《化工原理Ⅱ》计算题.docx

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1、石油大学（北京）化工学院化工原理（下册）题库三、计算题1、（15分）在始终径为1.2m的MenePak250Y规整填料吸取塔中，用清水吸取空气混合气中的So2。吸取塔操作总压为101.3kpa,温度为20C,入塔混合气的流量为100Om3h,S（的摩尔分率为0.09,要求SO?的回收率不低于98%,承受其汽相总体积传质系Ka=0.0524kmol（m.s）o该体系的相平衡方程为：y3.3x。试求：（1）推导传质单元数计算方程；12）试证明：O=mn成立，其中为溶质的吸取率，m为相平衡常数；Vmin（3）最小溶剂用量，kgmol/h；（4）假设实际溶剂用量为最小溶剂量的1.2倍，计算出塔水中SO

2、2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别任务所r需的填料高度。证明：N=出dYYe=mX=ftdVX=Xa+VL（Y-Ya）OGY-YY-JnX=J力dLVS=mV/LaY-mX（Y-Y）I1丫(17)产一dY=JWr)=Vv,nVJS(i-S)K(I-S)+(sr-Y-l(Y-Y-mXa一-S二Hr与旷工百击，声.=.c1川bamXaaa*N=1-5ogJZTZV(2)证明：由全塔物料平衡V(Yb-Ya)=LXb(LV)=(Yb-Ya)Xa当溶剂用量最小时，Xbe=YbZm因此，(L/V)min=m(YYa)/Yb=mnV=V(l-yb)=1273q_09)=37.

3、85kmolh273+20*22.4Yb=yb(l-yb)=0.099Ya=Yb(l-)=0.099*(1-0.98)=0.00198Xa=O1.min=V(yb-ya)(ybm-xa)=37.85*(0.099-0.00198)/(0.099/3.3-0)=122.4kmolhL=1.2Lmin=146.88kmolhxb=V(yb-ya)L+xa=37.85(0.099-0.00198)/146.88=0.025(5)1()丫-?X1S=mVL=3.3*37.85146.88=0.85中匚W-S厂祝+11/(1-0.85)0.099+0.85=14.15H=V=37.85/3600=0.1

4、78m1-0.85Loooi98IMKa.0.0524*0.785*12h=HnrNnr=14.15*0.178=2.52mOUCKj2、(15分)一座油吸取煤气中苯的吸取塔，煤气流量为2240(NM3hr),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=1.4Lmin,该体系相平衡关系为:Y*=0.126X,试求:(1)溶质吸取率(2)Lmin及L(kmolh)2(3)求出塔组成XJkmol苯kmol油)(4)求该吸取过程的对数平均推动力AYm(3) (5)用解析法求Nog；(4) (6)为了增大该塔液体喷淋量。承受局部循环流程，在保证原吸取率的状况下，最大

5、循环量U为多少，并画出无局部循环和有局部循环时两种状况下的操作线。解=(Yb-Ya)/YbayaYb=yb(i-yb)=.04(i-0.04)=0.04i7=(0.0417-0.008)/0.0417=80.7%2G=2240/22.4=100kmol/hGb=100(1-0.04)=96kmolh(3) (LG)min=(Yb-Ya)/(X-0)=(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)0.102(4) 1.min=0.10296=9.792kmolh(5) 1.s=1.4Lmin=1.49.792=13.7kmol/h(6) 1.sG=(Yb-Ya)(Xb-0)=13

6、.7/96=0.143Xb=(0.0417-0.008)(LsGb)=0.24(7) Y=Y,-Y*=0.0417-0.1260.24=0.01146DDDYm=(yb-ya)/ln(ybya)=(0.01146-0.008)/ln(0.01146/0.008)=0.00963(6)局部循环,S=mVL=0.126*96/13.7=0.883NoG=1111r(-S)嚏“+s1.丫J1，)0.04173.42Inl1-0.883,+0.8831-0.883L0.008J入口液量为(L+U),入塔浓度为Xa,在最大U下，X；处在最大。(LsG)max=(0.0417-0.008)/(Xb-Xa)

