华东理工大学分离工程习题2019

华东理工大学分离工程习题2019分离工程习题2019SectionA多组分精馏A-1、由苯(1)、甲苯(2)和二甲苯(3)组成的三元混合物，常压下精馏分离。精馏塔的进料、塔顶产品和塔底产品的组成如下：组分苯甲苯二甲苯塔顶产品0.9900.0100塔底产品0.0070.59180.4012进料0.5000.3000.200试用修正常数法计算：（1）塔釜温度（泡点）。（2）塔顶分凝器温度（露点）。(提示：塔顶和塔釜温度初值都取90℃)。假设液相服从拉乌尔定律，汽相可作为理想气体。三个组分的蒸汽压分别用下列各式计算：KTmmHgpTpTpTpsisss)./(..ln)./(..ln)./(..ln045899336613901667535230960137163652512788900815321A-2、由乙醇(1)和异辛烷(2)组成的二元系，50℃无限稀释下液相溶液的活度系数为17211.，8492.。试求:(1)用以上数据，计算VanLaar方程中A12和A21参数值；(2)利用VanLaar方程，计算常压下摩尔分率x1=0.3时的泡点温度和汽相组成y1。（建议采用修正常数法）汽相可以作为理想气体，液相活度系数可由VanLaar方程计算。乙醇(1)和异辛烷(2)的Antoine方程分别为KTmmHgpTpTpsiss,)./(..log)./(..log41552840125781189655031554044948210110A-3、组成为50%(mol分率)苯，25%甲苯和25%对二甲苯的100kmol混合物，在120kPa和110℃下是否能够进行闪蒸？如果能闪蒸，试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。各组分蒸汽压按下式计算（sip单位Pa，温度单位为K）：苯：36525127887936201...lnTpS甲苯：67535230969065202...lnTpS对二甲苯：8457653346981203...lnTpS（提示：汽化率初值e1=0.5，用牛顿切线法迭代计算，|G(e)|<0.005视为收敛）A-4、烃类混合物进精馏塔进行分离，其进料量取100kmol/h，组成如下表所示：组分CH4C2H4C2H6C3H6C3H8nC4H10mol%0.822.99.3710.711.145.13要求：稳定操作时，精馏塔塔顶馏出液中nC4H10摩尔分数不大于0.005，塔釜残液中C3H8摩尔分数不大于0.003。采用清晰分割法，对塔顶和塔底产品的流量和组成估算。A-5、=0.33，CT求：A-6、（1（2SectionB特殊精馏B-1、某合成橡胶厂欲用萃取精馏分离丁烯－1(1)和丁二烯(2)，以乙腈作为萃取剂，料液量为100kmol/h，含丁烯－1为0.6，丁二烯为0.4（摩尔分率），露点状态进塔。塔内萃取剂浓度基本保持在xS=0.8。要求：塔釜液脱乙腈后丁二烯纯度达99.5%；塔顶丁二烯浓度小于0.1%，乙腈含量小于0.12%，试计算萃取精馏所需的理论板数和萃取剂用量。已知：xS=0.8时，12/S=1.67，1S=19.2，2S=11.5，取R=1.5Rm。B-2、通过实验测得，乙醇(1)─异辛烷(2)二元系溶液50℃时无限稀释下活度系数为17211.，8492.。试求：(1)二元系Wilson方程中Λ12和Λ21参数值；(提示:计算Λ12和Λ21时，可以分别从0.1和0.25出发)(2)此系统50℃下存在恒沸，恒沸点对应的压力多少，恒沸点组成如何？(液相为实际溶液，汽相为理想气体)乙醇（1）和异辛烷（2）的Antoine方程分别为KTmmHgpTpTpsiss,)./(..log)./(..log41552840125781189655031554044948210110B-3、用恒沸精馏进行分离某二元混合液。所选用的挟带剂E与组分A形成最低恒沸物，从塔顶蒸出；通过全凝器；冷凝液部分作为回流，部分作为塔顶产品。设定塔顶冷凝器的冷却水进、出口温度分别为33℃和43℃，要求冷凝器的有效温差为8℃。