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文档简介

1、例 2-3a.解:因各组分都是烷烧,所以汽、液相均可看成理想溶液,K i压力。如计算要求不高,可使用烧类的p一 T一 K 图(见图2-1 :)o假设 T = 50 C, p= 0.2MPa,查图求K i组分xiKiyi=Kixi止烷0.152.50.375正戊烷0.400.760.304正已烷0.450.280.126求含正丁烷(1) 0.15、正戊烷(2) 0.4、和正已烷(3) 0.45 (摩尔分数)0.2MPa压力下的泡点温度。B.露点温度之煌类混合物在只取决于温度和*丙二 0,8051 i-l假设50c为进料的露点温度,则0 3 0,1 0 15 0.45 r (力 / 茁)=+ +

2、-= 1.772 1勺 70 2.4 0.803说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度,闪蒸问题成立。(2)求W ,令W 1 =0.1(最不利的初值)皿、), (0.8-1X0.15) , (0.3-1X0.45)U (0.10)(70-1) 1 +(10.1)(2 4-1) l + (0J)(0.8-l) 1 + (0.1)(0.3-1)=0.8785因f (0.1)0 ,应增大 W值。因为每一项的分母中仅有一项变化,所以可以写出仅 含未知数W的一个方程:1.8014-0.03-0.315f(vA =+八1 + 6歹 1 + 1V 1-0 3 1-0 7y计算R - R方程

3、导数公式为:W) _ J (与川町 + (工-一门 + NF町 +M ”映 + *广叨】口+川a-1)?10 S + 0.196 + 0.006 十。/。57+商同-+ 1 + 1 43 + 1+03 1 + 0讪1当 W 1 =0.1 时,由(2-62):0.8758, = 0.1+= 0.294 631迭代次数f ( w )df ( W )/ d ( W )10.10.87854.63120.290.3291.89130.460.0661.3240.510.00173一以下计算依此类推,迭代的中间结果列表如下:f (W4)数值已达到 p - T - K图的精确度。用式(2-57)计算x i

4、 ,用式(2-58)计算y i笃=3=- 0.073911 + 0 51(7.0-1)?i =1+ 叭1)7.QxQ.31+0,51(7.0-1)0.5173由类似计算得:x 2 =0.0583, y 2 =0.1400 x 3 =0.1670, y 3 =0.1336x 4 =0.6998, y 4 =0.2099/ J: IK U.l kmol/hy r, - 0+W9为M =10008M, JI因w值不能再精确,故结果已满意。(2) 一烧类混合物含甲烷 5%(mol),乙烷10%,丙烷30%及异丁烷55%,试求混合物在25c 时的泡点压力和露点压力。解1:因为各组分都是烷烧,所以汽、液相

5、均可以看成理想溶液,小值只取决于温度和压力。可使用煌类的 P-T-K图。泡点压力的计算:75348假设P=2.0MPa,因T=25 C ,查图求 K组分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)X0.050.100.300.551.00Ki8.51.80.570.26yi = Kixi0.4250.180.1710.1430.919K KiXi =0.9191.00,说明压力偏高,重设Z%=1.006 故露点压力为0.56MPa。Ki解2: (1)求泡点压力:K1 =16.5K2 =3.2K3 =1.0K 4 =0.43设 Pi=1000KPa,由 25 C, 1000KPa,查 P-T-K

6、 列线图得 KiYiK43在此条件下求得Yi=1.02# 1,继续调整所以 yi =0.05 16.5 0.1 3.2 0.3 1.0 0.55 0.43 = 1.68 1选异丁烷为参考组分=0.25%=0.282 ,查得 P=1771KPaYiK44=028% 0? =0.279 ,查得 P=1800KPa求得:工Yi =1.001 %1 ,故混合物在25 c的泡点压力为1800KPa序号组分Xi1000KPa2000KPa1770KPa1800KPaKiYiKiYiKiYiKiYi1甲烷0.0516.50.8258.40.429.60.489.40.472乙烷0.103.20.321.75

