；yi=1.0 0 0 3在温度为3 6 7.7 8 K时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7 7 6 5、甲苯 0.1 5 1 1、对二甲苯 0.0 6 6 6 7 5。(2)用相对挥发度法：设温度为3 6 8 K,取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的：zI 3=5.8 0 7 ；%3 =2.3 5 3 ；a33=1.0 0 0组分i苯甲苯(2)对二甲苯X巧0.5 00.2 50.2 51.0 0 0%5.8 0 72.3 5 3

19、1.0 0 02.9 0 3 5 0.5 8 8 30.2 5 0 03.7 4 1 8%,Xi0.7 7 6 0 0.1 5 7 20.0 6 6 81.0 0 0 0解2：平衡常数法。假设为完全理想系。设t=9 5 苯：I n =2 0.7 9 3 6 -2 7 8 8.5 /(9 5 +2 7 3.1 5 -5 2.3 6)=1 1.9 6 ；斤=1.5 6 9 x 1()5 4甲苯：I n 尸；=2 0.9 0 6 5-3 0 9 6.5 2/(9 5 +2 7 3.1 5-5 3.6 7)=1 1.0 6；P；=6.3 5 8 x 1()4&对二甲苯:I n 用=2 0.9 8 9

20、1 -3 3 4 6.6 5/(9 5 +2 7 3.1 5 -5 7.8 4)=1 0.2 0 4 ；P；=2.7 0 2 x I O”为K、=P%=1 5 6 9 x 1%、=1.5 6 9；K =0 =0.6 3 5 8K3=0%=0.2 7 0 2.I K,Xi=1.5 9 6 x 0.5 +0.2 7 0 2 x 0.2 5 +0.6 3 5 8 x 0.2 5 =1.0 1 1选苯为参考组分：A：*=L 5 6%o u =1.5 5 2；解得丁2=9 4.6 1 I n P；=1 1.0 5；P；=6.2 8 1 x 1()4 P a=1 0.1 9；4=2.6 6 5 4 x 1

21、 O 4&.降=0.6 2 8 1 K3=0.2 6 6 59X KiXj=1.5 5 2 X 0.5 +0.6 2 8 1 x 0.2 5 +0.2 6 6 5 x 0.2 5 =0.9 9 9 7 1故泡点温度为9 4.6 T C,且月=1.5 5 2 x 0.5 =0.7 7 6；为=0.6 2 8 1 x 0.2 5 =0.1 5 7；%=0.2 6 6 5 x 0.2 5 =0.0 6 7(2)相对挥发度法设 t=9 5 ,同上求得K|=1.5 6 9,/C2=0.6 3 5 8,/C3=0.2 7 0 2.21 3=5.8 0 7 a,3 =2.3 5 3 =1.X aixi=5.

22、8 0 7 x 0.5 +2.3 5 3 x 0.2 5 +1 x 0.2 5 =3.7 4 ajxi 5.8 0 7 x 0.5 2.3 5 3 x 0.2 5 1 x 0.2 5 .L-L-=-+-+-=io 3.7 4 3.7 4 3.7 4故泡点温度为9 5 ,且 5.807)0.5=0 7 7 6；1 3.7 42.3 5 3 x 0.2 53.7 4为=0.1 5 7%=a=0.0 6 7.3 3.7 43.一燃类混合物含甲烷5%(m o l),乙烷1 0%,丙烷3 0%及异丁烷5 5%,试求混合物在2 5 c时的泡点压力和露点压力。解1：因为各组分都是烷烧，所以汽、液相均可以看成

23、理想溶液，储值只取决于温度和压力。可使用煌类的P-T-K图。泡点压力的计算：7 5 3 4 8假设P=2.0 M P a,因T=2 5 ,查图求K,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _组分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷X,0.0 50.1 00.3 00.5 51.0 0(8.51.80.5 70.2 6K=0.4 2 50.1 80.1 7 10.1 4 30.9 1 9(巧=0.9 1 9 1.0 0,说明压力偏高，1 苴设 P=0.5 6 M P ao,薪i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)X0.0 50.1 00.3 00.5 51

