化工原理复习题

1、用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为100kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分率

为0.4，进料为饱和蒸汽，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为3.0，精馏段操作线方程为yn?1?0.75xn?0.2375，塔顶产品中易挥发组分的回收率为0.95，试求： （1）操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率 （2）塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分率； （3）精馏段的液相负荷、提馏段的气相负荷（kmol/h）； （4）最小回流比；

（5）提馏段操作线方程和q线方程； （6）塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成； 解：（1）由精馏段操作线方程yn?1?0.75xn?0.2375得R=3 （2）

??DxDD?0.95Fx?100?0.4?0.95FD?40kmol/hW?F?D?100?40?60kmol/h FxF?DxD?WxW100?0.4?40?0.95?60?xWxW?0.033（3）

L?RD?3?40?120kmol/hL?L?qF?120kmol/hV?(R?1)D?4?40?160kmol/h

V?V?(1?q)F?160?100?60kmol/h（4）

xD=0.95

yq?0.4?xq?0.182Rmin?（5）

3xq1?2xq

xD?yqyq?xq?0.95?0.4?2.520.4?0.182提馏段操作线方程y?WxLx?W?2x?0.033 VVq线方程为 y=0.4 （6）

3x1*y1?xD?0.95?1?2x1*x1*?0.8636y2?0.75?0.8636?0.2375?0.8852

2、设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y=1.2x，

混合气体流率为4480 m3/㎡·h，入塔气体浓度为10 g/N m3 ,(N m3表示标准状态下的体积m3)，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya＝200kmol/(m3·h·△y)。试求： (1)水用量,m3/(m2·h（取ρ水1000kg/ m3）； (2)出塔溶液中氨的浓度，mol％）； (3)填料层高度,m。 解：（1）

10?10?3y1??22.4?0.013217y2?y1(1??)?0.0132?(1?0.95)?6.59?10?4y?yL()min?12?m??0.95?1.2?1.14y1GmLL?1.5()min?1.5?1.14?1.71GGG?4480/22.4?200kmol/(m2?h)L?1.71?200?342kmol/(m2?h)=342?18/1000?6.16m3/(m2?h)（2）

Lx1?(y1?y2)/()?0.00733?0.733%

G（3）

HOG?G/Kya?200/200?1mS?m/(L/G)?1.2/1.71?0.702NOG y11?ln[(1?S)?S]?6.371?Sy2H?HOGNOG?6.37m3、用单级接触萃取以S为溶剂，由A、B溶液中萃取A物质。原料液质量为120 kg，其中

A的质量分率为45%，萃取后所得萃余相中A的含量为10%（质量百分数）。溶解度曲线和辅助线如图所示。求：

（1）所需萃取剂用量；要求将解题过程需要的线和符号在图上画出来。 （2）所得萃取相的组成。

4、用一常压气流干燥器干燥某种物料，要求其干基含水量从X1=0.14kg水/kg绝干物料降到

X2=0.04 kg水/kg绝干物料，干燥器的生产能力GC为2000kg/h（以绝干产品计）；空气进入干燥器时湿含量H1为0.005kg水/kg干空气，温度t1为120OC，空气出干燥器时湿含量H2为0.035kg水/kg干空气，按理想干燥过程计算，试求： (1) 蒸发水分量W，（kg/h）；

(2) 干空气消耗量V，（kg干空气/h）； (3) 空气出干燥器时的温度t2，（℃）。

（4）若系统总压取101.3 kPa，求干燥器入口处空气中的水汽分压。 解： X1=0.14kg水/kg干料，X2=0.04kg水/kg干料

Gc=2000kg/h，H1=0.005kg水/kg干气，t1=120℃ H2=0.035kg水/kg干气 （1） W=Gc(X1-X2)=2000×(0.14-0.04)=200kg/h （2） V?W200??6667kg/h

H1?H20.035?0.005（3） 等焓过程，I1= I2

0.005)×120+2500×0.005=(1.01+1.88×0.035)×t2+2500×0.035 (1.01+1.88×∴t2=44℃

H1?0.622

p水气P?p水气?0.005 ∴p水气?0.808Kpa