7、X/=Y/0.126=0.008/0.126=0.0635aa(Ls+Ls,)G)max=(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191Ls,max=0.19196-13.7=4.64kmolh1.,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取塔中，用纯矿物油吸取混合气中的溶质，进口混合气中溶质的含量为0.015(摩尔分率)，吸取率为85%,操作条件下的平衡关系Y*=0.5Xo试求：(1)出口矿物油中溶质的最大浓度和最小液气比；(2)取吸取剂用量为最小溶剂用量的3倍时，用解析法求Nog;(3

8、)求该吸取过程的气相总对数平均传质推动力AYm；4)气体总传质单元高度为Im时，求填料层高度；(5)为了增大该塔液体喷淋量，承受出塔液体局部循环流程。在保证原吸取率的状况下，假设气相流量为，那么最大循环量。为多少，并画出无局部循环和有局部循环时两种状况下的操作线。解：(1)=(Yb-Ya)/YbYbpyb=O015Ya=Yb(l-)=0.015/(1-0.85)=0.00225由平衡关系可知：出口矿物油中溶质最大浓度为Xl*=Ybm=0.015/0.5=0.03(2) (LG)min=(Yb-Ya)/(Xb*-0)=(0.015-0.00225)/(0.03-0)=0.425(3) 1.sG=

9、3(LG)min=3*0.425=1.275S=mGL=0.51.275=0.392(4) Xb=(Yb-Ya)(LG)=(0.015-0.00225)/1.275=0.01Yb=Yb-mXb=0.015-0.5x0.01=0.01AYa=Ya-mXa=0225Ym=(yb-ya)/ln(ybya)=(0.01-0.00225)/ln(0.01/0.00225)=0.0052(5) Hoc=Imh=HOGNOG=2.45m(5)局部循环，入口液量为(L+L,),入塔浓度X在最大U下，X；与Ya呈相平衡。吸取率不变，即YyYaXb保持不变。X=Ya0,5=0,00225/0,5=0,0045/.

10、(LS+Ls)/GB)max=(Yb-Ya)/(Xb-Xa)=(0.015-0.00225)/(0.01-0.0045)=2.32.*.Ls,max=(Ls+Ls,)/GB)max-(Ls/GB)*Gb=(2.32-1.275)100=104.5kmolh4、(20分)某逆流操作的填料吸取塔中，用清水吸取氨一空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度为y=0.01(摩尔分率)，吸取率为90%,气液相平衡关系为y=0.9xo在此条件下，试求：(1)溶液最大出口浓度；(2)最小液气比；(3)取吸取剂用量为最小吸取剂用量的2倍时，传质单元数为多少？(4)传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？解：(1

11、)y1=0.0in=0.90y2=yl(l-n)=0.01(1-0.9)=0.001x2=0x1,=y10.9=0.010.9=0.0111(2)(LV)min=(y1-y2)(x1w-x2)=(0.01-0.001)/(0.0111-0)=0.811(3LV=2(LV)min=2*0.811=1.62x1=(y1-y2)(LV)+x2=(0.01-0.001)/1.62=0.00556y2*=0y1*=0.9*0.00556=0.005ym=(y1-y2)ln(yj/y2)=(0.01-0.005)-(0.001-0)ln(0.01-0.005)/0.001=0.0025Noc=(yl-y2

12、)/yn=(0.01-0.001)/0.0025=3.64h=HOGNOG=0.5*3.6=1.8m5、110分)试证明吸取塔填料层高度计算过程中所用到的液相总传质单元数解析式：1 /Y-mx1N=ln94)人+AoOLfy1.bB证明：NdXe=YmOLxX-Xte，=JX,.Y=LV(X-Xb)+YbFXmdX,:A=LmV-jo-t(X-X)-k-XmVbm工1(Y-mXlN=Iri1-Ah&+A1OLI-A1Y-mXJ6、(20分)在一逆流量料破取塔内，用三乙醇胺水溶液吸取汽相中的HS,进塔气相中HS的含量为2.91%(体积乐下同)，要求HS的回收率不低于99%,操相温度为27,定力为