24、.0 0K,2 7.85.3 81.6 90.6 8X：=%0.0 0 1 80.0 1 8 60.1 7 7 50.8 0 8 81.0 0 6解 2：(1)求泡点压力：设 P i=1 0 0 0 K P a,由 2 5,l O O O K P a,查 P-T-K 列线图得(=1 6.5 K 2=3.2%=1.0 0=0 4 3所以 Z 兄=0.0 5 x 1 6.5+0.1 x 3.2 4-0.3 x 1.0 +0.5 5 x 0.4 3 =1.6 8 1选异丁烷为参考组分%=3%.907=.2 8 2,查得 P=1 7 7 1 K P a在此条件下求得Z%=1。2。1，继续调整=8 2

25、8%0 2=0.2 7 9 ,查得 P=1 8 0 0 K P a求得：=1.0 0 1 2 1，故混合物在2 5 0 c的泡点压力为1 8 0 0 K P a序号组分X jl O O O K P a2 0 0 0 K P a1 7 7 0 K P a1 8 0 0 K P aK,%K：%Kj%K：%1甲烷0.0 5 1 6.5 0.8 2 5 8.40.4 29.60.4 89.40.4 72乙烷0.1 0 3.20.3 21.7 50.1 7 5 1.9 50.1 9 5 1.9 20.1 9 23丙烷0.3 0 1.00.3 00.5 70.1 7 1 0.6 30.1 8 9 0.6

26、20.1 8 64异 烷0.5 5 0.4 3 0.2 40.2 5 6 0.1 4 1 0.2 8 5 0.1 5 7 0.2 7 9 0.1 5 3y1.0 01.6 80.9 0 71.0 0 1(2)求露点压力设 P,=1 0 0 0 K P a,由 2 5 ,l O O O K P a,查 P-T-K 列线图得&(=1 6.5 K2=3.2%=1.0 0=0.4 3所以、，=Z%=0%.5+%.2 +0 5%4 3 =L 6 1 4选异丁烷为参考组分K.,=K.-Y x,=0.4 3 x 1.6 1 4 =0.6 9 4由2 5,K 4 2 =0.6 9 4 查得P=5 6 0 K

27、P a,查得各组分的K/直1 1求得 ,=0.9 9 0工1故混合物在25时的露点压力为5 6 0 K P a序号组成组成l O O O K P a5 6 0 K P aK,Kj巧1甲烷0.0 51 6.5 0.0 0 3 2 7.50.0 0 22乙烷0.1 03.20.0 3 1 5.2 00.0 1 93丙烷0.3 01.00.3 01.7 00.1 7 64异丁烷0.5 50.4 3 1.2 80.6 9 4 0.7 9 3y1.6 1 40.9 9 04.含 有8 0%(m o l)醋酸乙酯(A)和2 0%乙醇(E)的二元物系，液相活度系数用V anL aar方程计算，A =0.1

28、4 4,4广0.1 7 0。试计算在1 0 1.3 k P a压力下的泡点温度和露点温度。安托尼方程为：醋酸乙酯：I n P；=2 1.0 4 4 4-2 7 9 0.5%_ 5 7 3 8 0 3.9%、/(T-41.68)解1:泡点温度此时 xA=0.8 ,xE=0.2坨 心=y=z1 +Aa e Xa 1 1,-EAXE J IyA=1.0 0 7 5I n y=-=0.1 4 40.1 4 4 x 0.8 A+-.0.1 7 0 x 0.2；0.1 7 01 +I、AEXA)IYE=l 1 0 6 7设 T=3 5 0 KIn PAS=2 1.0 4 4 4-2 7 9 S 5,PAS

29、=1 0 0 2 7 1 P aI n P j =2 3.8 0 4 7-3 8 0 3.夕PES=9 5 5 0 5 P”KA=0.9 9 7 24 P0.1 7 0 x 0,2?+0.1 4 4 x 0.8 JY-5 7.1 5)=1L516-4 1.6 8)=11-466912yrPrKF=1.0 4 3 4PKixi=KAXA+KEXE=0.9 9 7 2 x 0.8 +1.0 4 3 4 x 0.2 =1.0 0 6 4E i所以泡点温度为3 5 0 K o露点温度此时以=0.8,yE=0.2设 T=3 5 0 K,nPAs=2 1.0 4 4 4-2 7 9 0.5%_ 5 7 =

30、1 1.5 1 6PAS=1 0 0 2 7 1 P ain PES=2 3.8 0 4 7 3 8 0 3.%,_ =1 1.4 6 6 9PES=9 5 5 0 5 P a设 7A=1，YE=1K.=0.9 8 9 8 4A PK.=0.9 4 2 7 9 Px,=0.8 0 8 2以xF=2=0.2 1 2 1KE_ A.f _ 0.1 4 4 _ C C C Q C 4)0 8 1EA2 r 1 0.1 4 4 X 0.8 0 8 2 1+0.1 7 0 x 0.2 1 2 1)0.1 7 0j +EAXE、A EXA y1 0 4 2_ L O O2+0.1 7 0 x 0.2 1

