分離工程作業(yè)及復(fù)習(xí)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 緒論2. （第6-10組）利用如附圖所示的系統(tǒng)將某混合物分離成三個產(chǎn)品。試確定：1）固定設(shè)計變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計變量數(shù)； NX進料變量數(shù)c+2壓力等級數(shù)N+M+2合計N+M+c+4 Na串級單元數(shù)6側(cè)線采出數(shù)1分配器數(shù)1傳熱單元數(shù)2合計102） 指定一組合理的設(shè)計變更量 解：(1)(2)一組合理的設(shè)計變更量為：側(cè)線流率及側(cè)線采出口的位置。4. （第1-10組）確定如圖所示的吸收-解吸流程的設(shè)計變量數(shù)解：假設(shè)吸收塔進料有 c 個組分。按設(shè)計變量數(shù)的確定原則： NX進料變量數(shù) c+2壓力等級數(shù) 2水蒸氣 3合計 c+7 Na串級單元數(shù)2傳熱單元數(shù)3合計5變量的選擇：情

2、況1：吸收塔和解吸塔的操作壓力； 氣體原料的流率、組成、進料溫度和壓力；水蒸氣的流率、進料溫度和壓力； 吸收塔和解吸塔的塔板數(shù)；三個換熱器各自的一個出口溫度。情況2：固定設(shè)計變量的規(guī)定與“情況 1 ”的相同； 吸收塔出口氣中 CO2的摩爾分數(shù)；解吸塔出口氣中 CO 2 的摩爾分數(shù)； 三個換熱器的換熱面積。5. （第2、4、6、8、10組）具有單進料和采用全凝器的精餾塔（如圖），若以新鮮水蒸汽直接進入塔釜一級代替再沸器分離乙醇和水的混合物。假定固定進料，絕熱操作，全塔壓力為常壓，并規(guī)定塔頂乙醇濃度，求：（1）設(shè)計變量是多少？（2）若完成設(shè)計，應(yīng)推薦哪些變量？ 解：（1） NX進料變量數(shù)c+2壓力

3、等級數(shù)1水蒸氣2合計c+5 (c=2) Na串級單元數(shù)2分配器數(shù)1傳熱單元數(shù)1合計4 則設(shè)計變量數(shù)為： c+5+4=2+5+4=11 (2)若完成設(shè)計，應(yīng)推薦以下變量：回流溫度、流出液流率、進料位置、總理論級數(shù)第三章 多組分精餾和特殊精餾2. （第6-10組）在連續(xù)精餾塔中，分離下表所示的液體混合物。操作壓力為2780.0kPa、加料量為100kmolh。若要求餾出液中回收進料中91.1乙烷，釜液中回收進料中93.7的丙烯，試用清晰分割估算餾出液流量及各組分在兩產(chǎn)品中的組成。序號123456組分甲烷乙烷丙烯丙烷異丁烷正丁烷xi0.050.350.150.200.150.1010.952.591

4、0.8840.4220.296 解：根據(jù)題意，組分2（乙烷）是輕關(guān)鍵組分，組分3（丙烯）是重關(guān)鍵組分，而組分1（甲烷）是輕組分，組分4（丙烷）、組分5（異丁烷）和組分6（正丁烷）是重組分。 清晰分割如下：0，0，0，0，則根據(jù)物料衡算關(guān)系列出下表：序號123456組分甲烷乙烷丙烯丙烷異丁烷正丁烷進料5.035.015.020.015.010.0100.0餾出液5.031.8850.94537.83釜液 3.11514.05520.015.010.062.170.13220.84280.02500.05010.22610.32170.24130.1608 5. （第1-10組）擬以水為溶劑對醋酸

5、甲酯（1）甲醇（2）溶液進行萃取精餾分離，已知料液的，此三元系中各組分的端值常數(shù)為： 試問當(dāng)全塔萃取劑濃度為時，水能作為該體系的萃取劑嗎？若當(dāng)全塔萃取劑濃度為時，其萃取效果可提高多少？除萃取劑的濃度外，影響萃取效果的因素有那些？ 解：依題意可得 那么 當(dāng) 時，即 1 故水能作為該體系的萃取劑同理，當(dāng)時，即 從而 除萃取劑的濃度外，影響萃取效果的因素有原溶液的性質(zhì)及濃度等。6. （第1-10組）某1、2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為，端值常數(shù)與溫度的關(guān)系：A=1.7884-4.2510-3T (T，K)蒸汽壓方程為：， (P：kPa：T：K)假設(shè)汽相是理想氣體，試問99.75Kpa 時：（1）

