化工原理精选例题

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1.用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0.88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99.5%,釜液中乙烷的回收率为99.4%,试求所得馏出液、釜液的流量和组成。

2.例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0.2(摩尔分数,下同),要求馏出液和釜液的组成分别为0.8和0.05。泡点进料(饱和液体),物系的平均相对挥发度α=2.5,回流比R=2.7。试求:1)精馏段和提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。

3.例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0.4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱和蒸汽进料,要求馏出液和釜液的组成分别为0.97和0.02。已知操作回流比R=3.0,物系的平均相对挥发度α=2.4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算)

4.例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%,回流比R=2.0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段和提馏段的气相和液相流量,并写出相应的两段操作线方程和q线方程。

5.在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0.4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0.95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2.5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。

6.在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0.4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0.9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1.5倍,物系的平均相对挥发度为2.5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。

7.板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2. 5,进料是流量为150kmol/h,组成为0.4的饱和蒸汽,回流比为4.0,塔顶馏出液中苯的回收率为0.97,釜液中苯的组成为0.02。试求:(1)塔顶产品流率,组成和釜液流率;(2)精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比和最小回流比的比值。

8.某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0.5(易挥发组分mol分率),饱和液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2.0,精馏段操作线方程为yn+1=0.714xn+0.257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)和塔底产品中难挥发组分回收率;2最小回流比;3提馏段操作线方程。

9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0.5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱和蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为y=0.8x+0.19,塔釜用间接蒸汽加热,塔顶为全凝器。试求:(1)塔顶、塔底产品组成;(2)提馏段操作线方程;(3)最小回流比R min;(4)若塔顶第一块板的液相单板效率为0.6,则离开塔顶第二块板的气相组成为多少。

10.在逆流吸收塔中,用洗油吸收焦炉气中的芳烃。吸收塔压强为105kPa ,温度为27℃,焦炉气流量为1000m3/h ,其中所含芳烃组成为0.02(摩尔分数,下同),吸收率为95%,进塔洗油中所含芳烃组成为0.005。若取吸收剂用量为最小用量的1.5倍。试求进入塔顶的洗油摩尔流量及出塔吸收液组成。(操作条件下气液平衡关系为Y*=0.125X)

11.在常压填料吸收塔中,用清水吸收废气中氨气,废气流量为2500m3/h (标准状态下),其中氨气浓度为0.02(摩尔分数),要求回收率不低于98%,若水用量为3.6m3/h ,操作条件下平衡关系为Y =1.2X,气相总传质单元高度为0.7m。试求:(1)塔底、塔顶推动力及全塔对数平均推动力;(2)气相总传质单元数;(3)填料层高度。(水的密度可取为1000kg/m3)

12.空气和氨的混合气体,在直径为0.8m 的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为47.93kmol/h ,混合气体中氨的分压为1.34kPa ,经过吸收后混合气中有99.5%的氨被吸收下来。操作温度为20℃,压力为101.325kPa 。在操作条件下,平衡关系为

Y*=0.75X 。若吸收剂(水)用量为52kmol/h 。已知氨的气相体积吸收总系数K Y a

=314kmol/(m3.h )。试求:(1) 吸收液的出塔组成;(2)所需填料层高度。(用吸收因数法)

13.设计一逆流吸收的填料塔,在常温、常压下用清水吸收空气-丙酮混合气中的丙酮。已知入塔混合气体流量为80 kmol/h,含丙酮5%(摩尔分率),要求吸收率为95%。该塔塔径为0.8m,操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X,气相总体积传质系数Kya=150 kmol/m3·h,出塔吸收液的饱和度为70%。试求:

(1)用水量为多少,kg/h;

(2)用水量是最小用水量的多少倍;

(3)所需填料层高度。

14.在逆流填料吸收塔中,用纯溶剂吸收某混合气中的溶质。在常压、27℃下操作时混合气流量为1200 m3/h,进塔气体组成为0.05(摩尔分数)。塔截面积为0.8m2,填料层高度为4m ,气相体积总系数Kya=100 kmol /(m3.h),气液平衡关系为直线,且吸收因数A =1,试求出塔气体组成Y2 和回收率

15.在以内径为0.8m、填料层高度为4m的吸收塔中,用清水吸收混合气体中的溶质组分。吸收塔操作压强为101.33kPa、温度为20℃,混合气体流量为1000m3/h,进塔气体组成为0.05,出塔气体组成为0.01(均为摩尔分数)。吸收剂用量为96kmol/h。操作条件下相平衡关系为Y*=2X。试求:(1)吸收剂用量为最小用量的倍数;(2)气相体积吸收总系数K Y a。

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