7、0.1751.950.1951.920.1923丙烷0.301.00.300.570.1710.630.1890.620.1864异丁烷0.550.430.240.2560.1410.2850.1570.2790.1531.001.680.9071.021.001(2)求露点压力设 Pi=1000KPa,由 25 C, 1000KPa,查 P-T-K 列线图得 KjKi =16.5K2 =3.2Ka=1.0 K 4 =0.43,0.050.100.55.1 614一 16.53.20.43 - 1.614选异丁烷为参考组分K42 =K41V x =0.43 1.614=0.694由25C, K

8、42 =0.694查得P=560KPa,查得各组分的 Ki值求得 Xi =0.9900故混合物在25c时的露点压力为560Kpa序号组成组成1000KPa560KPaKiXKixi1甲烷0.0516.50.00327.50.0022乙烷0.103.20.0315.200.0193丙烷0.301.00.301.700.1764异丁烷0.550.431.280.6940.793Z1.6140.990P866).以烧类蒸汽混合物含有甲烷a.5%,乙烷b.10%,丙烷c.30%及异丁烷d.55%。试求混合物在25 c时的露点压力与泡点压力,并确定在t=25C, p=1MPa大气压时的气相分率。解:a.

9、求混合物在25 c时的露点压力设 p=1MPa=101.3kPa ,由 t=25 C查图 2-1a 得:K 1=165, K2=27, K 3=8.1 ,K4=3.20.300.558.13.2=0.2129 ;1_ yi0.05 0.10 xi =Ki16527选异丁烷为参考组分,则K4 =Kg % xi =3.2 0.2129 =0.6813由 K4 =0.6813 和 t=25 C查图 2-1a 得 p=650kPa:K1=28, K2=5.35, K3=1.7, K4=0.681、 V yi 0.05 0.10 0.300.55.-.xi ;二=1.003 : 1Ki 285.351.

10、70.681故混合物在25c时的露点压力为 650kPa。b.求混合物在25c时的泡点压力设 p=1MPa=101.3kPa ,由 t=25 C查图 2-1a 得:Ki=165, K2=27,K3=8.1 , K4=3.2.xyi r KiXi =165 0.05 27 0.10 8.1 0.30 3.2 0.55 =15.14 :1选异丁烷为参考组分,则, Kg 3.2K4 =G- = =0.2114、yi15.14由 K4 =0.2114 和 t=25 C查图 2-1a 得 p=2800kPa:Ki=6.1 , K2=1.37, K3=0.44,K4=0.2114. y-Kk =6.1 0

11、.05 1.37 0.10 0.44 0.30 0.2114 0.550,6903-1K40.21140.6903U0.306由 K4 =0.306和 t=25 C查图 2-1a 得 p=1550kPa:K 1=11.0, K2=2.2 , K3=0.70,K4=0.306 Ki xi= 11.0 0.05 2.2 0.10 0.7 0.30 0.306 0.55 =1.148 =1K4KgF0.3061.148= 0.27由 K4 =0.27和 t=25 C查图 2-1a 得 p=1800kPa:K 1=9.6 , K2=1.9 , K3=0.62, K4=0.27.二yi =、Kixi =

12、:9.6 0.05 1.9 0.10 0.62 0.30 0.27 0.55 =1.004 ;1则混合物在25c时的泡点压力为 1800kPa。c.t=25 , p=1MPa=101.3kPaK1=165, K2=27 , K3=8.1, K4=3.2Zi0.05 0.10 0.30 0.55% i =0.2129 ::1 TOC o 1-5 h z Ki165278.13.2“=165 0.05 27 0.10 - 8.1 0.30 3.2 0.55 =15.14 1故在t=25 , p=1MPa大气压时的气相分率等于1。1.某精微塔的操作压力为 0.1Mpa,其进料组成为组分正丁烷正戊烷正

13、己烷正庚烷正辛烷总合组成(摩尔分数)0.050.170.650.100.031.00试求:露点进料的进料温度。泡点进料的进料温度。解:露点进料的进料温度设 t=20 C, p=0.1MPa=100kPa ,由查图 2-1a 得:K1=2.1 , K2=0.56 ,K3=0.17 ,K4=0.055 , K5=0.017 l yi 0.050.170.650.100.03v xi=- - = 7.734 -1i Kj 2.10.560.17 0.0550.017选正己烷为参考组分,则K3 =Kg X =7.734 0.17 =1.315由 K2 =1.315和 p=100kPa,查图 2-1a