13、1atm。进塔为颖溶剂，出塔溶剂中HS浮度为0.013kmol(HS)kmol(溶剂)，塔内惰性气流速为0.015kmol(m2s),体系的相平衡关系为：Y*=2X1(1)试求最小液气比和实际操作的液气比。(2)假设Pall(鲍尔)环在该体系中的气相总体积传质系数为0.000395kml(,试求到达该生产要求所需要的填料高度。(3)假设承受浮阀塔板,共需要25层才能够到达该分别要求，试求浮阀塔板在该体系中的全塔效率。(4)试计算Pall环填料的等板高度HETP。解：(1)y=乙=0.0291=0.03b-y1-0.0291VH2S的回收率不减于99%Y=Y(If=0.03(l-0.99)=0.

14、0003Vy=2x在卜浓度下近似可表示为Y=2X并且Y=0.03bX=Y/m=0.03/2=0.015beb进塔为颖溶剂，即X=O；(Ly-丫0.030.000311=ba=1.98vJX-X0.015minbeaX=0.013b(2) S=mVL=22.28=0.877.Ka=0.000395kmol(Y惰性气体流速V=0.015kmol(m2s)h=HN=20.96x0.3748=7.86mOOGOG(3) INSTNOGMS理论板数N=0N=0877120.96=19.64InSOGIn0.877Y实际板数N=25，效率Eo=N/N=19.64/25=0.786(4) HETP二A理论7

15、.84际o=0.4N19.64理论7、120分)某生产过程产生两股含有HCl的混合气体，一股混合气的流量G1,=0.015kmols,HCl浓度yG=0.1(摩尔分率)，另一股流量G2”=0.015kmols,HCl浓度yG2=0.04(摩尔分率)。今拟用一个吸取塔回收两股气体中的HCl,总回收率不低于85%,所用吸取剂为20C纯水，亨利系数E=2.786X105Pa,图1操作压力为常压，试求：(1)将两股物料混合后由塔底入塔(附图1中的a),最小吸取剂用量为多少？假设将其次股气流在适当高度单独参与塔内(附图1中的b),最小吸取剂用量有何变化？(2)假设空塔气速取0.5ms,并且已经测得在此气

16、速下的Kya=8X10-3kmol(s.m3),实际液气比取最小液气比的1.2倍，那么混合进料所需填料层高度为多少？(3)假设塔径、实际液气比与(2)一样，其次股气流在最正确位置进料，所需填料层高为多少？中间进料位于何处？解(1)在操作条件下，系统的相平衡常数为第一种状况：两股气体混合后的浓度为y=yG+yo2=0.1+0.04=00722气体出口浓度为：y=(l-)y=(1-0.85)x0.07=0.010521两股气体混合后进塔的最小液气比(参见附图2中的操作线ab)为1.X23375G=23375(GJ+G/)=2.3375X0.03=0.0701kmol/s图2图3其次种状况：当两股气

17、体分别进塔时，塔下半部的液气比大于上半部，操作线将首先在中间加料处与平衡线相交(参见附图3)对中间进料口至塔顶这一段作物料衡算，可求出到达分别要求所需最小液气比为：1.min=2028G”=2.028(GJ+GJ)=2.0280.03=0.0608kmols吸取塔的下半部的液气比为:LJ.OI-棚4=436GIX-ImaX2.75*(W液体出口浓度为：X平均传质推动力为：Tb对下半部作物料衡算可得到液体最大出口浓度为：X=0.0293Imax连接。2,0）、（yG2,yG2/m）和（ycrlmax）三点即得到分段进料最小液气比下的操作线。（1） 混合进料混合气体的总体积流量为：v=224X工(

