目錄第一章緒論第二章單級平衡過程第三章多組分精餾和特殊精餾第四章氣體吸收第五章液液萃取第六章多組分多級分離的嚴(yán)格計算第七章吸附第八章結(jié)晶第九章膜分離第十章分離過程...............................................................................................1..............................................................................5............................................................18....................................................................................23....................................................................................26....................................................27.............................................................................................33.............................................................................................34.........................................................................................35與設(shè)備的選擇與放大................................................36

第一章緒論1.列出5種使用ESA和5種使用MSA的分離操作。答：屬于ESA分離操作的有精餾、萃取精餾、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精餾。屬于MSA分離操作的有萃取精餾、液-液萃取、液-液萃?。p溶劑）、吸收、吸附。2.比較使用ESA與MSA分離方法的優(yōu)缺點。答：當(dāng)被分離組分間相對揮發(fā)度很小，必須采用具有大量塔板數(shù)的精餾塔才能分離時，就要考慮采用萃取精餾（MSA），但萃取精餾需要加入大量萃取劑，萃取劑的分離比較困難，需要消耗較多能量，因此，分離混合物優(yōu)先選擇能量媒介(ESA)方法。3.氣體分離與滲透蒸發(fā)這兩種膜分離過程有何區(qū)別？答：氣體分離與滲透蒸發(fā)式兩種正在開發(fā)應(yīng)用中的膜技術(shù)。氣體分離更成熟些，滲透蒸發(fā)是有相變的膜分離過程，利用混合液體中不同組分在膜中溶解與擴散性能的差別而實現(xiàn)分離。4.海水的滲透壓由下式近似計算：π=RTC/M，式中C為溶解鹽的濃度，g/cm3；M為離子狀態(tài)的各種溶劑的平均分子量。若從含鹽0.035g/cm3的海水中制取純水，M=31.5，操作溫度為298K。問反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為多少kPa?答：滲透壓π=RTC/M×298×kPa。所以反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為kPa。5.假定有一絕熱平衡閃蒸過程，所有變量表示在所附簡圖中。求：（1）總變更量數(shù)Nv;（2）有關(guān)變更量的獨立方程數(shù)Nc；（3）設(shè)計變量數(shù)Ni;V,yi,Tv,Pv（4）固定和可調(diào)設(shè)計變量數(shù)Nx,Na；（5）對典型的絕熱閃蒸過程，你將推薦規(guī)定哪些變量？FTPzi思路1：FV-2F3股物流均視為單相物流，總變量數(shù)Nv=3(C+2)=3c+6獨立方程數(shù)NcL,x,T,PL物料衡算式C個iL習(xí)題5附圖熱量衡算式1個相平衡組成關(guān)系式C個1個平衡溫度等式1個平衡壓力等式共2C+3個故設(shè)計變量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定設(shè)計變量Nx＝C+2,加上節(jié)流后的壓力，共C+3個可調(diào)設(shè)計變量Na＝0解：（1）Nv=3(c+2)（2）Nc物能c1相c內(nèi)在(P，T)2Nc=2c+3（3）Ni=Nv–Nc=c+3（4）Nxu=(c+2)+1=c+3（5）Nau=c+3–(c+3)=0思路2：輸出的兩股物流看成是相平衡物流，所以總變量數(shù)Nv=2(C+2)獨立方程數(shù)Nc：物料衡算式C個，熱量衡算式1個,共C+1個設(shè)計變量數(shù)Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定設(shè)計變量Nx:有C+2個加上節(jié)流后的壓力共C+3個可調(diào)設(shè)計變量Na：有06.