蒸馏5、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。

已知原料液流量为4000kg/h ，组成为0.3（二硫化碳质量分数），要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为88%。

试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔质量和摩尔分数表示。

解：全塔物料衡算（质量分数表示）WD F Wx Dx Fx W D F +=+= 由题意得：F=4000，x F =0.3，x W =0.5，88.0%100=⨯=FD D Fx Dx η代入上式得 故 943.011203.0400088.0/112028804000/288005.03.0400012.0=⨯⨯===-===⨯⨯D Fx x hkg D hkg W WF D D η 下面用摩尔分数表示h kmol x D /36.14760.9741120D 974.0154/057.076/943.076/943.0=⨯==+=18 6 在常压操作的连续精馏塔中分离甲醇0.4与水0.6（均为摩尔分数）溶液，试求以下各种进料状况下的q 值。

（1）进料温度为40℃（2）泡点进料（3）饱和蒸汽进料（1） 查得甲醇汽化潜热1150kJ/kg ，水的汽化热为2300 kJ/kg ，故平均汽化热为：kg /kJ 27.1676186.0324.01823006.0186.0324.03211504.0r =⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯= 由题中数据可得x=0.4时，溶液泡点温度为75.3℃，则平均温度为： 65.572403.75=+=m t ℃ 查平均温度下甲醇比热为65kJ/kg·K溶液平均比热为K kg kJ ∙=⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯=/35.3186.0324.01818.46.0186.0324.03265.24.0cp 最后由热状态参数q 定义得：07.127.167627.1676)403.75(35.3=+-⨯=+∆=r rt c q p（2） 泡点进料q=1（3） 饱和蒸汽进料q=07 对于习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h ，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（摩尔分数），回流比为2.5，试求产品流量，精馏段下降液体流量和提馏段上升蒸气流量。

假设恒摩尔流。

解：对全塔进行物料衡算 F=D+WFx F =Dx D +Wx W代入题中所给数据得：04.0D 10095.0D 4.0100⨯-+⨯=⨯）（解得： D=39.56kmol/h则：W=100-39.56=60.44kmol/hL=RD=2.5×39.56=98.9 kmol/hh /kmol 46.13856.3915.21)D (R V =⨯+=+=）（根据恒摩尔假设V’=V+(q-1)F=138.46+(1.07-1)×100=145.46 kmol/h11用一连续精馏塔分离由组分A 、B 所组成的理想混合液。

原料液中含A0.44，馏出液中含A0.957（摩尔分数）。

已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出q 值。

解：最小回流比q q qD min x -y y -x R =气液平衡曲线 qq x 11x y ）（-+=αα 将题中所给数据xD=0.957，Rmin=1.63和α=2.5带入两式，q qq q qx -x 5.11x 5.2x 5.11x 5.2-957.0++=1.63 解得：x q =0.366 y q =0.591 所以04.2366.044.0591.044.0x -x y -y 1-q q q F q F -=--== 则 q=0.671原料液热状况为汽液混合进料12 在连续精馏塔中分离某组成为0.5（易挥发组分摩尔分数）的两组份理想溶液。

原料液于泡点下进入塔内。

塔顶采用分凝器和全凝器。

分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。

塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为96%，若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h ，则原料液为多少？解：（1）操作回流比和最小回流比以分凝器为第零块板，则有88.0x 95.0x y 0D 0===， 由相平衡方程知：000x 11x y ）（-+=αα 即）（188.0188.095.0-+=αα 解得α=2.59由x 1用相平衡方程求得y 1907.079.059.1179.059.2x 11x y 111=⨯+⨯=-+=）（αα 由精馏段操作线方程求操作回流比R ，D 01x 1R 1x 1R R y +++= 95.01R 188.01R R 907.0⨯++⨯+= 解得 R=1.593最小回流比由下式求得q q qD x -y y -x Rmin = 因q=1 故x q =x F =0.5721.05.059.115.059.2x 11x y y F F F q =⨯+⨯=-+==）（αα 故036.15.0721.0721.095.0Rmin =--= （2）原料液流量F 由回收率知96.05.0F 95.0100Fx Dx F D =⨯⨯= 解得 F=198kmol/h吸 收7.在101.33kPa ，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。

甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。

已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m 3·kPa)，气膜吸收系数 k G =1.55×10-5 kmol/(m 2·s·kPa)，液膜吸收系数 k L =2.08×10-5 kmol/(m 2·s·kmol/m 3)。