14、得 t=78 C:K1=9.5 , K2=3.2 , K3=1.315 ,K4=0.56 , K5=0.25 TOC o 1-5 h z v V 0.050.170.650.100.03“ Xj i =-=0.851 ;1Ki 9.53.21.3150.560.25K3 =Kg x xi =0.851 1.315 =1.11935i由 K2 =1.119和 p=100kPa,查图 2-1a 得 t=74 C:K1=8.5 , K2=2.9 , K3=1.119 , K4=0.48 , K5=0.20一 y 0.050.170.650.100.03“ Xj =2=- - - - =1.003 :

15、-1K,8.52.91.1190.480.20故露点进料的进料温度为 74 C。泡点进料的进料温度设 t=20 C, p=0.1MPa=100kPa ,由查图 2-1a 得:K1=2.1 , K2=0.56 ,K3=0.17 ,K4=0.055 , K5=0.017,y 为=2.1 0.05 - 0.56 0.17 0.17 0.65 0.055 0.1 0.017 0.03 =0.317 =1K3Kg 0.17一G- = =0.54 yi0.317由 K3 =0.54和 p=100kPa,查图 2-1a 得 t=50 C:K1=5.2 , K2=1.6 , K3=0.54 ,K4=0.21

16、, K5=0.085K3KgX =5.2 0.05 1.6 0.17 0.54 0.65 - 0.21 0.1 0.085 0.03 =0.907 :1 0.540.907= 0.60由 K3 =0.60 和 p=100kPa,查图 2-1a 得 t=54 C:K1=5.5 , K2=1.76 ,K3=0.60 , K4=0.25 , K5=0.095. 、=KX =5.5 0.05 1.76 0.17 0.6 0.65 0.25 0.1 0.095 0.03 =0.992 : 1故泡点进料的进料温度为 54 C。2.某混合物含丙烷 a.0.451 (摩尔分数),异丁烷b.0.183,正丁烷c

17、.0.366,在t=94C和p=2.41Mpa下进行闪蒸,试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知Ki=1.42, K2=0.86, K3=0.72。解:设 *=0.5,由 t=94 C, p=2.41MPa=2410kPa, K 1=1.42, K2=0.86, K3=0.72 得:、Z0.4510.1830.366=- - =1.039 . 1Ki1.420.860.72Kz =1.42 0.451 0.86 0.183 0.72 0.366 =1.061 1故混合物处于两相区,可进行闪蒸计算。0.366(0.72-1)=0.00981 0.5(0.72 -1)Fc-tr0F (

18、由0.451(1.42 -1)+ 0.183(0.86 1)-1 0.5(1.42-1) 1 0.5(0.86-1),、2,、2,一、2-0.10430.451(1.42 一1)0,183(0.86 -1)0,366(0.72 - 1),一 2 - , 2 一,. 21 - 0.5(1.42 -1)1 0.5(0.86-1)1 - 0.5(0.72 -1)F( )0.0098k1 = k 一千,5-44=口4511.42-1) + 心。86 -1) + 0,366(0-72-1):。0007 上0 1 0,594(1.42-1) 1 0.594(0.86-1) 1 0.594(0.72-1)故

19、1 =0.594。由 xzii 1 (ki -1),V = ki Xi 得0.451x1 =1 0,594(1.42 -1)= 0.361; X2 =0.1831 0.594(0.86 -1)= 0.200 ;0 366x3 =1 -x1 -x2 =1 -0.361 -0.2 =0.439 ;或 x3 =0.4391 0,594(0.72 -1)y1 =1.42 X0.361 =0.513 ; y2 =0.86 X0,2 =0.172 ; y3 =0.72X0.439 =0,315 或 y3 =1 _y1 _y2 =1 _0,513 -0.172 =0,315P185 例 4 一 4(1)某原