18、G”+G”)=22.4X0.03=0.72Iw.W5T12273O吸取塔直径为：。四勺g=355mVwV3.14X0.5=9G-y)+x=1.22.3375(0.07-0.0105)=0.0212,L122v=、吗)=(0叱:2.25也约?上妆05=o.o1lnLIIIn0.0105y2-mx2)I)填料层高：G乂-八=0.030.07-0.0105=141?KyaQ.Ay80.001I.4420.011m在实际液气比下的操作线如附图线段ab”所示。（2） 两股进料在吸取塔的上半部操作线ab”）：9=1.2X2.3375=匕二&=竺匕L=2.8051.X-XXA2A中间加料处吸取液浓度为：X=

19、0.0107A在吸取塔下半部（操作线bc），液体流率不变，气体流率减半:，液体出口浓度为：X=0.02141H=H+H=7.31+3.46=10.77m上段下端吸取的目的是为了实现混合气体的分别，而两股组成不同的气体相混合与此目的相反。本例计算结果说明，在平衡方面，混合进料所需要的最小液气比大于单独进料的最小液气比，在速率方面，为完成同样吸取任务，混合进料所需要的塔高更高。8、（27分）某填料吸取塔（见右图），用清水逆流吸取某二元工业尾气中的有害组分A,填料层高4m,入塔气体的浓度y10.02（摩尔分率，下同），溶剂对A组分的吸取率为80%,出塔液相的组成Xb=O.008,并且还知道操作条件下

20、的气液相平衡关系为y*=1.5x,现在求：（1）气相总传质单元高度Hg；（2）操作液气比（L/V）为最小液气比（LVm的多少倍；（3）由于法定排放浓度ya必需W0002,所以拟将填料层加高，假设液气比和气、液相进口组成保持不变，问填料层应加高多少？（4）假设气、液相的量和进口组成保持不变，在该塔上串联一个同样的塔，那么由于汽相出口浓度Ya是多少？（5）假设混合气经吸取后，出塔浓度仍达不到环保要求，请问可以实行那些措施提高溶剂对A组分的回收率？解：1）Yh=O.02Y=Y.（l-）=0.02（1-0.8）=0.004Y*=1.5Xh=1.5*0.008=0.012Y*=0DbaHOG=hNoc=

21、42.77=1.44m2）（L）-0.02-0.004LY-Y0.02-0.004_=a=1.2=、/=2y）YIm-X0.0133LX-X0.008minbaba3Ya=0.0021.Y-Y,0.02-0.002=ba2X：一XJX-0.009Y*=0.009*1.5=0.0135bobbDHog=1.44m不变h=HnrNnr=4.71*1.44=6.78mCXjCXj（4） h=HrNnr=8mY=0.02X=OOGOGba1.Y-Y,0.02y”=6a=2Hog=1.44m不变J=0.027：=556(2)(.q2-L5X)-I,L44，I联立（1）式，可得：Xh,=0.0092Y=0

22、.0016Da（5）答：增加吸取剂用量；增加填料层高度；降低操作温度；提高操作压力。9、28分一连续精馈塔分别某二元抱负混合物，进料量F=IOkmolZs,进料组成XF=0.5（摩尔分率，下同），进料为饱和蒸汽，塔顶产品的组成Xd=0.95,塔底产品的组成xw=0.1,系统的相对挥发度=2。塔底承受再沸器，塔顶承受全凝器，泡点回流，塔釜的汽化量是最小汽化量的2倍。试求：（1）塔顶易挥发组分的回收率；（2）塔釜的汽化量；（3）流出其次块板的液相组成（从上往下数）。解Q=E牝”=0.47Fx-X0.95-0.1DW：D=4.7kmol/sW=5.3kmol/s%=%2.3=0893XF0.5*10