试求总吸收系数K G ，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。

解：由1/K G = 1/k G + 1/Hk L 可得总吸收系数1/K G = 1/1.55×10-5 + 1/（1.995×2.08×10-5）K G = 1.122 ×10-5 kmol/(m 2·s·kPa)气膜阻力所占百分数为 ：%3.72%10010122.111055.11%100K 1k 155GG =⨯⨯⨯=⨯-- 11.在101.33kPa 下用水吸收混于空气中的中的氨。

已知氨的摩尔分率为0.1，混合气体于40℃下进入塔底，体积流量为0.556m 3/s ，空塔气速为1.2m/s 。

吸收剂用量为最小用量的1.1倍，氨的吸收率为95％，且已估算出塔内气相体积吸收总系数K Y α的平均值为0.1112kmol/( m 3·s).在操作条件下气液平衡关系为Y*=2.5X ，试求塔径及填料层高度。

解：（1）塔径 D=m 768.02.1556.04u Vs 4=⨯⨯=ππ （2）填料层高度由题意知 Y 1=1111.01.011.0=-，Y 2=Y 1（1-A ϕ）=0.11110056.0)95.01(=-⨯ 所以 72.206.21111.00056.01111.0)()(2121min =--=--=X m Y Y Y V L 72.247.21.1)(1.1(min =⨯==VL V L 则脱吸因子S=956.072.26.2L mV == 气相总传质单元N OG 72.13956.00056.01111.0)956.01(ln 95611Y -Y Y -Y S 1ln S 1122*21=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=S ）（气相总传质单元高度381.0768.0410001112.040273315.8)1.01(556.01013302=⨯⨯+⨯-⨯⨯=Ω=πα）（Ky V H OG 填料层 Z=H OG N OG =13.72*0.385=5.23m干 燥5.采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料，已知数据标于附图中。

假设系统热损失可以忽略，干燥操作为等焓干燥过程。

试求1）新鲜空气的消耗量；2）进入干燥器的湿空气的温度及焓（3）预热器的加热量。

解：在H-I 图上示意空气状态变化，由t 0、H 0定A 点，由t 2、H 2定C 点。

因绝干废气量与绝干新气体量之比为3:1，利用杠杆规则链接AC ，使得31MA MC =，则M 点为进入预热器前的混合点，由M 点做等湿线与过C 点做等焓线相交于B 点，MB 为预热过程，BC 为等焓过程。

根据杠杆原则求得混合点M 的湿度和焓分别为2.44t 0529.02490t 0529.088.101.176.180I H H 2490t H 88.101.1t I I m /kJ 76.180145.2244362.5041I 43I 41I /kJ 145.2240672.027********.088.101.1H 2490t H 88.101.1I m /kJ 62.5001.024902501.088.101.1H 2490t H 88.101.1I kg /kg 0529.00672.04301.041H 43H 41Hm m m m m mm m m m m 320m 322223000020=⨯+⨯+=++==⨯+⨯=+==⨯+⨯⨯+=++==⨯+⨯⨯+=++==⨯+⨯=+=解得）（带入和将前面计算的）（求得可由绝干空气绝干空气）（）（绝干空气）（）（绝干气水m （1） 新鲜空气消耗量L 0h/2788)01.01(2760)1(/276001.00672.0896.157/kg 896.15705263.025.0800X -X G W h /kg 8002.011000w 1G G /kg 05263.005.0105.0w 1w 2X /kg 25.02.012.0w 1w X 0002211122111湿干气绝干气）（）（绝干料）（）（绝干料绝干空气kg H L L h H H W L h kg kg =+=+==-=-==-===-=-==-=-==-=-=（2） 进入干燥器湿空气的温度和焓由于为等焓干燥，所以进入干燥器前湿空气焓等于离开干燥器的焓，即I1=I2=224.125kJ/m 3绝干空气而进入干燥器前湿空气的湿度等于离开干燥器时候的湿度，即H1=H m=0.0529kg水/kg绝干气T1可由I1求出I1=(1.01+1.88H1)+2490H1224.125=（1.01+1.88*0.0529）t1+2490*0.0529解得tm=83.26℃（3） 预热器的加热量由于为等焓干燥，干燥器补充热量为零，忽略热损失，因此总消耗热量等于预热器的加热量。

包括循环气在内的整个干燥系统的物料衡算，则：Q p=L（I2-I0）=2760（224.125-50.62）=478929kJ/h=133.03kW。