滿足下列要求而設(shè)計再沸汽提塔見附圖，求：（1）設(shè)計變更量數(shù)是多少？塔頂產(chǎn)物（2）如果有，請指出哪些附加變進(jìn)料，227K，2068kPa量需要規(guī)定？9Kmol/h1.0組分N解：N進(jìn)料uc+254.467.6141.154.756.033.32123456CCCCCCx壓力9c+11=7+11=182N串級單元1傳熱1合計2ua塔底產(chǎn)物習(xí)題6附圖2NVU=Nxu+Nau=20附加變量：總理論板數(shù)。7.附圖為熱藕合精餾系統(tǒng)，進(jìn)料為三組分混合物，采出三個產(chǎn)品。確定該系統(tǒng)：（1）設(shè)計變量數(shù);（2）指定一組合理的設(shè)計變量。尾氣CO2+蒸汽解:N壓力進(jìn)料合計N+M+1+1uxc+2V-2加熱器N+M+c+4蒸出塔吸收塔TaPaTbPb(c=3)換熱器N串級61ua冷卻器水蒸氣E-2分配器V-3V-1側(cè)線傳熱3泵2E-1習(xí)題7附圖10Nvu=N+M+3+4=N+M+198.利用如附圖所示的系統(tǒng)將某混合物分離成三個產(chǎn)品。試確定：（1）固定設(shè)計變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計變量數(shù);（2）指定一組合理的設(shè)計變更量全凝器解:N進(jìn)料c+2ux液汽M壓力N+M+1+1+1c+N+M+5產(chǎn)品1N串級4u進(jìn)料a分配1產(chǎn)品2汽側(cè)線傳熱142液10再沸器產(chǎn)品3習(xí)題14附圖39.采用單個精餾塔分離一個三組分混合全凝器140kPa閥NS產(chǎn)品1V-1M4020299.95%(mol)87.2kmol/h苯200℃1140kPa進(jìn)料F2閥V-1Kmol/h苯261.5甲苯84.6聯(lián)苯5.1102產(chǎn)品2含進(jìn)料中苯的1%再沸器冷卻器204kPa產(chǎn)品3習(xí)題8附圖習(xí)題9附圖物為三個產(chǎn)品(見附圖),試問圖中所注設(shè)計變量能否使問題有唯一解?如果不,你認(rèn)為還應(yīng)規(guī)定哪個(些)設(shè)計變量?解:NXU進(jìn)料c+2壓力40+1+1c+44=47Nau3+1+1+2=7Nvu=54設(shè)計變量：回流比，餾出液流率。4第二章單級平衡過程1.(1)-甲苯(2)-對二甲苯(3)三元系，當(dāng)x=0.3125，x=0.2978，x=0.3897時的123K值。汽相為理想氣體，液相為非理想溶液。并與完全理想系的K值比較。已知三個二元系的Wilson方程參數(shù)。12221035.33;977.8312112333442.15;460.0523221642.81(單位：J/mol)13331510.14;1311在T=378.47K時液相摩爾體積為：vL100.91103m3kmol；vL117.55103；vL136.69103231安托尼公式為：苯：lnPs20.79362788.51T52.36；1甲苯：lnPs20.90653096.52T53.67；2對二甲苯：lnPs20.98913346.65T57.84；(Ps:Pa;T:K)3RTvLexp解1：由Wilson參數(shù)方程iijvLijijiRTvL21211exp12vL1117.55103100.91103exp1035.338.314378.47RT2122vL1exp21vL2100.91103117.55103exp977.838.314378.47同理：0.838；1.24413311.010；0.9952332xkiln1lnxij由Wilson方程：xjkijkkjjj130.9184；0.9718；0.993025根據(jù)安托尼方程：Ps0.2075MPa1；8.693104PaPP3.823104Pa；s3s2由式(2-38)計算得：K1.88；K0.834；K0.375123如視為完全理想系，根據(jù)式(2-36)計算得：K2.048；K0.858；K0.377123解2苯：lnPs20.79362788.5/(378.4752.36)；Ps11甲苯：lnPs220.90653096.52/(378.4753.67)；Ps2對二甲苯：slnP20.98913346.65/(378.4757.84)；Ps33Wilson方程參數(shù)求取11)100.911031035.33vLexp(exp(3)1.1938.314378.471v12117.551012RTL222)117.5510977.838.314378.47vL3exp(exp()0.854)0.7472)1.3462v12100.911021RT3L12322)117.5510442