23、F(2) ye=XF-0.5X=(Ve)=0.333C-u-l2-0.5设对应Rmin的塔釜汽化量Wvm贝J：Vmin=Vn/(l-q)F=(Rmin+l)D-F=(2.7+l)*4710=7.39kmol/sv2vmin=2*739=1478kmls(3) V=V,+F=14.78+10=24.78kmol/sV=(R+1)D=24.78R=24.784.7-1=4.27精馆段操作线方程：y=x+Zl=0.81x+0.18n+lR+1R+1095y1=xd=0.95X=(%)=0.905a-a-l2-0.95Iy2=0.81*0.905+0.18=0.913x2=0.84IOx(27分)一连

24、续精僧塔分别某二元抱负混合物，进料量F=100kmolZh,进料组成为0.5(摩尔分率，下同)，进料为气液混合物，气液的摩尔比为1:1；塔底承受再沸器，塔顶承受全凝器，实际回流比R是最小回流比Rmin的3倍，塔顶产品的组成xd=0.8,塔底产品的组成XW=O.2，系统的相对挥发度a二3。雌(1)进料的汽相及液相组成；(2)塔顶易挥发组分的回收率；(3)塔釜的汽化量；(4)完成分别任务所需的理论板数No解：XfF=XFLF+YfVf=(12)Fxf+(1/2)FyF=O.5F.*.xf=0.366yF=0.634（2） ,.XD=O.8xw=0.2F=100kmolhXf=0.5F=D+W=10

25、0XfF=Dxd+Wxw=100*0.5=0.8D+0.2WD=0.5F=50kmol/hW=0.5F=50kmol/hAn=xcD_0,8*50=osXF0.5*100（3） R=5_几_08-0.634=o.619R=3R=1.858miny-0.634-0.366mineeV,=V-（l-q）F=（R+l）D-（1-q）F=（1.858+1）*50-（1-0.5）*100=92.9kmol/hy=xo=0.8相平衡方程：Y仁）=88_=0.571-ly3-2*0.81 D精储段操作线方程：y=X+D=0.65*0.571+0.28=0.6512 R+R+T相平衡方程：X=651=0383

26、23-2*0.651精微段操作线方程：y3=0.65*0.383+0.28=0.529Vye=O.634VWRD+qFWy_VV-1VV37,2V,WV7t_2ViW改用提储段操作线方程：_1.858*50+5050*0.2-JO0J_92.992.9=1.538*0.383-0.108=0.481相平衡方程：X=0481=023633-2*0.481提储段操作线方程：y=1.538*0.236-0.108=0.2554相平衡方程：Y=255=0.102VXW43-2*0.255N二3.2块（包括再沸器）11、115分）用一连续精储塔分别苯一甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40,塔顶僧出液中含苯

27、0.951以上均为摩尔分率），原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔分率），苯一甲苯的平均相对挥发度为2.5,回流比为最小回流比的2倍，试求：（1）原料液中汽相及液相的组成；（2）最小回流比；（3）假设塔顶承受全凝器，求从塔顶往下数其次块理论板下降的液体组成。12s（10分）在连续精储塔中，精储段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程为y=-0.5x1.5xf,试求：（1）回流比R,偏出液组成xd,进料液的q值；（2）当进料组成XF=O.44时，精储段操作线与提馈段操作线交点处X值为多少，并推断进料热状态。13、120分）组成为0.40的原料以气液混合物状态进入某精僧塔，原料

28、的气液相摩尔比为1:2,进料的摩尔流率为F,该塔的塔顶产品组成为xd=0.95,塔顶易挥发组分的回收率为95%（以上均为摩尔分率），回流比R=2Rmin,组分的相对挥发度为2.5,试求：（1）原料中的气液相组成；（2）塔顶产品量、塔釜产品量及组成；列出精镯段操作线方程;（4）列出提储段操作线方程;（5）列出进料热状态线方程;解（1）设原料液中的液相组成为xf,液相量为Lf;气相组成为yp气相量为Vf（汽液相组成均为摩尔分率，汽液相量为摩尔流率）则XFF=xfLf+yFVF=(23)Fxf+(1/3)FyF=O.4F.xf=0.326Yf=0.548(2).XD0.95Doc,=O=0.95XF