31、2 1)1+0.1 4 4 x 0.8 0 8 2 J81X100271=0 Q Q 7 R 5P1 0 1 3 0 013小P1.1 0 4 2 x 9 5 5 0 5 =L041Q31 0 1 3 0 0X A =7+7=0.8 0 1 7+0.1 9 2 1 =0.9 9 3 8 K.KA KE所以露点温度为3 5 0 K。解2：(1)计算活度系数:(A0.1 4 4 x 0.8/y7 b.i 7 x 0.2)0.1 4 40.0 0 7 5%=1.0 0 7 5I n%=1(1 +0 1 7=一-=0.1 0 1 3 71 2 (i _|_ 0.1 7 x 0.2/)2x 口 十 7

32、0.1 4 4 x 0 0AA%=1.1 0 7(2)计算泡点温度设 T=3 5 3.1 5 K(8 0)l n P；=2 1,0 4 4 4 -2 7 9 0.5 5ii5_57j5=11.617.K=1.1 0 9 7 x 1 0 5 4】*=2 3.8 0 4 7-3 8 0 8.9%3.1 5 _ 4 L 6 8 =l L 5 9 1 7.P =1.0 8 2 x 1()5 尸。rAP _ 1.0 0 7 5 x 1.1 0 9 7 x l O5P1.0 1 3 x l 051.1 0 3 7%以 1.1 0 7 x 1.0 8 2 x 1()51.0 1 3 x l 05=1.1 8

33、 2 1P.Z =1.1 0 3 7 x 0.8 +1.1 8 2 1 x 0.2 =1.1 1 9 4调整 K,1 2 =1 1 0 3%9 4 =0.9 8 5 9 7P 0.9 8 5 9 7 x l.0 1 3 x l 051.0 0 7 5=ex p(2 1.0 4 4 4-2 7 9 0.5T-5 7.1 5)14解得 T 2=3 4 9.6 5,即 T 2=7 6.5 0 I n =1 1.5 0 4I n%1 1.4 5 3降=0.9 8 5 7P：=9.9 1 x 1 0 4 反P；=9.4 1 7 5 x l O4 Pa/=1.0 2 8 8Z 3=0.9 8 5 7 x

34、0.8+1.0 2 8 8 x 0.2 =0.9 9 4 3 1故泡点温度为7 6.5(3)计算露点温度设 T=3 5 3.1 5 K(8 0)KA2=1.1 0 3 7 x 0.8 9 4 =0.9 8 6 7P MKA2P 0.9 8 6 7 x l.0 1 3 x IO5”-1.0 0 7 5=ex p(2 1.0 4 4 4-2 7 9 0.5T-5 7.1 5解得 T2=3 4 9.6 7 K(7 6.5 2)，I n U.5 0 5 P 1=9.9 2 x 1 O P aI n%1 1.4 5 4 P%=9.4 2 5 x 1 0 P aKEU3 0.9 8 6 61.0 1 31

35、.1 0 7 x 0.9 4 2 5 -=1.0 31.0 1 3y=%.9 8 6 6 +%.O 3 =1 005 1故露点温度为7 6.5 2 C5.设 有7个组分的混合物在规定温度和压力下进行闪蒸。用下面给定的K值和进料组成画出R a c h f o r d-R i c e闪蒸函数曲线图。的叫，（1一储）7 1 t r i +T（/C,-l）弘的间隔取0.1,并由图中估计出P的正确根值。组分1234567Z i0.007 9 0.13210.08 49 0.269 00.058 9 0.13210.3151Ki16.25.22.01.9 80.9 10.7 20.28解：计算过程如下表所

36、示:1234567215T=0-0.12008-0.55482-0.08490-0.263620.005300.038990.22687-0.7543T=0.1-0.04765-0.39072-0.07718-0.240090.005350.038050.24447-0.4678T=0.2-0.02972-0.30153-0.07075-0.220420.005400.039180.26504-0.3128%=0.3-0.02160-0.24550-0.06530-0.203730.005450.040380.28378-0.2009%=0.4-0.01696-0.20702-0.06064-

