分离工程_分离工程答案

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1、欲分离苯（1）、甲苯（2）和二甲苯（3）的三元混合物，精馏塔的进料、塔顶产品和塔底产品的组成如下：（1种解法）

组分 塔顶产品 塔底产品 进料

塔于常压下操作。试求：（1）塔顶分凝器和塔釜温度。

（2）若进料温度为92C，确定进料相态。

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：

o

苯 0.995 0.005 0.600

甲苯 0.005 0.724 0.300

二甲苯 0 0.251 0.100

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习题1

解：（1）塔顶分凝器温度，即分凝器出口蒸汽的露点温度。

（2）塔釜温度，即釜液组成的泡点温度。

（3）确定92℃时的进料状态。

2、异丙醇（1）—水（2）系统的无限稀释活度系数此对数值计算wilson常数λ温度和汽相组成y1。

已知：异丙醇和水的蒸汽压可分别用下列各式计算：（1种解法）

2试用

和λ

1，并计算x1=0.1665（mole分率）时的泡点

系统处于常压。（提示：试差求λ和λ

时，可取初值λ

=0.1327）122112答案：

习题2

解：已知：

代入Wilson方程

设

由此反复迭代，直到

为止。

得：Λ12＝0.1327，Λ21＝0.7393 将Λ12，Λ21代入Wilson方程，并计算x1＝0.1665，x2＝0.8335时的

得：。

设该二元系汽相为理想气体，液相为实际溶液，则

设t＝100℃，计算，设t＝80.0℃，计算，设t＝84.1℃，计算。

计算汽相组成：

3、用常规精馏分离下列烃类混合物：（1种解法）组分 mole% CH4 0.52

C2H4 24.9

C2H6 8.83

C3H6 8.7

C3H8 3.05

C4（烷烃）54.0 工艺规定塔顶馏出液中C4浓度不大于0.002，塔釜残液中C3H8不大于0.0015，试应用清晰分割法估算塔顶和塔底产品的量和组成。答案：

习题3

解：设F=100Kmol/h

组分 di bi

CH4 0.52 0.0 0.0113 0.00 C2H4 24.9 0.0 0.5412 0.00 C2H6 8.83 0.0 0.1919 0.00 C3H6 8.70 0.0 0.1891 0.00 C3H8 2.97 0.081 0.0645 0.0015 nC4 0.092 53.908 0.002 0.99854、设工艺规定C3H6为轻关键，C4为重关键，上题料液在常规精馏塔中分离，要求C3H6在塔顶的收率为0.99，C4在塔底的收率为0.995。假设全部轻组分全部从塔顶馏出。试计算：

（1）用Underwood方程计算 Rm和C3H8在两端产品中的分布，算出两端产品的量和组成（设F=100Kmol/h，泡点体进料）。（2）计算Nm。各组分的j如下：

（3）取R=1.5Rm，求N。

5、某料液的组成如下：（1种解法）

组分 mole分率

丙烯 0.7811

丙烷 0.2105

异丁烷 0.0084 于泡点时加入常规精馏塔进行分离。要求塔顶产品中丙烯的mole分率99.5%，塔底产品中的丙烯mole分率5%。试计算：

（1）分离所需的Rm，并取R=2Rm，计算所需的理论板数N。

（2）如果塔顶精丙烯产品中精丙烯浓度达99.7%，塔底组成保持不变，试计算此时能耗比生产99.5%产品时的增加多少？ 已知：12=1.12184，22=1.0，32=0.54176。答案：

习题5： 解：第一部分

1）LK－丙烯，HK－丙烷，q＝1，xD丙烯≥99.5％，XB丙烯≤5％

第二部分：

6、某石油化工厂脱甲烷塔塔底产品组成如下：

组 分 C=2 C002 C=3 C

3分子分数 0.6730 0.1330 0.1830 0.011 操作压力35 atm（绝）。试确定该塔塔底温度。

7.脱乙烷塔塔顶汽相流出物组成如下：

组分 C1 C=02 C2 分子分数 0.0039

0.8649

0.1286 操作压力26 atm（绝）。试确定该塔塔顶温度。

C=3 0.0026

8.脱甲烷塔塔底产品经节流膨胀进入脱乙烷塔，进料量400公斤分子/小时，脱乙烷塔操作压力26 atm（绝），塔顶产品经分凝器汽相出料。分离要求：塔顶产品含C3=≤0.1%，塔底产品含C20≤0.2%。试确定塔顶、塔底产品的数量及组成等工艺条件。