.158.314378.47vL3exp(3exp(2v136.691023RTL333)136.6910460.05vL3exp(8.314378.473exp(3v23117.551032RTL211)136.69101510.148.314378.47vL3exp(3exp()0.4571v13100.911013RTL233)136.69101642.818.314378.47vL3exp(3exp()2.2833v13100.911031RTL1xxxlnr1ln(xxx)()1x21231311122133x1x133xxx03xxx3122211223.31253113221ln(0.31251.1930.29780.4570.3897)(0.31252.2831.1930.38970.29780.4570.38970.8540.31250.29780.74720.38972.2830.31251.3460.29780.38970.090760.8540.2978)r16xxxlnr1ln(xxx)(xxxxxx)112232321212323x1xx23312213321120.21251.19331132231ln(0.31250.8540.29780.74720.3897)(0.31251.1930.29780.4570.38970.29780.38971.3460.8540.31250.29780.74720.38972.2830.31251.3460.29780.38970.0188)r2xxxxxxxx32lnr1ln(xxx)(x)1132323x1xx1333131223312221120.31252330.457131231ln(0.31250.4570.29871.3460.3897)(0.31251.1930.29780.4570.38970.74720.29780.38970.8540.31250.29780.74720.38972.2830.31251.3460.29780.3897)0.2431r3故P0.9132207.48101.31.871.01986.93101.30.87442P1.275238.23101.30.4813KrPs111KrPs22KrPs33P3而完全理想系：PP207.48101.32.048K1s1PsK2P86.93101.30.85812PsK3P38.23101.30.377432.(摩爾分率)。分別用平衡常數(shù)法和相對揮發(fā)度法計算該物系在100kPa式的平衡溫度和汽相組成。假設(shè)為完全理想系。解1：(1)平衡常數(shù)法：設(shè)T=368K用安托尼公式得：Ps156.24kPa；Ps63.28kPa；Ps26.88kPa123由式(2-36)得：K1.562；K0.633；K0.269123y0.781；y0.158；y0.067；y1.0061由于y>1.001，表明所設(shè)溫度偏高。23ii7由題意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得：KK'1.553可得T367.78K'y11重復(fù)上述步驟：iK'1.553；K0.6284；K0.2667'2'31y'0.77651yy；y1.0003i；0.1511；0.066675''32在溫度為367.78K時，存在與之平衡的汽相，組成為：苯0.7765、甲苯0.1511、對二甲苯0.066675。(2)用相對揮發(fā)度法：設(shè)溫度為368K，取對二甲苯為相對組分。計算相對揮發(fā)度的：13335.807；2.353；1.000組分苯(1)甲苯(2)對二甲苯(3)23ixi00ijxijxiijixiji解2：(1)平衡常數(shù)法。假設(shè)為完全理想系。設(shè)t=95℃苯：lnPs20.79362788.5/(95273.1552.36)11.96；1Ps1.569105Pa1甲苯：lnPs20.90653096.52/(95273.1553.67)11.06；2Ps6.358104Pa2對二甲苯：lnP20.98913346.65/(95273.1557.84)10.204；s3Ps2.702104Pa31.5691051051.569；KPPK1s1s2P0.6358P2PK3s3P0.2702Kx1.5960.50.27020.250.63580.251.011ii1.5691.0111.552；解得T=94.61℃2選苯為參考組分：K12lnPs11.05；Ps6.281104Pa22lnPs10.19；Ps2.6654104Pa33K=0.62812K3Kx1.5520.50.62810.250.26650.250.99971ii8故泡點溫度為94.61℃，且y1.5520.50.776；1y0.62810.250.157；y0.26650.250.06723(2)相對揮發(fā)度設(shè)t=95℃，同上求得K=1.569，K=0.6358，K3法1，2.353，1335.80721323x5.8070.52.3530.2510.253.74iiyx5.8070.52.3530.2510.251.03.743.743.74iixiii故泡點溫度為95℃，且y5.8070.50.776；3.741y2.3530.250.157y10.250.0673.743.742；33.