化工原理习题课

1、比较板式塔和规整填料塔的优缺点

2. 简述板式塔雾沫夹带现象，其会导致什么结果以及影响雾沫夹带量的主要因素

3. 解释对流扩散

4. 说明双模理论的要点

5. 写出总板效率和单板效率的公式，并对公式中的各项进行说明

6. 画出精馏塔的负荷性能图，并进行简要说明

1.在填料吸收塔中用清水吸收一混合气体中的二氧化硫。混合气体量为1000m 3·h -1，混合气体

温度为20℃。炉气中含9%的二氧化硫（体积分数），其余可视为惰性气体。要求二氧化硫的回收率为90%。吸收剂用量为最小用量的1.3倍。已知操作压力为101.33kPa ，温度为20℃，平衡关系为Y =30X 。试求：（1）当塔顶吸收剂组成X 2=0.0003时，塔底溶液组成X 1为多少？（2）吸收剂若为清水，即X 2=0，回收率不变。吸收剂的用量（kg ·h -1）及出塔溶液组成X 1为多少？

解：将气体入塔组成（体积分数）9%换算为摩尔比

099.009

.0109.0y 1y 111=-=-=Y 回收率=0.9所以

0099.09.01099.01Y Y A 12=-⨯=-⨯=）（）（ϕ

11s kmol 0105.0h kmol 9.37）09.01（20

2732734.221000--⋅=⋅=-+⨯=V 因为m=31 ，所以 0032.031/099.0m /Y X 11===*

（1） X 2=0.0003时，吸收剂用量

7.300003.00032.00099.0099.0m /2121min

=--=--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛X Y Y Y V L 9.397.30.313.1min

=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=V L V L 11h kg 27220h kmol 21.15129.379.399.39--⋅=⋅=⨯=⨯=V L

00253.09

.390099.0099.00003.0)(X X 2121=-+=-+=L Y Y V （2）X 2=0，回收率η不变时,即出塔炉气中二氧化硫的组成Y 2不变，仍为Y 2=0.0099

8.2700032.00099.0099.0m /2121min

=--=--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛X Y Y Y V L 1.368.27.313.1min

=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=V L V L 11h kg 24627h kmol 2.13689.371.361.36--⋅=⋅=⨯=⨯=V L

00247.01

.360099.0099.00)(X X 2121=-+=-+=L Y Y V

2. 组成为x F =0.45的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中汽液摩尔比为1:2，塔顶x D =0.95（以上均为摩尔分率），塔顶易挥发组分回收率为95%，回流比R =1.5R min ，塔釜间接蒸汽加热，相对挥发度α=2.5 。求：（1）原料中汽相和液相组成；（2）列出提馏段操作线方程。

（1）设原料中汽相组成为y e ，液相组成为x e ，则

（2）列出提馏段操作线方程

即： ()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-+==+e e e F e e x x y x x y 11323

1αα----物料衡算 ----相平衡 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==+e e

e e e x x y x y 5.115.245.03231x e =0.375y e =0.632=q e e e D x y y x R --=min 334

.2=556.1375.06.06.095.0=--=m in 5.1R R =95.0=F

D Fx Dx ()()F q D R qF RD V L 11-+++=''()()47.113245.0334.33245.0334.211=⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+⨯+⨯=-+++=q F R q F D R ()⎩⎨⎧-++=+=F q D R V qF RD L )1(1''1=+F

w F D Fx Wx Fx Dx 05.0=F w Fx Wx ()()()0193.013245.0334.345.005.01105.01105.0=-+⨯⨯=-++=-++='q F D R x F q D R Fx V Wx F F w Wx L w '

3. 如图所示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板组成。料液

由塔顶加入，进料热状况参数q=1，x F =0.20（摩尔分率，

下同）。今测得塔顶易挥发组分的回收率为80%，且

x D =0.30，系统相对挥发度为3.0。试求：（1）残液组成x w ；

（2）该层塔板的液相默弗里板效E mL 。设蒸馏釜可视为一

个理论板。

（1）残液组成x w

（2）该层塔板的液相默弗里板效E mL

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=--=%80F D

D F W Fx Dx D F Dx Fx

x 533

.0=F

D

0859

.0533.013

.0533.020.01=-⨯-=--=F

D x F

D

x x D F W ()11*

11y y x --=αα125

.03

.00.20.33.0=⨯-=()22

.00859

.00.210859

.00.311=⨯+⨯=-+=

w w w x x y αα()D

V F q V V ==-+

='1F qF L L =+='V Wx x V L y w

w '-''

=1D Dx Fx x D F

D

F --=10752

.0876.11-=x 157

.0876.10752

.022.0876.10752

.01=+=+

=∴w y x %

3.57125.02.0157

.02.0*11=

--=--=∴

x x x x E F F mL *

1

1

x x x x F F

--

=