37、0.189380.005500.041650.31864-0.10825=0.5-0.01396-0.17897-0.05660-0.176930.005550.043010.35449-0.0234=0.6-0.01187-0.15762-0.05306-0.166010.005600.044460.399420.06095=0.7-0.01031-0.14082-0.04994-0.156360.005660.046010.457400.1516=0.8-0.00913-0.12725-0.04717-0.147770.005710.047670.535080.25715=0.9-0.00

38、818-0.11607-0.04468-0.140070.005770.049450.644520.3907T=1-0.00741-0.10670-0.04245-0.133140.005830.051370.810260.5778根据上表所得数据画图：由曲线图得：=0.5276.组 成 为 60%(mol)苯,25%甲苯和15%对二甲苯的lOOkmol液体混合物，在 10L3kPa和 100下闪蒸。试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。解：在373K下苯：In Pts=20.7936-2788.51/(T-52.36)P：=179.315kPaK、=1

39、.77甲苯：In区=20.9065 3096.52/(7 53.67)P；=13.834kPaK2=0.729对二甲苯：In舄$=20.981 3346.65/(7 57.84)P/3l.S95kPa0=0.315计算混合组分的泡点TB TB=364.076K计算混合组分的露点TD TD=377.83K1T/373-364.076 八公T.=-=O.OJ377.83-364.076/(T.)=Y -=0.040443八4 1 +V(K,-1)16z,（K,T）2 1 +比（&-1）2=-0.414%/（笔）/,（%）=0.7477/（T2）=-0.0024 0此时：x,=0.38,X2=0.3

40、135,X3=0.3074,L=74.77kmol；yi=0.6726,y2=0.2285,y3=0.0968,V=25.23kmol。7.用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重煌中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来的物料温度 811K,组成如下表。闪蒸罐操作条 件 下，各组分的K值：氢-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-0.004解：以氢为1，甲烷为2,苯为3,甲苯为4。总进料量为F=460kmol/h,幻=0.4348,Z2=04348,z3=0.1087?z4=0.0217又 Kl=80,K2=10,K3=0.01,K4=0.004由式(2-72)试差可

41、得：%=0.87,由式(2-68)计算得：y 1=0.4988,y2=0.4924,y3=0.008,y4=0.0008；V=400.2mol/ho111畜组分流率，mol/h氢200甲烷200茉50甲苯108.下图所示是一个精微塔的塔顶部分。图中以表示出总精微物的组成，其中10%(mol)作为汽相采出。若温度是311K,求回流罐所用压力。给出该温度和1379kPa 压力下的 K 值为：C2-2.7；C3-0.95；C4-0.34,并假设K 与压力成正比。解：由图中可知 zc2=0.10,ZC3=0.20,ZC4=0.70；p由题意知：Ki=&,%=0.1,1379 1由式(2-72)试差得：

42、P=2179kPao9.在 101.3kPa下，对组成为45%(摩尔)正己烷,25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。求泡点和露点温度将此混合物在101.3kPa下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度,两相的组成。17解：因为各组分都是烷妙，所以汽、液相均可看成理想溶液，K i只取决于温度和压力，可使用炫类的P-T-K图。泡点温度计算得：TB=8 6。露点温度计算得：TD=100O由式(2-76)求T的初值为93,查图求Ki组分正己烷正庚烷正辛烷Zi0.450.250.30Ki1.920.880.41（匕 T%1 +（匕-1）0.2836-0.0319-0.2511 低 厂 匕 、=0.000

43、6 X 0J1 +（Kj-1）所以闪蒸温度为93。由式(2-77)、(2-68)计算得:XC6=0.308,XC7=0.266,XC8=0.426yc6=0.591,yc7=0.234,ycg=0.175所以液相中含正己烷3 0.8%,正庚烷2 6.6%,正辛烷42.6%；汽相中含正己烷5 9.1%,正庚烷2 3.4%,正辛烷17.5%。18第三章多组分精储和特殊精福1.在一精微塔中分离苯(B),甲苯(T),二甲苯(X)和异丙苯(C)四元混合物。进料#200mol/h,进料组成ZB=0.2,ZT=0.1,zx=0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：aB,r=2.25

44、,a”=1.0,a=0.33,aCT=0.21 o规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%,甲苯在微出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。解：根据题意顶甲苯(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关键组分，则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。以重关键组分计算相对挥发度。aBc=22%2j 1071arc,%2i=4.762ax%.2 1 T RMO Ccc=1由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。Wc=200 X 0.4 X 0.998=79.846。/hDc=200 x 0.5-79.84=0A6kmol/hDT=200 x 0.3 x 0.995=59.1k