一烴類混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及異丁烷55%，試求混合物在25℃時的泡點壓力和露點壓力。解1：因為各組分都是烷烴，所以汽、液相均可以看成理想溶液，K值只取決于和壓力。可使用烴類的P-T-K圖。壓力的計算：75348假設(shè)P=2.0MPa，因T=25℃，查圖求Ki溫度⑴泡點i組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)∑xiKiyKxKxiiiii組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)∑xiK1.95iyKxiiiKx=1.005≈1，故泡點壓力為1.8MPa。ii⑵露點壓力的計算：假設(shè)P=0.6MPa，因T=25℃,查圖求Ki組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)∑yiKixyiKii9yiK=1.0688＞1.00，說明壓力偏高，重設(shè)P=0.56MPa。i組分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)異丁烷(4)∑yiKiyiKxiyi=1.006≈1，故露點壓力為0.56MPa。iK2：(1)求泡點i壓力：解設(shè)P1=1000KPa，由25℃，1000KPa，查P-T-K列線圖得KiK=16.5K=3.2K=1.03K412所以y0.050.31.00.550.431.681i選異丁烷為參考組分K42y0.2560.9070.282，查得P=1771KPaK43i在此條件下求得y1，繼續(xù)調(diào)整iK43y0.2821.020.279，查得P=1800KPaK44i求得：y1.0011，故混合物在25℃的泡點壓力為1800KPai序號組分x1000KPa2000KPa1770KPa1800KPaiKyKiyKiyKiyiiiii1234甲烷乙烷丙烷異丁烷(2)求露點壓力設(shè)P1=1000KPa，由25℃，1000KPa，查P-T-K列線圖得KiK=16.5K=3.2K=1.03K412所以xy0.050.550.431.614iKii選異丁烷為參考組分KKx0.431.6140.6944241i由25℃，K=0.694查得P=560KPa，查得各組分的K值i求得x0.9901故混合物在25℃時的露點壓力為560KPa42i10序號組成組成1000KPa560KPaxKxKiiii12甲烷乙烷34丙烷異丁烷4.含有80%(mol)醋酸乙酯(A)和20%乙醇(E)的二元物系，液相活度系數(shù)用VanLaar方程計算，A=0.144，A=0.170。試計算在101.3kPa壓力下的泡點溫AE度和露點溫度。EA安托尼方程為：2790.50T57.15lnP21.0444SA3803.98T41.68醋酸乙酯：乙醇：lnP23.8047(PS：Pa；T：K)SE解1：⑴泡點溫度此時x0.8，x0.2AE0.144AAEln0.00750.1440.80.1700.2A22AxAEA11AxEAE1.0075A0.170AEAln0.10130.1700.22E2AxEAE110.1440.8AxAEA1.1067E設(shè)T=350KlnP21.04442790.50T57.1511.516SAPS100271PaAlnPS23.80473803.98T41.6811.4669EPS95505PaEPSK0.9972AAPA11K1.0434PSEPEEKxKxKx0.99720.81.04340.21.0064iiAAEEKx1ii所以泡點溫度為350K。⑵露點溫度此時y0.8，y0.2AE設(shè)T=350K，lnP21.04442790.50T57.1511.516SAPS100271PaAlnPS23.80473803.98T41.6811.4669EPS95505PaE設(shè)1，1AEK0.989840.94279PSAPAEAKPSEPEyAKxA0.8082AyEKxE0.2121E0.144AAEln'A0.008060.1440.808222AxAEA110.1700.2121AxEAE'1.0081A0.170AEAln'E0.099080.1700.212122AxEAE110.1440.8082AxAEA'1.1042E1.00811002710.99785'PSK'AAAP10130012K'1.1042955051.04103'PSEEP101300EyiKyAyE0.80170.19210.9938KK'''iAEyiK1i所以露點溫度為350K。