发布时间 : 星期日 文章传质分离工程试题库更新完毕开始阅读84050428168884868762d66b
现拟以i-C4H10馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%的乙烯，原料气的处理量为100kmol/h，塔的操作压力为4.052Mpa，塔的平均温度按-14℃计，求：
①为完成此吸收任务所需最小液气比。
②操作液气比若取为最小液气比的1.5倍，试确定为完成吸收任务所需理论板数。
③各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。 ④塔顶应加入的吸收剂量。
解：选乙烯为关键组分，查得在4.052Mpa和-14℃下各组分的相平衡
常数列于下表。 a.最小液气比的计算
在最小液气比下N??，A关??关?0.99，
?L?V?min??关?K关?0.72?0.99?0..7128
b.理论板数的计算 操作液气比
LV?1.5L?V?min?1.5?0.7128?1.0692
关键组分的吸收因子为
lgN?A关?L1.0692??1.485VK关0.72??A??1lgAlg?1?理论板数
c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成 由
Ai?A关K关KiL?VKi0.99?1.4850.99?1?1?8.868lg1.485
和
?i??i?AiN?1?AiAiN?1?1?
v1,iV1进行计算结果见表。
以及v1,i??1??i?vN?1,i；V1??v1,i；y1,i组 分 yN?1,i H2 CH4 C2H4 C2H6 C3Hi-C4H6 10 ∑ Ki ?N?1,i，0.132 0.3710.3020.097 0.080.0131.000 8 0 4 2 / 3.15 0.72 0.50 0.140.056 5 13.2 37.18 30.2 9.7 8.4 1.32 100.0 / 0.3391.485 2.1387.3719.09 kmol/h A ? ? 1,iy1,i 4 0 0.3394 13.2 24.561 0.3460.6444 5 4 4 0.99 0.995 1.000 0.302 0.0480 5 0.0070.001 9 3 3 1.000 0 38.1115 d.吸收剂量
塔内气体的平均流率为：塔内液体的平均流率为：由
LV?1.0692V?L?100?38.1115?69.056kmol/h2 L0?(L0?61.8885)?L0?30.9442
，得L0?42.89kmol/h
4. 在一精馏塔中分离苯（B），甲苯（T），二甲苯（X）和异丙苯（C）
四元混合物。进料量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：?BT=2.25，?TT=1.0，?XT=0.33，?CT=0.21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配
解：根据题意顶甲苯为轻关键组分，异丙苯为重关键组分，从相对挥发度的大小可以看出，二甲苯为中间组分，在作物料衡算时，初定它在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算修正 物料衡算如下
组分 进料 馏出液di 釜液Wi B 40 40 - T 60 60?0.995 60?0.005 X 20 2 18
C 解得
D=101.86 W=98.14
xTD=0.5861 xTW=0.0031 xCD
80 200
0.002?40 D80?0.998 W=0.00157 xCW=0.8135
?xC?xlg（）（T）?DW??0.58610.8135?xTxClg???Nm???0.00160.0031???1lg（）lg（1）?CT0.21dd?Nm（x）?（c）（xT）WxWc?cT=7.35
dx?Wx?20
解得 dx=1.05mol； Wx=18.95mol 组分 进料 di B 40 40 T 60 60?0.995 X 20 1.05
C 组分 B T X C
80
xdi
Wi
—
60?0.005 18.95
80?0.998
99.09
80?0.002
100.91xwi
0.3964 0.5916 0.0104 0.00158
0
0.0030 0.1912 0.8057
=7.37
?xT?x?0.59160.8051?lg（）（C）lg???DW?xx0.00160.0030?CT????Nm??1lg（1）lg（）0.21?CTdd?Nm （x）?（c）（xT）WxWc?cTdx?Wx?20 组分 进料 数量 馏出液 Mol数量 % 20 40 30 59.7 10 1.04 mol% 39.643 59.167 1.03 釜液 数量 — 0.3 18.96 mol% 3.02 19.13 苯 甲苯 二甲苯 40 60 20 异丙苯 8020040 10079.840.160.159 100.9100.0099.180.55100.00 5. 在101.3Kpa压力下氯仿a.-甲醇b.系统的NRTL参数为：
?12=8.9665J/mol，?12=-0.83665J/mol，?12=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。
安托尼方程（PS：Pa；T：K） 氯仿：lnP1S?20.8660?2696.79 （T?46.16） 甲醇：lnP2S?23.4803?3626.55 （T?34.29）解：设T为53.5℃
则lnP1S?20.8660?2696.79 （326.65?46.16） lnP2S?23.4803?3626.55（326.65?34.29）P1S=76990.1 P2S=64595.6
（??ij?ij） 由Gij?exp，?ij=?ji
G12?exp（??12?12）（?0.3?8.9665）=exp=0.06788
G21?exp（??21?21）（0.3?0.8365）=exp=1.2852
ln?1?2x2???12G12?22?（?x1?x2G21）（x2?x1G12）????2?21G21=
8.9665?0.06788?（1?x1）??22?[x?（1?x）?1.2852]（[1?x）?0.06788x]?211??1?=??1.38170.60862?（1?x1）??22?（1?0.93212x1）???1.2852?0.2852x1）（?
ln?2?2x1?）?1.285222?（?0.8365
2?x1??21G21??22?（x?xG）（x?xG）?1221??2112??2?12G12==
8.9665?0.067882?0.8365?1.2852??22?（1?x?0.06788x）[x?1.2852（1?x）]??1111???0.04131?1.075072?x1??22?（1?0.93212x）（1.2852?0.2852x）?11???
ln?1ln?2-=
lnP1SP2S=
ln76990.164595.6=0.1755
求得x1=0.32 ?1=1.2092 ?2=0.8971