45、mol/h所以WT-200 x 0.3-59.7=0.3kmol/hlg%c 1g 4.762_ Nm DH=a tH*-由w,WH与6=3+叱求出非关键组分的分布=10.717-37 x-=7.8xl04苯：W 79.84，WB=O,=200 x0,2=40Kmol/hDx=5 7 147.37*6=n 056二甲苯：Wx 79.84,Dx+Wx=200 x 0,1=2019求得 x=1.06,匕=18.94,物料平衡结果见下表：组分XFiJXDi叱XWi苯(B)0.2400.39600甲苯(T)0.359.90.5920.30.003异丙苯(C)0.40.160.00279.840.806

46、z100.921.0099.081.002.在101.3Kpa压力下氯仿-甲醇系统的NR TL参数为：r12=8.9665J/moLr12=-0.83665J/mol,安托尼方程(pS：氯仿：I n P/12=0.3试确定共沸温度和共沸组成。Pa；T：K)2 0.8 6 6 0 -2696.7%_ 4 6.16)甲醇：I n P2 s =2 3.4 8 0 3 -3 6 2 6.5%?_ 3 4.2 9)解：设T为53.5C则 I n P；=2 0.8 6 6 0 -2 696,7%326.6 5 -4 6.16)I nP2 s =2 3.4 8 0 3 -362 6,5%32 6.6 5 -

47、3 4.2 9)P；=76990.1 P/=64595.6由 G j：=exp(-%产1?，aij=aaG12=exp(or12r12)=exp(0.3 x 8.9665)=0.06788G21=exp(-a21r21)=exp(0.3 x 0.8 3 6 5)=1.2852T A,2 7 2 1 G 21 7 1 2 G l2ln/i=x2-4-7-G-(X+X2G2I(X?+XG 2),J(-0.8 3 6 5)x 1.2 8 5 22 8.9 6 6 5 x 0.0 6 7 8 8二Q x 1 y|-_ 区-+-(-1-x-+-2)X 1.2 8 5 2 2(1-X)+0.0 6 7 8

48、 8 X/zJ -1.3 8 17 0.6 0 8 6(1-X-)7 7 7 +T 7 71 L 1-2 8 5 2 -0.2 8 5 2 xp2 (1-0.9 3 2 12 x1)2J_ 2 工2 G.+-2 1G 2 11(X2+XG 12)2 (X+X2G2 1)2 _2 8.9 6 6 5 X 0.0 6 7 8 8 2 0.8 3 6 5 x 1.2 8 5 2X 1|_(l 一 为+0.0 6 7 8 8XJ 2 +X+1.2 8 5 2(1-xT)220_ J-0.0 4 13 1-1.0 7 5 0 7(1-O.9 3 2 12 xi)2 +(1.2 8 5 2 -0.2 8

49、5 2 x1)2_P；7 6 9 9 0.1 八，l n/11-l n/?=ln-r=l n-=0.17 5 52 P；6 4 5 9 5.6求得 X=0.3 2九=1.2 0 9 2 /2=0.8 9 7 1Z X；九=x S/i+X2P2S/2=0.3 2 x 7 6 9 9 0.1 x 1.2 0 9 2 +0.6 8 x 6 4 5 9 5.6 x 0.8 9 7 1=6 9 19 5.9 8 Pa Y10 1.3 kPa设T为6 0 贝 U l n P：=2 0.8 6 6 0 -2696,7%333.15 _ 4 6.16)I n E =2 3.4 8 0 3 -3 6 2 6.5

50、%33.15 _ 3 4.2 9)P；=9 5 7 2 1.9 P；=8 4 5 9 9.9WE9 5 7 2 1.9-=0.12 3 58 4 5 9 9.9设T为5 6 则I n P；=20.8 6 6 0 -2 6 9 6.7 9/、7(3 2 9.15 -4 6.16)I n P；=2 3.4 8 0 3 -3 6 2 6.5 5/、7(3 2 9.15 -3 4.2 9)Pj=8 3 8 15.2 P；=7 17 5 9.3P；8 3 8 15.2 ”I n/,1-ln/7=ln-r=l n-=0.15 5 32 P/7 17 5 9.3当nyrln/2=0.15 5 3 时求得多=