分离工程习题解答模板

［例2-3］

求含正丁烷( 1) 0.15、 正戊烷( 2) 0.4、 和正已烷( 3) 0.45( 摩尔分数) 之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解: 因各组分都是烷烃, 因此汽、 液相均可看成理想溶液, K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高, 可使用烃类的 p －T －K 图( 见图 2-1) 。

假设 T ＝ 50℃, p ＝0.2MPa, 查图求 K i , 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126

说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805

.076

.03==∑=i G y K K 。查p-t-k

图t 为58.7,

再设 T ＝ 58.7℃, 重复上述计算得

故泡点温度为 58.7℃。

解: B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃, p ＝0.2MPa, 查图求 K i ,

组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692

1978.0≠=∑

=∑∴i

i

i K y x

选正戊烷为参考组分, 则

56.1978.06.14=⨯=∑⨯=i G x K K

由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃

K 1=4, K 2=1.56, K 3=0.6,

1053.175.0267.00375.0≈=++=∑

=∑∴i

i

i K y x 故混合物在78℃。

［例2-7］

进料流率为 1000kmol/ h 的轻烃混合物, 其组成为: 丙烷 (1)30% ; 正丁烷 (2)10% ; 正戊烷 (3)15% ; 正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在 50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、 液相组成及流率。

解: 该物系为轻烃混合物, 可按理想溶液处理。由给定的T 和p , 从p - T - K 图查K i , 再采用上述顺序解法求解。

(1)核实闪蒸温度

假设50℃为进料泡点温度, 则

假设50℃为进料的露点温度, 则

说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度, 闪蒸问题成立。

(2)求Ψ , 令Ψ 1 =0.1(最不利的初值)

=0.8785

因f (0.1)>0, 应增大Ψ 值。因为每一项的分母中仅有一项变化, 因此能够写出仅含未知数Ψ 的一个方程:

计算R - R 方程导数公式为:

当Ψ 1 =0.1时,

由(2-62):

以下计算依此类推, 迭代的中间结果列表如下:

迭代次数Ψ f ( Ψ ) df ( Ψ )/ d ( Ψ )

1

2

3

4

0.1

0.29

0.46

0.51

0.8785

0.329

0.066

0.00173

4.631

1.891

1.32

—

f (Ψ4)数值已达到p - T - K 图的精确度。

(3)用式(2-57)计算x i , 用式(2-58)计算y i

由类似计算得: x 2 =0.0583, y 2 =0.1400

x 3 =0.1670, y 3 =0.1336

x 4 =0.6998, y 4 =0.2099

(4) 求V , L

kmol/h

kmol/h

(5)核实和

,

因Ψ值不能再精确, 故结果已满意。

(1)

(2)

(3)一烃类混合物含甲烷5%(mol), 乙烷10%, 丙烷30%及异丁烷

55%, 试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。

解1: 因为各组分都是烷烃, 因此汽、液相均能够看成理想溶液,

K

i 值只取决于温度和压力。可使用烃类的P-T-K图。

⑴泡点压力的计算: 75348

假设P=2.0MPa, 因T=25℃, 查图求

K

i

组分i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) ∑

x0.05 0.10 0.30 0.55 1.00

i

K8.5 1.8 0.57 0.26

i

∑i

i

x

K =0.919＜1, 说明所设压力偏高, 重设P=1.8MPa

∑i

i

x

K =1.005≈1, 故泡点压力为1.8MPa 。

⑵露点压力的计算:

假设P=0.6MPa, 因T=25℃,查图求i K

∑i

K y

=1.0688＞1.00, 说明压力偏高, 重设P=0.56MPa 。

∑

i

i

K y =1.006≈1, 故露点压力为0.56MPa 。

解2: (1)求泡点压力:

设P 1=1000KPa, 由25℃, 1000KPa, 查P-T-K 列线图得i K

1K =16.5 2K =3.2

3K =1.0

4K =0.43

因此168.143.055.00.13.02.31.05.1605.0>=⨯+⨯+⨯+⨯=∑i y