29、OAFF：.D=0.4FW=0.6FV0.4F=0.95*0.4F+xw*0.6FWxw=0.033(3)计算精微段操作线方程Rmin=1.8R=2Rmin=3.6精镯段方程为：y=0.783x+0.207（4）计算提偏段操作线方程VyWL+qFWy=XX=XX厂WL+qF-WL+qF-WW2提馈段方程为：=3.60+dx_0,6F0.033223.6*0.4F+F-0.6F3.6*0.4尸+F-0.6F33y=1.4x-0.013（5）计算进料热状态方程,9q=Hv-HL2，+=-H-H尸3进/热状,态方程为：y=1-XE_=-2X+1.2q-1q-114、125分）如以下图，在某常压连续精

30、馀塔中分别A、B混合液。两股:彳、进料分别为：FrlOOkgmOIh,Xf尸06（摩尔分率，下同），饱和液相进料，“耳:F2=100kgmol/h,xf2=0.2,饱和液相进料，；要求：分别后储出液中A组分含量不小于0.8,鳏中A的浓度不大于0.02,口T操作回流比为R=2Rmin,系统相对挥发度Q=I.6。试求：（1）塔顶和塔底产品量；（2）操作回流比；（3）精储段操作线方程；（4）提储段气、液相流率及操作线方程；（5）两进料间中间段的气、液相流率及操作线方程。解：(1)依据物平：F1+F.=D+WF.xfi+F9xp7=Dx11+WxwW：100+100=D+W1XIrlrLzvv100*

31、0.6+100*0.2=D*0.8+W*0.02/.D=97.44kmol/hW=102.56kmol/h(2) Vq1=Ixe=Xp1=0.6ye=el(-l)xe=1.6*0.6l+(1.6-l)*0.6=0.706.*.Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.8-0.706)/(0.706-0.6)=0.887R=2Rmin=2*0.887=1.774精微段操作线方程：rXn代数得:尸1刀4X18即:y=0.64x0.288R+R+1.774+11.774+1(4)提馈段气液相负荷：V,=V=(R+l)D=2.774*97.44=270.30kmolh1.,=L+F1+F2=RD

32、+F1+F2=1.774*97.44+100+100=372.86kmolh提储段操作线方程：L“W，372.86102.56*0.02即.y=X-W=X-u4-W372.86-102?56372.86-10256y=1.379x-0.0076间段气液相负荷：V,=V=270.30kmolh1.,=L+F1=RD+F1=1.774*97.44+100=272.86kmolhFlxFl+V,y=DxD+L,x/1丁2一队。=272.86,00*。.6-97.44*0.8中间段操作线方程:V”V”270.30270.30y=1.01x+0.06615、(20分)用常压精馀塔分别某二元混合物，其平均

33、相对挥发度a=2,原料液流量F=IOkmolZh,饱和蒸汽进料，进料浓度Xf=0.5(摩尔分率，下同)，储出液浓度xd=0.9,易挥发组分的回收率为90%,回储比R=2R而”,塔顶设全凝器，塔底为间接蒸汽加热，求：(1) 塔顶储出液及塔底残液量；(2) 第一块塔板流出的液相组成x1;(3) 最小回流比(4) 精馀段和提馀段各板上升的汽相流率。(5) 假设塔釜改为直接通入过热蒸汽加热，对操作效果有什么影响。解：(1)V易挥发组分回收率为90%0.9*DxDx0.9rr=09-FX10x0.5F.,.D=5kmolh由物平得：F=D+W/.W=F-D=10-5=5kmolhy=xo=0.9xl与y

34、l成相平衡关系l+(-l)x1+x%=+x.1=.V=9=0.82,2-y2-0.9(3饱和蒸汽进料q=0;ye=xf=57Rmin=R+X-XminDe *R=L-=9-5=2.35miny-x0.5-0.33R=2Rmin=2*2.35=4.70设精储段气相流率为V提储段气相流率为V LR _=L=RDV=(R+l)D=(4.70+1)*5=28.50kmol/h .v=V,+(l-q)F：V,=V-(l-q)F=28.5-(l-0)*10=18.5kmol/h(5)需要的塔板数增加。16、(20分)某厂需分别乙苯/苯乙烯二元体系，拟建一座处理力气为16万吨/年处理力气的精储塔(按年开工时