解2：(1)計算活度系數(shù)：0.144AlnrA(10.1440.80.00750.170.2)2AE(1AxAEAAx}2EAErA0.17AlnrE(0137}2EA(1AxEA0.1440.8EAx}2AEArE(2)計算泡點溫度(80℃)lnPs21.04442790.50353.1557.1511.617A1.1097105PsAPalnPs23.80473808.98353.1541.6811.5917E1.082105PsEPa1.00751.1097101.013105KrPS51.1037APAA1.1071.08210KrPS51.1821EE1.013105PEKx1.10370.81.18210.21.1194ii調(diào)整K1.10371.11940.98597A20.985971.013105exp(21.0444T275970..155)KPPSA2A2r1.0075A13解得T=349.65，即T=76.50℃22Ps9.91104PaAlnPAs=11.504lnPEs=11.453Ps9.4175104PaEKA=0.9857EKKx0.98570.81.02880.20.99431ii故泡點溫度為76.5℃(3)計算露點溫度設(shè)T(80℃)K1.10370.8940.9867A20.98671.013105exp(21.0444T275970..515)KPPSA2A2r1.0075A解得T(76.52℃)2Ps9.92104PaAlnPAs=11.505lnPEs=11.454Ps9.425104PaEK1.00750.9920.98661.013AK1.1070.94251.031.013Ex0.80.98660.21.031.0051i故露點溫度為76.52℃5.設(shè)有7個組分的混合物在規(guī)定溫度和壓力下進(jìn)行閃蒸。用下面給定的K值和進(jìn)料組成畫出Rachford-Rice閃蒸函數(shù)曲線圖。Kf1czii1K1i1iΨ的間隔取0.1，并由圖中估計出Ψ的正確根值。組分1234567ziKi16.2解：計算過程如下表所示：1234567∑14Ψ=00540Ψ-0.14007Ψ=1根據(jù)上表所得數(shù)據(jù)畫圖：0.80.6由曲線圖得：Ψ6.組成為60%(mol)100℃下閃蒸。試0.4計算液體和氣體產(chǎn)物的量和組成。0.2}0假設(shè)該物系為理想溶液。用安托尼Ψ{-0.200.511.5方程計算蒸氣壓。解：在373K下苯f-0.4-0.6：-0.8lnPS20.79362788.51T52.361-1ΨPS179.315kPa1K1.771甲苯：lnPS20.90653096.52T53.67PS73.834kPa22K0.7292對二甲苯：lnP20.9813346.65T57.84PS31.895kPaS33K0.3153計算混合組分的泡點TTBB計算混合組分的露點TTDD373364.076377.83364.0760.6511zKif0.040443i1K111i1zKi2f'0.414i1K1121i15f0.74771f'211f0.002402此時：x1=0.38，x2=0.3135，x3=0.3074，L=74.77kmol；y1=0.6726，y2=0.2285，y3=0.0968，V=25.23kmol。7.用圖中所示系統(tǒng)冷卻反應(yīng)器出來的物料，并從較重?zé)N中分離輕質(zhì)氣體。計算離開閃蒸罐的蒸汽組成和流率。從反應(yīng)器出來的物料溫度811K，組成如下表。閃蒸罐操作條件下各組分的K值：氫-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-解：以氫為1，甲烷為4。F=460kmol/h，z0.1087z0.0217，42，苯為3，甲苯為總進(jìn)料量為z0.4348z0.4348，，312組分流率，mol/h氫200又K1=80，K2=10，K3=0.01，K4由式(2-72)試差可得：Ψ=0.87，由式(2-68)計算得：甲烷200苯50y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；甲苯10V=400.2mol/h。8.下圖所示是一個精餾塔的塔頂部分。圖中以表示出總精餾物的組成，其中10%(mol)作為汽相采出。若溫度是311K，求回流罐所用壓力。給出該溫度和1379kPa壓力下的K值為：C-2.7；C3-0.95；2C4-0.34，并假設(shè)K與壓力成正比。解：由圖中可知z=0.10，zC3=0.20，zC4=0.70；C2PK由題意知：iK'，Ψ=0.1，i1379由式(2-72)試差得：9.在101.3kPa下，對組成為45%(摩爾25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。P=2179kPa。)正己烷，⑴求泡點和露點溫度⑵將此混合物在101.3kPa下進(jìn)行閃蒸，使進(jìn)料的50%汽化。求閃蒸溫度，兩相的組成。解：⑴因為各組分都是烷烴，所以汽、液相均可看成理想溶液，KI只取決于溫度和壓力，可使用烴類的P-T-K圖。泡點溫度計算得：T=86℃。B露點溫度計算得：T=100℃。