2017化工原理复习题

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1、化工原理复习题第一章蒸馏11.用一连续精馏塔分离由组分A¸B组成的理想混合液。原料液中含A0.44，馏出液中含A0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出q值。解：在最回流比下，操作线与q线交点坐标（xq，yq）位于平衡线上；且q线过（xF，xF）可以计算出q线斜率即q/(1-q)，这样就可以得到q的值由式1-47Rmin=[(xD/xq)-α(1-xD)/(1-xq)]/（α-1）代入数据得0.63=[(0.957/xq)-2.5×(1-0.957)/(1-xq)]/（2.5-1）∴xq=0.366或xq

2、=1.07（舍去）即xq=0.366根据平衡关系式y=2.5x/（1+1.5x）得到yq=0.591q线y=qx/（q-1）-xF/（q-1）过（0.44，0.44），（0.366，0.591）q/（q-1）=（0.591-0.44）/（0.366-0.44）得q=0.67∵0

3、成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？解：（1）在塔顶满足气液平衡关系式y=αx/[1+(α-1)x]代入已知数据0.95=0.88α/[1+0.88(α-1)]∴α=2.591第一块板的气相组成y1=2.591x1/（1+1.591x1）=2.591×0.79/（1+1.591×0.79）=0.907在塔顶做物料衡算V=L+DVy1=LxL+DxD0.907（L+D）=0.88L+0.95D∴L/D=1.593即回流比为R=1.593由式1-47Rmin=[(xD/xq)-α(1-xD)/(1-xq)]/（

4、α-1）泡点进料xq=xF∴Rmin=1.031（2）回收率DxD/FxF=96％得到F=100×0.95/（0.5×0.96）=197.92kmol/h14在常压连续提馏塔中分离含乙醇0.033的乙醇—水混合液。饱和液体进料，直接蒸气加热。若要求塔顶产品乙醇回收率为0.99，试求（1）在无限多层理论板层数时，计算每摩尔进料所需蒸气量；（2）若蒸气量取为2倍最小蒸气量时，求所需理论板层数及两产品的组成。假设塔内气液恒摩尔流动。常压下气液平衡资料列于例1-5题附表中。解：由方程F＋V0=D+W和F=D+W及D＝0.99F解得=0.00033。（1）在无限多层理论板层数时的操作线斜

5、率为：，直接蒸汽加热，=0。由平衡数据查得，=0.033，＝0.270，所以解得＝0.121（mol/mol进料）。（2）＝2时所需理论板层数及两产品的组成显然=,==0.99，所以=0.135。图解法求得理论板层数为5（图解法略）。15在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为0.28，0.41和0.57，试计算三层中较低的两层的单板效率EMV。操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下：x0.260.380.51y0.450.600.72解：假设测得相邻三层板分别为第n-1层，第n层，第n+1层即xn-1=0.28xn=0.41xn

6、+1=0.57根据回流条件yn+1=xn∴yn=0.28yn+1=0.41yn+2=0.57由表中所给数据α=2.4与第n层板液相平衡的气相组成yn*=2.4×0.41/（1+0.41×1.4）=0.625与第n+1层板液相平衡的气相组成yn+1*=2.4×0.57/（1+0.57×1.4）=0.483由式1-51EMV=（yn-yn+1）/（yn*-yn+1）可得第n层板气相单板效率EMVn=（xn-1-xn）/（yn*-xn）=（0.57-0.41）/（0.625-0.41）=74.4％第n层板气相单板效率EMVn+1=（xn-xn+1）/（yn+1*-xn+1）=（0.4

7、1-0.28）/（0.483-0.28）=64％21、在连续精馏塔中分离二硫化碳－四氯化碳混合液。原料液在泡点下进入塔内，其流量为4000kg/h、组成为0.3（摩尔分数，下同）。馏出液组成为0.95，釜液组成为0.025。操作回流比取最小回流比的1.5倍，操作压强为常压，全塔操作平均温度为61℃，空塔气速为0.8m/s，塔板间距为0.4m，全塔效率为50％。试求：（1）实际板层数；（2）两产品质量流量；（3）塔径；（4）塔的有效高度。解：（1）由y-x相图中q线与平衡线的交点坐标为xq=x