6、系統(tǒng)是否形成共沸物？（2）共沸溫度是多少？解：T = 344.3K (即 71) ，則 A = 0.325=75.16kPa; =98.45kPa 得到：x1=0.0846; x2=0.9154 , , p=1.3130.084675.16+1.0020.915498.45 =98.65kPa p規(guī)定 設(shè)T=344.7K (即71.7) 與給定總壓基本相等，故共沸溫度是71.7，共沸組成x1=0.083 摩爾分數(shù)8. （第8、10組）已知甲醇-丙酮在不同壓力下均能形成共沸物，常壓下共沸物組成為含甲醇46%(mol)，而1.1MPa下共沸物組成變化為含甲醇62%(mol)。當(dāng)進料中甲醇含量大于6

7、2%(mol)時，請判斷常壓塔與高壓塔的塔序，并畫出相應(yīng)的流程圖。 解：先進常壓塔，再進高壓塔。 原因如下：當(dāng)進料中甲醇含量大于62%(mol)時，先進入常壓塔后，塔頂餾出液為含甲醇46%(mol)的甲醇-丙酮共沸物，塔釜為純甲醇，然后再進入高壓塔時，因為1.1MPa下的共沸組成為含甲醇62%(mol)，故塔釜為純丙酮，塔頂為含甲醇62%(mol)的共沸物餾出液循環(huán)進入常壓塔。如此循環(huán)即可得將兩種物質(zhì)完全分離出來。流程圖如下： 第十一章 分離過程的節(jié)能2. （第1-10組）某反應(yīng)器流出的是RH3烴和各種氯化衍生物的混合物、未反應(yīng)的烴和HCl。根據(jù)如下數(shù)據(jù)，用經(jīng)驗法設(shè)計兩種塔序并作必要解釋。組分

8、HClRH3RCl3RH2ClRHCl2流率/（kmol/h）5258163014相對揮發(fā)度a4.715.01.01.91.2純度要求/%80.085.098.095.098.0解：根據(jù)S1規(guī)則，因HCl具有腐蝕性，為減少設(shè)備投資，在各種塔序中HCl應(yīng)優(yōu)先被分出，而且HCl的純度要求最低，根據(jù)S2規(guī)則，HCl也可優(yōu)先分離，加上HCl的含量第二多，考慮HCl最先分離是合理的；RCl3和RHCl2之間的相對揮發(fā)度最小，相對最難分離，根據(jù)S2規(guī)則，RCl3和RHCl2最后分離；RH3最易分離，且含量最多，根據(jù)C1規(guī)則，所以第二步應(yīng)分離RH3 。第三步采用等摩爾分割RH2Cl 和RH3、RHCl2，符

9、合C2規(guī)則。該塔序如附圖一所示： 附圖一 同上 ，根據(jù)S1規(guī)則，HCl有腐蝕性，應(yīng)優(yōu)先分離；根據(jù)S2規(guī)則，RCl3和RHCl2之間的相對揮發(fā)度最小，相對最難分離，所以RCl3和RHCl2最后分離。 與（1）不同的是分離RH3和RH2Cl的塔C因組成相對簡單，塔徑和塔高減小，可導(dǎo)致設(shè)備投資相應(yīng)減小。但從分離難易程度和組分含量而言，顯然附圖一所示的的塔序比附圖二所示的塔序更合理。該塔序如附圖二所示： 附圖二 3. （第6-10組）用普通精餾塔分離來自加氫單元的混合烴類。進料組成和相對揮發(fā)度數(shù)據(jù)如下表所示，試確定兩個較好的流程。組分進料流率 kmol/h相對揮發(fā)度組分進料流率 kmol/h相對揮發(fā)度丙烷10.08.1丁烯-2187.02.7丁烯-1100.03.7正戊烷40.01.0正丁烯341.03.1