D⑵由式(2-76)求T的初值為93℃，查圖求KI組分正己烷正庚烷正辛烷ziKiK1zii1K1iK1z0.00060ii1K1i所以閃蒸溫度為93℃。由式(2-77)、(2-68)計算得：xC6=0.308，xC7=0.266，xC8yC6=0.591，yC7=0.234，yC8所以液相中含正己烷30.8%，正庚烷26.6%，正辛烷42.6%；汽相中含正己烷59.1%，正庚烷23.4%，正辛烷17.5%。17第三章多組分精餾和特殊精餾1.在一精餾塔中分離苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和異丙苯(C)四元混合物。進(jìn)料量200mol/h，進(jìn)料組成z=0.2,z=0.1,zX=0.4(mol)。塔頂采用全凝器，飽和液BT體回流。相對揮發(fā)度數(shù)據(jù)為：=2.25，=1.0，=0.33，=0.21。CTBTTTXT規(guī)定異丙苯在釜液中的回收率為99.8%，甲苯在餾出液中的回收率為99.5%。求最少理論板數(shù)和全回流操作下的組分分配。解：根據(jù)題意頂甲苯(T)為輕關(guān)鍵組分，異丙苯(C)為重關(guān)鍵組分，則苯(B)為輕組分，二甲苯(X)為中間組分。以重關(guān)鍵組分計算相對揮發(fā)度。2.250.2110.71BC1.00.214.762TC0.330.211.5714XC1CC由分離要求計算關(guān)鍵組分在塔頂釜的分配。W2000.40.99879.84kmol/hCD2000.579.840.16kmol/hCD2000.30.99559.7kmol/hTW2000.359.70.3kmol/hTlg[DTDWW]lg[59.70.1679.840.37.37C所以NmCTlglg4.762TCDiNmDHH與FDWi求出非關(guān)鍵組分的分布ii由WiWiHB10.717.370.167.8104D79.84苯：WBWB=0，DB=2000.2=40Kmol/h1.57147.370.160.056DX79.84二甲苯：WXDW，+X=2000.1=20X18DW求得X=1.06，X=18.94，物料平衡結(jié)果見下表：組分xDxWxiFiiDiWi苯(B)4000甲苯(T)異丙苯(C)(2)系統(tǒng)的NRTL參數(shù)為：=8.9665J/mo，l=-0.83665J/mo，l12=0.3。試確定共沸溫度和共沸組成。2.(1)-甲醇1212安托尼方程(P：Pa；T：K)S氯仿：lnP20.86602696.79S（T46.16）1（T34.29）甲醇：lnP23.48033626.55S2解：設(shè)T為53.5℃則lnP20.86602696.79S1（326.6546.16）3626.55lnPS23.48032（326.6534.29）PS=76990.1PS2exp（1ijji由G，）=ijijij）=exp（0.38.9665）1212Gexp（12）=exp（0.30.8365）Gexp（2121212G1212G22121lnx（xxG）2（xxG）12212212112（0.8365）1.285228.96650.06788=（1x）2（）（）[x1x1.2852]2[1x0.06788x]1212111.38170.608610.93212x）=（1x）x）（21.28520.2852（12211G2Glnx（xxG）2（xxG）212122121212211212218.96650.0678820.83651.2852=x2（1x0.06788x）x1.28521（x）[]1221111190.041311.07507x）（x）=x2（10.932121.28520.285212211P76990.164595.6S1S22ln-ln=ln=lnP12求得1x=0.32=1.20921xPiiixPSxPSS111222=0.3276990.11.20920.6864595.60.8971設(shè)T為60℃則lnPS20.86602696.79（333.1546.16）13626.55lnPS23.48032（333.1534.29）PS=95721.9PS21P95721.984599.9S1S22ln-ln=ln=lnP1設(shè)T為56℃S20.86602696.79則lnP1（329.1546.16）3626.55lnPS23.48032（329.1534.29）PS=83815.2PS21P83815.271759.3S1S22ln-ln=ln=lnP1=1.10992當(dāng)ln-lnx=0.301211xPSxPS222xPSiii111=0.3083815.21.10990.7071759.30.95003.某1、2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為2lnAx2，lnAx210-3T112(T，K)4050lnPS16.08261蒸汽壓方程為T4050lnPS16.35262T(P：kPa：T：K)20假設(shè)汽相是理想氣體，試問99.75Kpa時①系統(tǒng)是否形成共沸物？