35、间8000小时计算)。要求该塔塔顶乙苯的回收率不小于94%以下均为摩尔分率)，塔底苯乙烯的回收率不小于95%,塔顶承受全凝器，R=1.2Rmino在塔操作的温度压力范围内体系平均相对挥发度为1.45。考虑到苯乙烯组分易于聚合，初步拟订该塔承受规整填料以降低全塔压降。填料制造商供给的规整填料HETP为0.4m。1)假设进料为乙苯的浓度为50%的泡点进料，试求：a.塔顶、塔底乙苯组成及流量。b.试求精储段和提储段所需的填料高度。2)假设对进料加热并进展闪蒸，闪蒸后的汽液相摩尔比为1：1,将气相冷凝至泡点后与液相流股分别进入塔内(即两股进料都为泡点进料)，在分别要求不变的条件下，试求出精馈段、提储段

36、和两股进料间的填料高度。解：(1)a.F=08000=20230kg/h=20230/(106+104)=190.476kmolhDxdFxf=0.94W(l-xw)/(1-Fxf)=0.95FXF=DXD+Wxv1=DxdFxf+WxwFxfWx/Fxf=1-0.94=0.06WF求出：Xw=0.0594W=Fxfxw=190.4760.50.0594=96.2kmol/hD=F-W=190.476-96.2=94.276kmol/hxn=FxJD=190.4760.594.276=0.950Drby=1.450.5nooel+(a-l)x-l+(a-l)l+0.450.5-,eF由xd=0

37、.95xw=0.0594并且为泡点进料xf=0.5在图上作出精储段操作线、q线和提储段操作线，得到：N=34.8块N=18块N=16.8块(不包括再沸器)理论理论理论.填料塔的精馀段高度h=HETPN=0.418=7.2m精馅布帏理论提储段高度h=HETPN=0.416.8=6.72m提馅提帽理论(2)VF=LF=F2=65.238kmolh且XD=O.95xw=0.0594不变由xF1F1+xF2F2=F即xFl+xF2=l和CLriX=F2口1+(a-1)xF2可以得到：xFl=0.546xF2=0.453VFl为泡点进料R=l.2*Rmin=l.2*3.521=4.214,.可以得到精微

38、段操作线,与ql线交于一点Io与q2线交于一点2,连接1、2点即得到中间段操作线:由图可得：N =35.8 块理论（不包括再沸器）填料塔的精播段高度 中间段高度h=HETP N 精微=HETPN 中何提储段高度h HETPNN相端理论=5.4 块=0.4 16=6.4m相端理论=0.4 5.4 =2.16m中向理论=0.414.4 =5.76m提懈理论N =14.4 块提愉理论可以得到提福段操作线,17、用一连续精储塔分别苯一甲苯混合溶液，原料液中含苯0.50,塔顶承受局部冷凝器,偏出液中含苯0.95,要求全塔苯的回收率大于95%（以上均为摩尔分率），原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1/3（

39、摩尔分率），苯一甲苯的平均相对挥发度为2.5,回流比为最小回流比的2倍，理论板数与回流比的关系符合GiIilIand关联：Y=0.75（1-Xo.）,其中Y=N-Nmx=R-R/N+R+1试求：(1)原料液中汽相及液相的组成；最小回流比；进料的热状态线；(2)试求到达该分别任务所需要的理论板数和进料位置；(3)由于生产的需要，期望在精福段某个位置抽出一股含苯90%的侧线物料。当塔顶回流比、总产品回收率和塔顶馈出液组成要求不变时，假设侧线抽出量为0.5D(D指塔顶产品的摩尔流量，试求塔顶到侧线、侧线到进料的操作线方程。解(1)V原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1/3(摩尔分率)即XFF=XFL

