分离工程计算.doc

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1、五、`计算1.进料中含正已烷0.33，正庚烷0.33，正辛烷0.34（平均摩尔分数）。今要求馏出液中正庚烷浓度XD2≤0.015，釜液中正已烷浓度xw3≤0.011，若进料流率为100kmol/h，按清晰分割法求馏出液和釜液的流率及组成。试计算精馏系统的最小回流比。已知进料中的液相分率为0.4。解：根据上例的已知条件及计算结果，其数据如下组分αiXF,iXD,i1正辛烷10.340.02正庚烷2.270.330.013正己烷5.250.330.99由（3-45）式得用试差法求出θ＝3.814，代入（3-46）式故2.现设计一脱乙烷塔，其原料组成和操作条件下的相对挥发度

2、如下表。馏出液中丙烯浓度为2.5x％，釜液中乙烷浓度为5.0x％，塔顶操作压力为2.76MPa（绝）。进料为泡点进料，回流为饱和液相，全塔平均板效率为75％，求所需的塔板数。进料中组分XF,i％α进料中组分XF,i％α甲烷5.07.356丙烷20.00.901乙烷35.02.091异丁烷10.00.507丙烯15.01.000正丁烷15.00.408解：以100mol进料为基准，假设在釜液中不出现甲烷，在馏出液中不出现丙烷及更重的组分，按清晰分割计算塔顶、塔釜组成，初步物料衡算如下表：组分进料/mol馏出液/mol釜液/mol甲烷5.05.0－乙烷（LK）35.035

3、.0-xx丙烯（HK）15.015.0-yy丙烷20.0－20.0异丁烷10.0－10.0正丁烷15.0－15.0∑100.055.0-x-y45+x+y根据要求解上述两式得x＝3.11y＝14.05故馏出液及釜液的组成为组分馏出液/mol釜液/molDXDi/molXDi/％WXWi/molXWi/％甲烷5.013.2－－乙烷31.8984.33.115.0丙烯0.952.514.0522.6丙烷20.0032.2异丁烷10.0016.1正丁烷15.0024.137.84100.062.16100.0利用芬斯克方程式求最少理论板数利用恩特伍德方程计算最小回流比求得根

4、据所以Rm＝1.378取操作回流比为最小回流比的1.25倍，则R＝1.722则由吉利兰特图查得N=14.9如果使用的再沸器为部分再沸器，塔顶冷凝器为全凝器，则塔内需13.9块理论板，实际板数N’=13.9/0.75=18.5进料位置可解得3.试求总压力为0.0867MPa时，氯仿（1）－乙醇（2）的恒沸组成与恒沸温度。已知解：除上述四个关系式外，根据恒沸物的特性和相平衡关系式还有三个等式现已知p=0.0867MPa，共7个方程，7个未知数，有唯一解。使用试差法计算4.在维尼纶生产中有一醋酸甲酯（1）和甲醇的混合物，含醋酸甲酯x1＝0.649（摩尔分数）。要求塔顶得到0

5、.95（摩尔分数）的醋酸甲酯，且要求其回收率为98％。现以水为溶剂进行萃取精馏，塔内液相中水的浓度保持xp=0.80（摩尔分数）。操作回流比为最小回流比的1.5倍。进料为饱和气相。试求所需的溶剂量和理论板数。解：（1）以100kmol进料为基准进行物料衡算。 由给定条件可得出因为故故所以（2）计算平均相对挥发度查得与本系统有关的范拉尔常数值为把各二元系看作非对称性不大的系统利用（2－67）计算（a）当x’1=0时，（x1=0,x2=0.2,xp=0.8)P10/P20随温度的变化较小可按组分1、2的恒沸温度54℃来计算。则相对挥发度（b）当x’1=1时，（x1=0.2

6、,x2=0,xp=0.8)所以相对挥发度故得（3）根据作y’－x’图可按二元系的平衡关系式求得不同x’1下的y’1,得图。（4）用图解法求理论板数由图（2－29）可得最小回流比Rm所以回流比R＝1.5×0.74＝1.1根据图解法画出操作线可得理论板数为N=6，进料板为从上往下数第三块。(5)确定溶剂用量P根据式按（2）相同的方法，当x’1=0.95(x1=0.19),x’2=0.05(x2=0.01),xP=0.80时可求得故精馏段的液相量L=P+RD’=P+1.1×66.95＝P+73.65所以Xp=0.8β=0.0415由式（2－77）可得溶剂用量为因本题未提出塔

7、顶产品中溶剂浓度的要求，否则可算出溶剂加入板上升气相量和溶剂浓度yP，然后按二元溶液计算出回收段所需的理论板数。现可根据经验取1～2块理论板为回收段5.某厂裂解气组成如下，13.2x%氢、37.18x%甲烷、30.2x%乙烯、9.7x%乙烷、8.4x%丙稀和1.32x%异丁烷。拟用C4馏分做吸收剂，从裂解气中回收99x%的乙烯。该吸收塔处理的气体量为100kmol/h，操作压力为4.053MPa，平均操作温度为－14℃。试计算：1）最小液气比2）操作液气比为最小液气比的1.5倍时所需的理论板数3）各组分的吸收率和塔顶尾气的数量和组成4）塔顶应加入的吸