9.已知某脱乙烷塔，操作压力28.8*0.1013MPa，塔顶采用全凝器，塔顶产品组成如下：

组分 组成XDi 求塔顶温度。

10.某精馏塔操作压力1*0.1013MPa，其进料组成如下： 组成 组成XFi n-C40 0.05

n-C50 0.17

n-C60 0.65

n-C70 0.10

n-C80 0.03

总和 1.00 C1 1.48

C2 88.00

=

C2 10.16

0

C3 0.36

=

总和 100%(分子%)求：（1）露点进料的进料温度；（2）泡点进料的进料温度。

11.已知某混合物组成如下：

组分 组成XFi C20 0.08

C30 0.22

n-C40 0.53

n-C50 0.17

总和 100%(分子%)压力为22*0.1013MPa泡点进料，而后绝热瞬间降压到13.6*0.1013MPa，试求等焓节流的汽化率与温度的关系，作出闪蒸曲线及等焓平衡线，找出汽化率及节流后温度。

12.某厂脱丙烷塔每小时进料量为53.24公斤分子/小时，进料组成如下： 组成 C20

C3=

C30

C4=

C40

C50

总和

组成XFi 0.0051 0.3070 0.3515 0.1465 0.1518 0.0381 1.0000 塔的操作压力为17.2*0.1013Mpa，进料泡点为66℃，要求塔顶馏出液中C4=不大于0.0051（分子%），塔釜残液中C30不大于0.0051（分子%）。试用清晰分割法作物料衡算，并计算的C30，C4=回收率。

13.已知第一脱甲烷塔的进料组成如下： 组分 组成 Ki H2 0.1280 26

CH4 0.2517 1.7

C2H4 0.2310 0.34

C2H6 0.3860 0.24

C3H4 0.0033 0.051

总和 1.000

塔的操作压力为34*0.1013Mpa，塔顶，塔底的平均温度为-50℃。要求塔底乙烯回收率93.4%，塔顶甲烷回收率98.9%，按不清晰分割估算塔顶，塔底产品组成。

14.已知C2—C3塔的进料液，塔顶馏出液，塔釜液的组成如下：

进料液 塔顶液 塔釜液 C2H4 0.3414 0.9244 ——

C2H6 0.0282 0.746 0.0010

C3H4 0.5017 0.0010 0.7950

C4 0.1287 —— 0.2040

总和 1.0000 1.0000 1.0000 塔的操作压力为29*0.1013Mpa，泡点进料，试计算最小回流比。

15.某分离乙烷和丙烯的连续精馏，其进料组成如下：（均为分子分数）组分 组成 CH4 0.05

C2H6 0.35 2.590

C3H6 0.15 1.000

C3H8 0.20 0.884

i-C4H40 0.10 0.422

n-C4H10 0.15 0.296

总和 1.00----α平均 10.950 要求馏出液中丙烯浓度≤2.5%，残液中乙烷浓度≤5.0%，并假定残液中不出现甲烷，在馏出液中不出现丙烷及更重的组分。

试求：（1）进料量为100公斤分子/小时，馏出液和残液的组成和流量。

（2）若按饱和液体进料，进料温度为26℃，平均操作压力为27.4*0.1013Mpa，试用简捷法计算理论塔板数（塔顶采用全凝器）。

（3）确定进料板位置。

16.某精馏塔共有三块理论板，示意图如下：

组分 组成XFi Ki33.3 133.3 233.4 3

总和 100----试用比流量法计算塔顶及塔釜各组分的量及组成。

（题16附图）

17.按16题的数据，试用三对角矩阵法，解物料平衡式（作一次物料平衡的计算，不作流率校正）

18.设计带侧线采出的乙烯精馏塔，要求乙烯纯度为99.9%，甲烷为0.01%，乙烷为0.09%，塔釜乙烯带出来；带出量不大于2%。已知进料组成为：

组分 组成XFi

C1 0.16%

C2= 80.3%

C20 19.54%

总和 100% =5.4，精馏数塔操作压力为20.5*0.1013Mpa，进料状态q=0，已知拔顶数ααC2= C20

C1 C2= =1.415。

试求：（1）拔顶气体量，乙烯产品量，釜液量（按进料量为100公斤分子/小时计）（2）拔顶段和精馏段的理论板数。

19.10分子A，40分子B和50分子C组成三元非均相液体混合物，其中A，B互溶成为一相，C和A，B完全不互溶组成另一相。试求与这两液相平衡的气相组成。已知：

40℃ 50℃

KA=1.8 KA =2.0

KB=0.4 KB =0.5

KC=0.19 KC =0.2

（题19附图）

20.根据分子总和方程，和相对挥发度的定义αij==

推导yi=

分离工程

第二章 多组分分离基础 1填空题• • • • • • • • • • • • • • • • • • •1、分离过程涉及的变量数减去描述该过程的方程数即为该过程的（）。2、设计变量是指......

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