02化工基础化工原理计算题

[解]（1）用水量
Y2 Y1 (1 ) 0.1(1 0.95) 0.005 Y1 0.1 0.037 m 2.7 X2 0 X 1* V 5000 1 (1 0.1) 0.0558kmol / s 3600 22.4
Lmin V
所以 （3 分）
yq
分）
x F 1.8 0.75 0.8438 1 ( 1) x F 1 (1.8 1) 0.75
xD yq y q xq 0.96 0.8438 1.239 0.8438 0.75
（2
Rmin

X
R R min 2 1.239 0.2537 R 1 2 1
3 3
对稀水溶液，C=1000/18=55.56kmol/m3
xA
c A 1.2 10 3 2.16 10 5 C 55.56
（2 分） （2 分）
于是
5 5 p 3.6kP A Ex A 1.662 10 2.16 10 a
而气相主体中 CO2 的分压
（3
说明： 本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。
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（3）总板效率
x x F 0.75 R=L/D=40/20=2， 由于 V V 60kmol / h ，故 q=1，而且 q
（2）出塔液体的饱和度
由物料衡算得：
X1

故出塔液体的饱和度为： （3）塔高
X1 0.0247 / 0.037 66.7% X 1*
（5 分）
S
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mV 2.7 0.0558 0.702 L 0.215
（1 分）
N OG
1 Y mX 2 ln[(1 S ) 1 S] 1 S Y2 mX 2
（6
分） （2）操作线方程
精馏段操作线方程： 分）
y n1
DxD 40 L 20 0.96 xn xn 0.667 xn 0.32 V V 60 60
（3
提馏段操作线方程： 分）
y m1
Wx D 66 L 6 0.05 xn xm 6.6 xn 0.005 V V 60 60
试题纸（第 3 页 共 4 页）
Z H OG N OG 6.37 0.558 3.56m
（2 分）
3．（18 分）某制药厂用板式精馏塔回收丙酮含量为 75%（摩尔分率，下同）的废丙酮液 媒。该精馏塔共装有 28 层塔板，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。 因在常压下操作，该分离物系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度α=1.8。现场测 得一组数据如下： 馏出液中丙酮的含量 96% 精馏段液相的负荷 40kmol/h 提馏段液相的负荷 66kmol/h 试根据以上数据计算： （1） 丙酮的回收率； （2） 精馏段、提馏段操作线方程； （3） 该板式塔的总板效率。 提示：吉利兰图中曲线可用下式表示： Y 0.5458 0.5914 X 0.0027 / X 其中 X 釜残液中丙酮的含量 5% 精馏段气相的负荷 提馏段气相的负荷 60kmol/h 60kmol/h
p A P 5% 101.3 5% 5.1kP a
可见， p A p A ，故发生吸收现象。 以分压表示的总传质推动力

（1 分） （2 分）
p p A p * A 5.1 3.6 1.5kP a
（2 分）
2． （18 分）在逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合气体中的二氧化硫，混合气体的处 理量为 5000 标准 m3/h，其中含二氧化硫的摩尔比为 0.1，要求二氧化硫的回收率为 95%， 水的用量是最小用量的为 1.5 倍。在操作条件下气液平衡关系为 Y=2.7X。试求： （1）清水的实际用量(kg/h)； （2）出塔吸收液的饱和度； （3）当气相体积吸收系数 K Y =0.2kmol/(m3·s)、塔面积为 0.5m 时，所需填料
（2
Y 0.5458 0.5914 X 0.0027 / X 0.5458 0.5914 0.2537 0.0027 / 0.2537 0.4064
分）
N min
xD 1 xW ln 1 ln m 1 xD xW 0.96 1 0.05 1 ln 1 9.416 ln 1.8 1 0.96 0.05 1
2
层的高度。
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注：传质单元数可用下式计算： N OG
Y mX 2 1 mV ln[(1 S ) 1 S ] ，式中：S 1 S Y2 mX 2 L
R Rmin N N min ,Y T R 1 NT 2
3. （18 分） [解]（1）丙酮回收率
D V L 60 40 20kmol / h,W L V 66 60 6kmol / h F D W 20 6 26kmol / h, x D 0.96, x F 0.75 D 20 0.96 100% 98.46% 26 0.75
Y1 Y2 0.1 0.005 0.0558 0.143kmol / s * 0.037 0 X1 X 2
L 1.5Lmin 1.5 0.143 0.215kmol / s 1.39 10 4 kg / h （3 分）
V 0.0558 (Y1 Y2 ) X 2 (0.1 0.005) 0.0247 L 0.215
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得 分
四、计算题（45 分）
1． （9 分）在总压为 101.3kPa 及 25º C 下，溶质组成为 0.05（摩尔分率）的 CO2-空气混合 -3 3 气体与浓度为 1.2×10 kmol/m 的 CO2 水溶液相溶液接触， 试判断是发生吸收还是解吸？ 并计算以 CO2 的分压差表示的总传质推动力。 ， 已知在操作条件下，亨利系数 E=1.662×105kN/m2，水溶液的密度可取 1000kg/m3 水 的相对分子质量为 18。 1. （9 分） [解]由题意可知， c A 1.2 10 kmol / m
1 0.1 ln[(1 0.702) 0.702] 1 0.702 0.005 6.37
V K Y 0.0558 0.558m 0.2 0.5
（2 分）
H OG

（2 分）
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Y
又
N T N min N T 9.416 0.4064 NT 2 NT 2
解得 N T 17.23
E
则 分）
NT 17.23 100% 100% 61.54% NP 28
（2
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