20、料气组成如下:组分CH4C2H6 C3H8i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12n-C6H14y0(摩尔分率)0.765 0.045 0.035 0.0250.0450.0150.0250.045先拟用不挥发的燃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收,平均吸收温度为38压力为1.013Mpa,如果要求将i-C4H10回收90%。试求: (1)为完成此吸收任务所需的最小液气比。操作液气比为组小液气比的1.1倍时,为完成此吸收任务所需理论板数。各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。求塔底的吸收液量解:(1)最小液气比的计算:在最小液气比下N。, A关=*关=0.0.85(LV)

21、min = K关 A关=0.56 M 0.85=0.476(2)理论板数的计算:操作液气比 % =1.2( %) min =1.2 父 0,476=0,5712log(log A0.57120.56= 1.02-1,/1.02-0.85、log()1 - 0.85 _ 1 : 5.32log1.02(3)尾气的数量和组成计算:Ai非关键组分的LVK吸收率被吸收的量为VN塔顶尾气数量VN书(1一%)=,塔顶组成y1iViv按上述各式计算,将结果列于下表组分VN书Kmol/hKiAi如VN 书iViVCH 476.517.4Q.Q33Q.Q322.52473.98Q.92QC2H64.53.75Q

22、.152Q.152Q.6843.816Q.Q47C3H83.51.3Q.439Q.4361.5261.974Q.Q25i-C 4H1Q2.5Q.561.Q2Q.852.125Q.375Q.QQ47n-C4H1Q4.5Q.41.428Q.954.275Q.225Q.QQ28i-C5H121.5Q.183.171.QQ1.5QQQ.QQ.Qn-C5H122.5Q.1443.971.QQ2.5QQQ.QQ.Qn-C6H144.5Q.Q561Q.21.QQ4.5QQQ.QQ.Q合计1QQ.Q-19.81Q8Q.19Q(4)塔底的吸收量Ln塔内气体平均流率:= 90.185Kmol/hL0Ln / L、

23、L均=(-)V均=0.5712 M 90.185 = 51.514塔内液体平均流率:2 V而Vn 1Lq -V1Ln即 1QQ+Lq =80.37+Ln联立求解得 Ln =61.33Kmol/h. Lo =41.70Kmol/h解2:由题意知,i-C4H10为关键组分由 P=1.013Mpa, t 平=38 C查得 K 关=0.56 (P-T-K 图)在最小液气比下N=o , A关=中关=0.9min = K关A关=0.56 X 0.9=0.504(2)% = 1. 1(=1.1 0.504=0.55440. 55440. 560. 99所以理论板数为log (log (log0. 99 -0

24、.9、)1 一 0. 9-1 = 9. 48log 0. 99它组分吸收率公式AiVKiAN 1AT1L _ 0. 5544Ai _VKi17.4=0. 032计算结果如下:组分进料量相平衡常数KiAi i被吸收量塔顶尾气数量组成CH476.517.40.0320.0322.44874.050.923C2H64.53.750.1480.1480.6683.8340.048C3H83.51.30.4260.4261.4912.0090.025i-C4H102.50.560.990.902.2500.2500.003n-C4H104.50.41.3860.994.4550.0450.0006i-C

25、5H121.50.183.081.001.5000.00.0n-C5H122.50.1443.851.002.5000.00.0n-C6H144.50.0569.91.004.5000.00.0合计100.0-19.81080.190以CH4为例:9. 48 .10. 032- 0. 999-8 = 0. 32i _ 0. 032 9 8 1 _ 1iV1(CH4)=(1-i )VN+1=(1-0.032)76.5=74.05y i(CH4)V1 (CH4)74. 0576. 5=0. 923(3) 塔内气体平均流率:10080. 19090 . 10 Kmol/h塔内液体平均流率:L=Lo + (L0 + 19 . 81) 2L09. 905由1 v =0.5544.L0 =40.05Kmol/h组分CH4C2H6C3H8i-C4H10n-C4H10i -C5H10n-C5H10n-C6H14Ey0,i0.7650.0450.0650.0250.0450.0150.0250.0151.0003.拟进行吸收的某厂裂解气的组成如下。当在1.013Mpa压力下,以相对分子质量为 220的物质为吸收剂,吸收剂温度为30 C,而塔中液相平均温度为35C。试

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