第三章作业答案.docx
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第三章作业答案
第三章传质分离过程
3-2正戊烷(Tb=36.1C)和正己烷(Tb=68.7C)的溶液可以认为是理想溶液,已知
0
P2
0
P11280
0
P2
2.91
440
2.91x
'一1■1.91x
3-3
已知正戊烷和正己烷的正常沸点,
若不用相对挥发度的概念,
该二组分溶液在p=
101.3kPa
时y-x关系如何计算,请写出计算过程。
0
pA=641.8mmHg
提示:
以泡点方程和露点方程表示。
3-4乙醇和甲乙酮是非理想溶液。
已知乙醇的正常沸点是
0
IgPb=6.974_=6.974_=2.80
t+21674+216
o
Pb=6333mmHg
yAP总
XaPa
0.5760
0.56418
=1.184
yBP总
A0
XbPb
(2)求Margules公式的端值常数
lgA=xBI.A-2Xa(B_A)1
lgYb=xAfe+2Xb(A—B)]
lg1.184=0.52A20.5(B_A)]
lg1.20=0.52B
-20.5(A_B)]
解得:
A=0.2934
B=0.3167
(3)求
0
Pa
0
Pb
取组分平均沸点
78.479.6
tb79C
2
01554
lgpA=8.0458.045
t-222.7
1554
2.89
79-222.7
0
pA=783.8mmHg
lgpB=6.97412106.97412102.87
t21679216
0
pB=745.2mmHg
0
Pa
0
Pb
783.8
1.052
745.2
(4)按公式(a)求任一xa时的a、b;并求=Paa
0•••
Pbb
/
再按公式yA0——求出若干组yA-XA,列表作图。
AI/
1+(。
-1)Xa
3-6用一连续精馏装置,在常压下分离含苯0.31(质量分数,下同)的苯-甲苯溶液,
要求塔顶产品中含苯不低于0.98,塔底产品中含甲苯不低于0.988,每小时处理量为8716kg
,操作回流比为2.5。
试计算:
(1)塔顶及塔底产品的摩尔流量;
(2)精馏段上升的蒸气量及回流液量。
0.31
0.98
解:
Xf780.3464
0.311-0.31
+
7892
1-0.988
xd
0.983
0.981「0.98
+
7892
78
Xw
0.9881-0.988
+
9278
=0.0141
Mf=0.346478(1—0.3464)92=87.15
8716丄
qnf==100kmol,h—
87.15
100=qn,D+qn,w
1000.3464=0.983qD+0.0141qw
_1_1
qn,D=34.3kmolh-qn,w=65.7kmolh-
_1
qn,L=Rqn,D=2.534.3=85.75kmolh-
_1
qn,v=(R+1)qD=(2.5+1)34.3=120kmolh-
3-7含苯0.45(摩尔分数)的苯一甲苯混合溶液,在101.3kPa下的泡点温度为94C,
求该混合液在45C时的q及q线方程。
此混合液的平均千摩尔热容为167.5kJkmol-1C-1,
平均千摩尔气化焓变为30397.6kJkmol-1。
解:
q』(tb"F)F二旦345)30397七=1.27
也HV30397.6
q线方程为
qxf
yx-
q-1q_1
1.270.45
x
1.27-11.27T
y=4.7x-1.67
3-9在一连续常压精馏塔中精馏某一混合液,塔顶产品中易挥发组分的含量为0.96(
摩尔分数,下同),塔底产品中易挥发组分的含量为0.03,已知此塔的q线方程为y=6x-1.5,采用回流比为最小回流比的1.5倍,此混合液体系在本题条件下的相对挥发度为2。
试求
(1)精馏段的操作线方程;
(2)若每小时得到塔底产品量100kmol,求进料量和塔顶产品量;
(3)提馏段的操作线方程。
解:
(1)y=6x-1.5得q线与平衡线交点坐标:
厂x=0.333
y=0.5
2x
y=
1+x
Xd-y0.96_0.5
Rmd2.75
y—X0.5—0.333
R=1.5Rm=1.52.75=4.13
精馏段操作线方程为
3-12某厂精馏塔的原料为丙烯一丙烷混合物,其中含丙烯0.835(摩尔分数,下同)
塔的操作压强为2MPa(表压),泡点进料。
要使塔顶产品中含0.986的丙烯,塔釜产品中含
0.951的丙烷,丙烯一丙烷的平均相对挥发度可取1.16,混合液可视为理想溶液。
试求:
(1)最小回流比;
(2)最少理论塔板数。
、決f
1-(二「1)Xf
解:
(1)泡点进料,q线与平衡线的交点坐标:
x=xf=0.835
1.160.835
0.854
1(1.16「1)0.835
Xd-yf0.986—0.854
Rm6.95
yf-xf0.854-0.835
3-13在某一连续精馏塔中,已知进料中轻组分含量为0.5(摩尔分数,下同),塔顶产
品轻组分的含量为0.90,塔釜产品轻组分的含量不大于0.10。
试分别绘出R=3.0,q=0.8、1.0、1.2时全塔的操作线。
解:
略。
3-14有一相对挥发度为2.00的理想二组分溶液在连续精馏塔中进行精馏,已知塔内
上升蒸气量为90.0kmolh-1,塔顶采出量为30.0kmolh-1,塔顶采出液中轻组分含量为0.950
(摩尔分数)。
若塔顶使用全凝冷凝器,则从塔顶数起第二块理论板上回流液相的组成是多
少?