②共沸溫度是多少？解：設(shè)T為350K10-34050lnPS16.08261350；P1S=91.0284kPa4050lnPS16.35262350；P2=119.2439kPaS因為在恒沸點PS11PS1得1P2S12PS由2221PS2ln1lnlnlnA（x2x2）A（12x）1P1211S22ln91.02840.3009（12x）119.24391解得：x=0.9487x21；ln0.30090.0513211；ln0.30090.9487222xPSiiP=i99.75kPa設(shè)T為340K10-34050lnPS16.08261340；P1=64.7695kPaS4050lnPS16.35262340；P2=84.8458kPaSPln64.76950.3434（12x）SlnA（12x）1P1；84.8458S1由2解得：x=0.8931x12ln0.34340.10692；1=1.00391；ln0.34340.8931222xPSiiiP=2199.75kPa設(shè)T為352K10-34050352lnPS16.08261P；=97.2143kPaS14050352lnPS16.35262P；=127.3473kPaS2P97.21430.2924（12x）SlnA（12x）；ln127.34731P1由S12xx2=0.96171ln0.29240.03832；11ln0.29240.96172；22P=xPSiii99.75kPa說明系統(tǒng)形成共沸物，其共沸溫度為352K。PSPS99.1375.67381.312判斷，而1=1.313，12PPP,P2S，2，且2SPSS111故形成最低沸點恒沸物，恒沸物溫度為344.5K。22氣體吸收第四章1.某原料氣組成如下：組分CH4C2H6C3H8i-C4H10n-C4H10i-C5H12n-C5H12n-C6H14y(摩爾分率)0.0350.0250先擬用不揮發(fā)的烴類液體為吸收劑在板式塔吸收塔中進(jìn)行吸收，平均吸收溫度為38℃，壓力為1.013Mpa，如果要求將i-C4H10回收90%。試求：(1)為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。(2)操作液氣比為組小液氣比的1.1倍時，為完成此吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。(3)各組分的吸收分率和離塔尾氣的組成。(4)求塔底的吸收液量解：(1)最小液氣比的計算：在最小液氣比下N=∞，A=關(guān)關(guān)（LV）KA=0.56min關(guān)關(guān)(2)理論板數(shù)的計算：操作液氣比LV1.（2L）VminL0.57121.020.56A關(guān)KV關(guān)關(guān)1logAlog（Alog（1.020.85）10.8515.32）N1log1.02(3)尾氣的數(shù)量和組成計算：LAi非關(guān)鍵組分的VKiAA1N1iN1i吸收率Aiv(1)vN1iiv被吸收的量為i，塔頂尾氣數(shù)量N1v塔頂組成iVy1i按上述各式計算，將結(jié)果列于下表23組分vKivvyiAN1N1iiiiKmol/hCH4C2H6C3H8i-C4H10n-C4H10i-C5H12n-C5H12n-C6H14合計---(4)塔底的吸收量LNv10080.3790.1852塔內(nèi)氣體平均流率：Kmol/hLLL（）V0.571290.18551.514V均L塔內(nèi)液體平均流率：均0N2VLVL而N，即100+L0+LNN101聯(lián)立求解得LL0N解2：由題意知，i-CH為關(guān)鍵組分410由P=1.013Mpa，t平=38℃查得K=0.56(P-T-K圖)關(guān)(1)在最小液氣比下N=∞，A=中關(guān)關(guān)（LV）KA=0.56min關(guān)關(guān)(2)LV1.1（LV）minL0.55440.560.99AKV關(guān)關(guān)關(guān)所以理論板數(shù)為Alog（0.990.9）log（1）10.9N119.48logAlog0.9924AN1AN11iL(3)它組分吸收率公式，AiVKiAii計算結(jié)果如下：組分進(jìn)料量相平衡常數(shù)Ki被吸收量塔頂尾氣Aii數(shù)量組成CH4C2H6C3H8i-C4H10n-C4H10i-C5H12n-C5H12n-C6H14合計---以CH4為例：L0.55440.032A=VKi17.4i0.0329.4810.990.320.0321i=9.481V1(CH4)=(1-i)VN+1=()V74.0576.50.923y1（CH）V141（CH4）（3）塔內(nèi)氣體平均流率：v10080.19090.10Kmol/h2L（L19.81）塔內(nèi)液體平均流率：L=0L9.905002由lvL025第五章液液萃取26

