计算题
1、有一精馏装置如图一1所示,进料相态为饱和液体,其中有水、甲醇和甲酸甲酯三个组分,萃取剂s为纯水,塔顶采用分凝器。假定忽略系统压力降,试求装置的固定设计变量数N。、可调设计变量数N。及设计。变量数Ni;并给出一组可调设计变量。
图1
2、含45%(摩尔分数,以下同)的苯一甲苯混合液用连续精馏进行分离,每小时处理料液量5000kg。要求塔顶馏出液中含苯98%,塔釜产物中含甲苯95%。料液在饱和液体下加入塔中,操作回流比R=2.5。试应用简捷算法进行估算分离所需的理论级数和加料位置。苯与甲苯的平均相对挥发度a=2.41。 附图吉利兰关联图
3、要求在常压下分离环己烷(1)(沸点80.8℃)和苯(2)(沸点80.2℃),它们的恒沸组成为苯0.502(摩尔分数),恒沸点77.4℃,现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精馏,丙酮与环己烷形成恒沸物,恒沸组成为0.60(环己烷摩尔分数),若希望得到几乎纯净的苯,试计算:(1)所需恒沸剂量;(2)塔顶、塔釜馏出物各为多少(以100kmol/h进行计算)
4、拟进行吸收的某厂裂解气的组成及在吸收塔内操作压力为1MPa操作温度为308K下的相平衡常数如下表3: 组分 | 甲烷 | 乙烷 | 丙烷 | 异丁烷 |
yN+1 | 26.5 | 6.5 | 4.5 | 12.5 |
Ki | 19 | 3.6 | 1.2 | 0.53 |
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表 3
(1)计算操作液气比为最小液气比的1.15倍时异丁烷组分被吸收90%时所需的理论级数;(2)丙烷的吸收率。
5、试求将下列溶液在等温、等压下分离成纯组分所需的最小分离功:(1)含苯44%的苯一甲苯溶液;(2)含苯5%的苯一甲苯溶液;假设溶液为理想溶液,环境温度为20℃,101.3kPa条件下。
6、有一精馏过程如图3所示,已知塔顶冷凝器换热负荷QD=5000kJ/s,塔顶气体冷凝温度为65℃,所用冷却剂温度为30℃;塔釜再沸器换热负荷为QR=6500kJ/s,塔釜液体沸腾温度为120℃,所用加热剂温度为160℃;环境温度为25℃。(1)试求过程消耗的净功?(2)若该过程系统有效能改变值为420kJ/s,求此过程的热力学效率。
7、某原料气组成如下表:
组分 | CH4 | C2H6 | C3H8 | i-C4H10 | n-C4H10 | i-C5H12 | n-C5H12 | n-C6H14 |
y0(摩尔分率) | 0.765 | 0.045 | 0.035 | 0.025 | 0.045 | 0.015 | 0.025 | 0.045 |
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先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收,平均吸收温度为38℃,压力为1.013Mpa,如果要求将i-C4H10回收90%。试求:
①为完成此吸收任务所需的最小液气比。
②操作液气比为组小液气比的1.1倍时,为完成此吸收任务所需理论板数。
8、用烃油吸收含85%乙烷,10%丙烷和平演变%正丁烷(摩尔百分率)的气体,采用的油气比为1,该塔处理的气体量为100kmol/h操作压力为3大气压,实际板数为20块,板效
率为25% .计算:(1).平均温度为多少,才能回收90%的丁烷;(2)各组份的平衡数。(3)吸收因子、吸收率;
操作务件下各组分的平衡常数如下:
乙烷: K=0.13333t+5.46667
丙烷: K=0.06667+1.3333
正丁烷:K=0.02857t+0.08571(t的单位为℃)