解:
R二鱼二90^0^?
。
qn,D30.0
y1=Xd=0.950
GX12x1
°.950=y1=1+(:
-1)X1=L
X1=0.905
精馏段操作线方程
X2=0.852
3-15用连续精馏法分离对二甲苯和间二甲苯二组分溶液,加料液中对二甲苯的含量
为0.30(摩尔分数,下同)。
要求塔顶馏分中对二甲苯含量大于0.90,塔釜中对二甲苯含量
小于0.20,使用的回流比为最小回流比的1.8倍,沸点液相进料,此精馏塔的理论塔板数是
多少?
若全塔板效率为80%,该塔的实际塔板数又是多少?
已知对二甲苯和间二甲苯的正
常沸点分别为138.35C、139.10C。
解:
(1)g=9.187
二9.187
:
-=1.02
Tb.B-Tb.A
Tb.A+Tb.B
(139.10•273)「(138.35273)&
X=8.37x10
(138.35-273)-(139.10273)
(Xa/Xb)d
0.90/0.10
ig
ig
(2)
S(Xa/Xb)w
Sm-
0.20/0.801o1
ig
ig1.02
:
Xf
1
.020.30
(3)
Xf=0.30
yf
=0.304
1+(G-1)Xf
1-(1
.02-1)0.30
Xd—yf0.90—0.304
Rm149
yf-xf0.304-0.30
R=1.8Rm=1.8149=268
3-16在连续精馏塔中处理平均相对挥发度为3.0的二元理想混合物,取回流比为2.5,
塔顶产物组成为0.97(摩尔分数,下同)。
由塔顶起精馏段第一、第二块板回流的液相组成分别为0.50、0.40,试求第二块塔板的气相板效率。
解:
精馏段操作线方程
yn+1
R
Xn
Xd
2.50.97
=0.7143Xn+0.2771
=R+1
+
R+1
一Xn+
2.5+12.5+1
y2=
0.7143X1+0.2771=
0.71430.50+0.2771
=0.634
y3=
0.7143X2+0.2771=
0.71430.40+0.2771
=0.563
*
篇X2
3.0x0.40
0.667
y2:
=
=
1+(
:
--
1)X2
1+(3.0-1)0.40
y2-
y3
0.634
-0.563
Emg
=*
=
=68.3%
y2-
y3
0.667
-0.563
3-20某吸收塔用溶剂B吸收混合气体中的A化合物。
在塔的某一点,气相中A的分
、.321
压为21kPa,液相中A的浓度为1.00x10-3kmolm-,气液间的传质通量为0.144kmolm-h",
气膜传质系数kG为0.0144kmolh-1m-2kPa-1。
实验证实系统服从亨利定律,当PA=8kPa时,
液相的平衡浓度为1.00xIO-3kmolm-3,求下列各项:
(1)Pa—PA,i、kL、CA,i_CA、Kg、pA_Pa*、Kl、CA*—cA
(2)气相阻力占总阻力的百分率为多少?
Kg
3-22在逆流操作的吸收塔中,于101.3kPa、25C下用清水吸收混合气体中的H2S,将
其体积分数:
由2%降至0.1%。
该系统符合亨利定律,亨利系数E=5.52104kPa。
若取吸
收剂用量为理论最小用量的1.2倍,试计算操作液气比qn,c/qn,B及出口液相组成X1。
若操作压强改为1013kPa,而其他已知条件不变,再求qn,c/qn,B及X1。
4
翻E5.52汽10
解:
m===545
101.3
3-23有一填料吸收塔,直径为0.8m,填料层高6m,所用填料为50mm的拉西环,每
小时处理2000m3含丙酮5%(体积%)的空气,在298K、101.3KPa条件下,用水作为溶剂。
能回收丙酮多少千摩尔?
Hog=皿
77.7
KYaS
•••KYa=吧
HogS
-3-1
=206kmolmh
0.75:
0.82
4
1
回收丙酮=qB,n(丫1-丫2)=77.7(0.0526-0.00263)=3.88kmolh--
3-24混合气中含10%CO2,其余为空气,于303K及2103kPa下用纯水吸收,使CO2的浓度降到0.5%,溶液出口浓度X1=0.06%(以上均为摩尔分数),混合气体处理量为
2240m3h-1(标准状态的体积),亨利系数E为2105kPa,液相体积传质总系数Kxa=2780
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- 第三 作业 答案