化工原理复习题

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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2375.075.01+=+n n x y ,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2375.075.01+=+n n x y 得R =3
x D =0.95 (2)
0.95
0.95
1000.440kmol/h
1004060kmol/h 1000.4400.95600.033
D F
F D W
W
W Dx D Fx D W F D Fx Dx Wx x x η⨯===⨯==-=-==+⨯=⨯+⨯=
(3)
340120kmol/h
120kmol/h
(1)440160kmol/h (1)16010060kmol/h
L RD L L qF V R D V V q F ==⨯==+==+=⨯==--=-=
(4)
min 30.4120.182
0.950.4 2.520.40.182
q q q q D q q q x y x x x y R y x ==
+=--=
==-- (5) 提馏段操作线方程20.033W Wx L y x x V V
=-=- q 线方程为 y =0.4
(6)
*11*
1*1230.95120.8636
0.750.86360.23750.8852
D x y x x x y ===+==⨯+=
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 m 3/㎡·h ,入塔气体浓度为10 g/N m 3 ,(N m 3表示标准状态下的体积m 3),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K y a =200kmol/(m 3·h·△y )。

试求:
(1)水用量,m 3/(m 2·h (取ρ水1000kg/ m 3);
(2)出塔溶液中氨的浓度,mol %);
(3)填料层高度,m 。

解:(1)
3
14
2112min 1min 2232101022.40.013217
(1)0.0132(10.95) 6.5910()0.95 1.2 1.141.5() 1.5 1.14 1.714480/22.4200kmol/(m h)
1.71200342kmol/(m h)=34218/1000 6.16m /(m h)
y y y y y L m y G
m
L L G G
G L ηη--⨯=⨯==-=⨯-=⨯-===⨯===⨯===⋅=⨯=⋅⨯=⋅
(2) 112()/()0.007330.733%L x y y G
=-== (3)
12
/200/2001m
/(/) 1.2/1.710.702
1ln[(1)] 6.371 6.37m
OG y OG OG OG H G K a S m L G y N S S S y H H N =======-+=-== 3、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X 1=0.14kg 水/kg 绝干物料降到
X 2=0.04 kg 水/kg 绝干物料,干燥器的生产能力G C 为2000kg/h (以绝干产品计);空气进入干燥器时湿含量H 1为0.005kg 水/kg 干空气,温度t 1为120O C ,空气出干燥器时湿含量H 2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t 2,(℃)。

(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: X 1=0.14kg 水/kg 干料,X 2=0.04kg 水/kg 干料
G c =2000kg/h ,H 1=0.005kg 水/kg 干气,t 1=120℃ H 2=0.035kg 水/kg 干气
(1) W =G c (X 1-X 2)=2000×(0.14-0.04)=200kg/h
(2) h kg H H W V /6667005
.0035.020021=-=-= (3) 等焓过程,I 1= I 2
(1.01+1.88×0.005)×120+2500×0.005=(1.01+1.88×0.035)×t 2+2500×0.035 ∴t 2=44℃
005.0622
.01=-=水气水气p P p H ∴Kpa p 808.0=水气。