试估算：（1）该塔的最小操作压力；（2）塔顶恒沸物的组成。计算组分A和挟带剂E的饱和蒸汽压的Antoine方程如下：KTmmHgpTTpsiA)./(..pln)./(..lnsEs93354629406513165050632766752715汽相可以作为理想气体。液相中，组分活度系数按下列方程估算：225151AEAxx.ln.lnEB-4、用苯作恒沸剂分离乙醇与水的恒沸物，要求塔顶得到三元恒沸物而塔底得近似纯乙醇产品。试计算每小时处理1000kg原料时需加入的苯的最低量。恒沸物数据如下：恒沸组成(质量分率)系统恒沸点/℃水乙醇苯乙醇-水78.174.096.0苯-乙醇-水64.867.418.574.1SectionC吸收C-1、用水吸收气体混合物中SO2。吸收常压操作，温度20oC，气相中SO2分压0.08atm。SO2在水溶液中发生解离：SO2+H2OH++HSO3-该电离的平衡常数KHHSOSOkmolm32231710./。20oC时SO2溶解度常数)/k/(.361302mmolatmHSO。试求：水中吸收的SO2总浓度（单位kgSO2/m3）。C-2、某易溶于水的气体A的亨利系数HA=0.5atm/(mol分率)，难溶于水的气体B的亨利系数HB=50000atm/(mol分率)。溶液的mol密度CM=55.6kmol/m3。（1）气膜一侧推动力用分压差表示，液膜一侧推动力用体积摩尔浓度之差表示；如果是物理吸收，分别计算气体A和气体B吸收过程中的气膜和液膜阻力之比。此时，k1=10-3cm/s，kg=1.6710-5mol/(cm2.s.atm)。（2）试分析对于哪一种气体应用快速反应的化学吸收增强作用会更大些。C-3、一级不可逆反应的化学吸收。已知k1=10-4m/s，DL=1.510-9m2/s。试讨论：（1）反应速度常数k1*高于什么值时，吸收可视为快反应，液膜中完成；k1*低于什么值时，吸收反应为慢反应，主要在液流主体中完成？（2）如果k1*=0.1s-1，试问液相主体体积与液膜体积之比L大于多少，反应方能在液相主体中完成？（3）如果L=30，k1*=0.2s-1，求增强因子。C-4、计算25℃时，用浓度0.8kmol/m3的NaOH溶液吸收CO2的速率NA。已知k1=210-4m/s，CO2的溶解度常数)//(361032mkmolPaHCO，气相中CO2分压pA=105Pa，扩散系数DAL=DBL=1.510-9m2/s，kg=310-2kmol/(m2.s.atm)，反应速率常数k*2=8800m3/(kmol.s)。（提示：计算时可首先假设CAi=pA/HA，再校正）。C-5、空气中含有有害杂质A需要除去，要求其含量由0.1%减至0.02%(mol)。常压吸收。试计算下列三种逆流吸收的填料层高度：（1）纯水吸收，已知kga=32kmol/(m3.h.atm),kla=0.1(l/h)。A在纯水中的溶解度常数HA=0.125atm/(kmol/m3)气液两相流率分别为L=63.5kmol/(m2.h)，G=9.1kmol/(m2.h)。液相的摩尔密度CM=56.1kmol/m3。（2）用CB=0.8kmol/m3的强酸溶液进行吸收。已知DAL=DBL，kAL=kBL，反应为瞬间反应：A+B→P（3）用CB=0.128kmol/m3的强酸溶液进行吸收。C-6、用正庚烷(纯态)吸收处理轻烃类气体混合物：操作温度-22℃，压力37.4atm，原料气总流量18900kmol/h，具体组成和各组分在操作温度和压力下的Ki值如下表所示。要求：通过10个理论级的逆流吸收，对进料气中乙烷的回收率达到50%。试计算：吸收剂正庚烷的流量及尾气和富液中各组分分流率。组分进料气中摩尔分数KiC10.9492.85C20.0420.36C30.0070.066nC40.0010.017nC50.0010.004C-7、某厂脱乙烷塔顶气体组成如下：组分C2H6C2H4C2H2mol分率20.579.00.5用丙酮作吸收剂除去其中乙炔，操作压力