第六章多組分多級分離的嚴(yán)格計算1.某精餾塔共有三個平衡級，一個全凝器和一個再沸器的甲醇，20%乙醇和20%正丙醇所組液體混合物。在中間一級上進(jìn)料，進(jìn)料量為1000kmol/h。此塔的操作壓力為101.3kPa。餾出液量為600kmol。/h回流量為2000kmol/h。飽和T值。。用于分離由60%(mol)成的飽和液體回流。假設(shè)恒摩爾流。用泡點法計算一個迭代循環(huán)，直到得出一組新的i安托尼方程：T34.29甲醇：lnPS123.48033626.5乙醇：lnPS23.80473803.98T41.682正丙醇：lnPS22.43673166.38T80.15(T：K；PS：Pa)3提示：為開始迭代，假定餾出液溫度等于甲醇的正常沸點，而塔釜溫度等于其它兩個醇的正常沸點的算術(shù)平均值，其它級溫按線性內(nèi)插。解：餾出液量D=U1=600kmol/h，L1=2000kmol/h，由圍繞全凝器的得V2=L1+U1=2600kmol/h。出物料的沸點得：=337.65K，T=351.48K，T=370.35K?？偽锪虾馑阌砂餐心岱匠趟鉚甲醇乙醇正丙醇假定餾出液溫度等于甲醇的正常沸點，而塔釜溫度等于其它兩個醇的正常沸點的算術(shù)平均值，其它級溫按線性內(nèi)插。迭代變量的初值列于下表級序號，jV，mol/hTj，K級序號，jV，mol/hTj，Kjj1230452600260026002600在假定的級溫度及101.3kPa壓力下，由安托尼方程得到的K值為：Ki,j組分12345甲醇1乙醇正丙醇第1個組分甲醇的矩陣方程推導(dǎo)如下當(dāng)V1=0，Gj=0(j=1，…5)時，從式(4-19)可得j1AVFUjjmmm127所以，A=V5+F3–U1=2600+1000－600=30005類似得，A=3000，A3=2000和A2=20004當(dāng)V1=0和Gj=0時，由式(4-20)可得jUVKBVjFUmj1mjjijm1因此，B5=－[F3－U1+V5K1,5]=－[1000–600+2600×2.33]=－6458B4=－7966，B3=－7030，B2=－5250和B1=－2600由式(4-21)得：D3=－1000×0.60=－600kmol/h相類似D1=D2=D4=D5=0上數(shù)值代入式(4-23)，得同理，將以到：260032502000525040300000x01,1000600x1,2x00020007030496601,3300079666058000x1,430006458x01,5用式(4-26)和(4-27)計算pj和qj3250Cp1.251B2600110Dq01B2600114030Cp2BAp525020001.251.4652221按同樣方法計算，得消元后的方程11.25000x01,1000010001.4650000.146x1,2x1001.21001.39710.1011,310x1,40.134x1,5顯然，由式(4-28b)得x1,5依次用式(4-28a)計算，得x1,4=0.288，x1,3=0.494，x1,3=0.723，x1,1到x以類似方式解乙醇和正丙醇的矩陣方程得i,j組分xi,j2812345甲醇乙醇正丙醇∑在這些組成歸一化以后，用式(4-3)迭代計算101.3kPa壓力下的泡點溫度并和初值比較。12345T(1)T(2)第1次迭代結(jié)束。2.分離苯(B)、甲苯(T)和異丙苯(C)的精餾塔，塔頂采用全凝器。分析釜液組成為：xB(mol)，xT=0.3，xC=0.6。蒸發(fā)比V’/W=1.0。假設(shè)為恒摩爾流。相對αBT=2.5，αTT=1.0，αCT=0.21，求再沸器以揮發(fā)度上一板的上升蒸汽組成。解：根據(jù)提餾段物料衡算得：L’=W+V’L’/V’=2.0；L’/W=2.0。由式(4-12)得：yB=0.3698；yT=0.4438；yC=0.1864。由提餾段操作線方程：xB=0.2349；xT=0.3719；xC=0.3932。再沸器以上一板的上升蒸汽組成：xyijyB=0.5637；yT=0.3570；yC=0.0793。iri,jiri,j,x3.精流塔及相對揮發(fā)度與習(xí)題2相同。yC=0.45。回流比L/D=1.7，飽和xB(mol)，xT=0.18，xC=0.58。求進(jìn)料板以解：根據(jù)精餾段物料衡算得：進(jìn)料板上升蒸汽組成y(mol)，yT=0.20，B液體回流。進(jìn)料板上一級下流液體組成為上第2板的上升蒸汽組成。V=L+D；V/L=2.7/1.7=1.588；D/L=1/1.7=0.588。根據(jù)精餾段操作線方程得：xD,B=0.537；xD,T=0.234；xD,C=0.229。29進(jìn)料板上1板上升蒸汽組成為：yB=0.6653；yT=0.1996；yC=0.1351。根據(jù)精餾段操作線方程得進(jìn)料板上2板下流液體組成為：xB=0.74；xT=0.18；xC=0.08。進(jìn)料板上2板上升蒸汽組成為：yB=0.904；yT=0.088；yC=0.008。4.分離苯(B)、甲苯(T)和異丙苯