40、F+YfVf,+%=o.53F3尸 J=%_2尸1+(-l)x1+1.51FF 汽液相组成为：yF=0.640xf=0.416 .进料为平衡的汽液两相且VJLF=I/2 夕=L=3=2H-HF3VL1. 进料热状态方程为：JF1=一2、q-一(2)Y要求全塔苯的回收率大于95%：D=0.5Fxw=0.05 塔顶承受局部冷凝器，塔底有再沸器R=2Rmin=2*1.38=2.76依据Gililland关联：Y=0.75(1-Xow),其中：V=八minY=R-RN+lR+1N=7.04(不包括再沸器和冷凝器)适宜进料位置： NN,minlfiffi=min2.214.43n三N可赢病 N=3.51

41、(不包括塔顶冷凝器)精储(3)从塔顶到侧线抽出的操作线方程为：从物平可得:(1) V,y=DX+DX+L,x1Dl2D2(2) V,=L,+D+D(3) 12(4) 1.,=L-D=RD-D(5) 212(6) 1.=RDI(7) V,=L+D=(R+1)D11从侧线抽出到进料的操作线方程:18、（分）用常压精馈塔分别某二元混合物，其平均相对挥发度=2,原料液摩尔流率F=100kmolZh,泡点进料，进料浓度Xf=05（摩尔分率,下同），釜液浓度Xw=O.05,塔顶易挥发组分的回收率为95%,回流比R=L5Rn,n,塔顶承受全：凝器，塔底设再沸器，求：（1）塔顶储出液及组成、塔底残液量；2）精

42、二：储段和提馈段的操作线方程；（3）假设在塔釜中参与无挥发性的催化剂，使得A、B两种组分发生可逆化学反响，塔釜不出料，并且给出了该二元混合物的气液相平衡关系（见图），求到达分别任务所需的最小回流比和理论板数。解：（1）V易挥发组分回收率为95%,WvWX0.05八CUUr-AnsT7=05771000.5.W=50kmolh依据物平：F=D+WAD=F-W=100-50=50kmolhFxf=Dxd+WxwXD=0.95(2)泡点进料q=l,.*xe=xp=0.5Xe与ye成相平衡关系ax20.5八“r*y=F=0.667el+(a-l)x1+0.5FR_XD0.95-0.667=1.69mi

43、ny-X0.667-0.5eeR=1.5Rmin=1.5*1.69=2.54精储段操作线方程为：y=R*Xd=Z54-095=072x+027R+lR+13.543.54提馅!段操作线方程为：y=L“y_WX-RD+FWXL-W-WRD+F-WRD+F-W（3）因塔釜不出料，精储段和提储段的操作线方程形式不变，但最小回流比发生变化。-RX精微段的操作线方程：y=x+-R+lR+1/“Fx-Dx提储段的操作线方程：J=-X-SVmVW=OD=100kmolZh精储段汽相量：V=(Rl)D精福段液相量：L=RD提储段汽相量：V”=V提储段液相量：L二V故提馆段的操作线斜率恒等于1,在最小回流比下，

44、操作线将首先在塔底与平衡线相交，即提储段操作线与垂线x=xw的交点A将先落在平衡线上。提储段操作线的另一段与X=XF相交于B,连接点B与点C(xd,xd),即得在最小回流比下的精馄段操作线。X0.95nD=0.19-U= 2=0.136R + 17R+1R+1mtnR=1.5Rmin=1.54=6依据绘出的操作线和的相平衡线，作出理论级数Ne=7,进料在第3块板上。19、(10分)在多级逆流接触的萃取器内，用纯溶剂S处理含有溶质A30%(质量分率，下同)的两组份溶液，原料液F=100OkgZho欲获得最终萃取相中A的含量为40%,萃余相中A的含量不高于10%o试求：(1)萃取剂S的用量，kg/h；(2)