化工原理下考试大题

1、

今有连续逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理惰性气体量为

3 1

1000m h (操作状态)，原料中每立方米惰性气体含甲醇100g，吸收后水中含甲醇量

67%。设在常压、25 C下操作，吸收的平衡关系取为

Y 1.15X，甲醇回收率要求为98%，塔径为0.84 m K Y a 100kmol m 3 h 1。试求:

(1)水的用量为多少kg h 1? ( 2)传质单元高度H OG； (3)传质单元数N OG； (4)填料层高度。

1、解: （1）V B1000 27340.9 kmol h 1（1 分）

22.4 273 25

3 .

100 10 32 八

丫 1 0.0764 （1 分）

1 1 273

22.4 273 25

丫 2 第 1 0.0764 1 0.98 0.00153 （1 分）1238.6 kg h 1（2 分）

Y1* 1.15X10.0512，丫；0

等于与进料气体中相平衡时浓度的

X1 0.67 丫 1

0.67

0.0764

1.15

0.0445 （2 分）

L S

丫 1 丫 2

X1 X2

V B

0.0764 0.00153

0.0445

40.9 68.81 kmol h

H OG

V B

K y a

40.9

0.7384m （2 分）

（3）丫 0.0764 , 丫 2 100 7 0.84 2

0.00153 , X10.0445 , X20

Y m

* *

丫 1 丫 2 丫

2

*

.第丫

In :

0.0764 0.0512 0.00153

,0.0252

In

0.00153

0.00845

（4分）

或用解析法求N OG mV 1.15 40.9

68.81

0.684

N OG 0.0764 0.00153

0.00845

1

In 1 0.684

0.0764

0.684 8.86

1 0.684 0.00153

2、用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中 含轻组分0.5（摩尔分数，下同），操作回流比取最小回流比的

1.4倍，所得塔顶产品组成为

0.95，釜液组成为0.05，料液的处理量为100 kmol/h ，料液的平均相对挥发度为 3,若进 料时蒸气量占一半， 试求：（1）提馏段上升蒸气量；（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

1

N OG ——ln 1 “ mV

1 mV Y 1 mX

2 L 丫2 mX 2

L

mV L

N OG H OG

8.86 0.7384

6.54m

（2 分）

2、解：（1） 由相平衡方程

3x

1 （ 1）x 1 2x

（1 分）

及进料方程

X F q 1

0.5 0.5 x

0.5 1

0.5 1

（1 分）

联立解得

2x 2 + 2x -

0.367 （2 分）

则y q

3X q 1 2X q 0.633

（1 分）

R min

X D y q 0.95 0.63 y q X q

0.63

1.2

3

0.37

（2 分）

R

=1.4R min 1.722

（1 分）

再由物料衡算方程 F D

F X F Dx W Wx w

解得

D 50kmol / h 50kmol / h

（R 1）D （1.722 1）50 136.1kmol/h V （1 q ）F V

0.5F 136.1 50 86.1kmol/h

（3 分）

（2）已知 y 1 x D

0.95

（1 分）

再由精馏段操作线方程解得

(1) 求塔顶、底的产品量;

(2) 若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 答文

解：F=D+W F x F =Dx D +W X w

30=D+W 30 x 0.5=D x 0.95+W X 0.10 D=14.1kmol/h W=15.9kmol/h X e =X F =0.5, y e=ax e / [1+( a -1) x e]=2.40 x 0.5/[1+(2.40-1) x 0.5]=0.706

Rmin= (x D-y e )/(y e -x e )= (0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18 R=1.5 x 1.18=1.77

y=[R/(R+1)]x+ x D /( R+1)=[1.77/(1.77+1)]x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343

y 1 =x D = 0.95

x 1 = y 1/[ a- y 1( a - 1) ]=0.95/[(2.40-0.95(2.40-1)]=0.888 y 2 = 0.639x1+0.343=0.639 x 0.888+0.343=0.910 x 2 = 0.910/[2.40-0.910(2.40-1)]=0.808

4

采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理湿物料1 0 0 0 kg ，干燥操作使物料的

湿基含量由4 0%减至5%,干燥介质是湿空气，初温为20C ，湿度H

0=0.009

kg 水/kg 绝干空气，经预热器加热至12 0C 后进入干燥器中，离开干燥器时废气

温度为4 0C,若在干燥器中空气状态沿等I 线变化。试求：

(1) 水分蒸发量W kg/s;

(2) 绝干空气消耗量L

kg 绝干气/s;

(3) 干燥收率为95%时产品量

kg/s;

由相平衡关系

X i

i)y i

R

x D 1.722 y 2 X 1 -

R 1 R 1 1.722 1

3 某精馏塔用于分离苯-甲苯混合液，泡点进料, X i 0.95 0.88

(2 分)

1.722 1

进料量 30kmol/h ，进料中苯的摩尔分 0.86

率为

0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为

0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的 1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度a

=2.40。