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化工原理精选例题

1、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。

2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。

3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算)

4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。

5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。

6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。

7、板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2、 5,进料就是流量为150kmol/h,组成为0、4的饱与蒸汽,回流比为4、0,塔顶馏出液中苯的回收率为0、97,釜液中苯的组成为0、02。试求:(1)塔顶产品流率,组成与釜液流率;(2) 精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比与最小回流比的比值。

8、某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0、5(易挥发组分mol分率),饱与液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2、0,精馏段操作线方程为yn+1=0、714xn+0、257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)与塔底产品中难挥发组分回收率 ;2最小回流比;3提馏段操作线方程。

9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0、5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱与蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为

y=0、8x+0、19,塔釜用间接蒸汽加热,塔顶为全凝器。试求:(1)塔顶、塔底产品组成;(2)提馏段操作线方程;(3)最小回流比R min;(4)若塔顶第一块板的液相单板效率为0、6,则离开塔顶第二块板的气相组成为多少。

10、在逆流吸收塔中,用洗油吸收焦炉气中的芳烃。吸收塔压强为105kPa ,温度为27℃ ,焦炉气流量为1000m3/h ,其中所含芳烃组成为0、02(摩尔分数,下同),吸收率为95%,进塔洗油中所含芳烃组成为0、005。若取吸收剂用量为最小用量的1、5倍。试求进入塔顶的洗油摩尔流量及出塔吸收液组成。(操作条件下气液平衡关系为Y*=0、125X)

11、在常压填料吸收塔中,用清水吸收废气中氨气,废气流量为2500m3/h (标准状态下),其中氨气浓度为0、02(摩尔分数),要求回收率不低于98%,若水用量为3、6m3/h ,操作条件下平衡关系为Y =1、2X,气相总传质单元高度为0、7m。试求:(1)塔底、塔顶推动力及全塔对数平均推动力;(2)气相总传质单元数;(3)填料层高度。(水的密度可取为1000kg/m3)

12、空气与氨的混合气体,在直径为0、8m 的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为47、93kmol/h ,混合气体中氨的分压为1、34kPa ,经过吸收后混合气中有99、5%的氨被吸收下来。操作温度为20℃,压力为101、325kPa 。在操作条件下,平衡关系为Y*=0、75X 。若吸收剂(水)用量为52kmol/h 。已知氨的气相体积吸收总系数K Y a =314kmol/(m3、h )。试求:(1) 吸收液的出塔组成; (2)所需填料层高度。(用吸收因数法)

13、设计一逆流吸收的填料塔,在常温、常压下用清水吸收空气-丙酮混合气中的丙酮。已知入塔混合气体流量为80 kmol/h,含丙酮5%(摩尔分率),要求吸收率为95%。该塔塔径为0、8m, 操作条件下的平衡关系为Y*=2、0X,气相总体积传质系数Kya=150 kmol/m3·h,出塔吸收液的饱与度为70%。试求:

(1)用水量为多少,kg/h;

(2)用水量就是最小用水量的多少倍;

(3)所需填料层高度。

14、在逆流填料吸收塔中,用纯溶剂吸收某混合气中的溶质。在常压、27℃下操作时混合气流量为1200 m3/h,进塔气体组成为0、05(摩尔分数)。塔截面积为0、8m2 ,填料层高度为

4m ,气相体积总系数Kya=100 kmol /(m3、h),气液平衡关系为直线,且吸收因数A =1,试求出塔气体组成Y2 与回收率

15、在以内径为0、8m、填料层高度为4m的吸收塔中,用清水吸收混合气体中的溶质组分。吸收塔操作压强为101、33kPa、温度为20℃,混合气体流量为1000m3/h,进塔气体组成为0、05,出塔气体组成为0、01(均为摩尔分数)。吸收剂用量为96kmol/h。操作条件下相平衡关系为Y*=2X。试求:(1)吸收剂用量为最小用量的倍数;(2)气相体积吸收总系数K Y a。

16、、例某A、B、S三元体系的溶解度曲线如附图所示。用纯溶剂S对A、B两组分混合液进行单级萃取。原料液中溶质A的质量分数为0、3,处理量为100kg,要求萃余液中溶质A

的质量分数不大于0、1。在操作范围内分配系数k A为1、8,试求:(1)纯溶剂S的用量;(2)组分A的萃取率φA 。

化工原理精选例题

17、常压下某湿空气的温度为30o C、湿度为0、025kg水/kg(绝干气)。试求:(1) 湿空气的相对湿度;(2)水气分压;(3)湿空气的比体积;(4)湿空气的比热容;(5)湿空气的焓。若将上述空气加热到50o C,上述参数哪些将发生变化,变化趋势如何?

18、在常压连续干燥器中将物料含水率由40%降至5%(均为湿基),湿物料的处理量为1000kg/h,空气初始温度为20℃,湿度为0、009kg水/kg绝干气,空气被加热到120℃后进干燥器,出干燥器时温度为40℃,湿度为0、039kg水/kg绝干气。试求:(1)水分的蒸发量;(2)绝干空气的消耗量;(3)若干燥产品的收率为95%,求实际产品量;(4)若鼓风机装在新鲜空气的入口处,风机的风量应为多少?

19、某物料在常压连续理想干燥器中进行干燥,湿物料的处理量为2、0kg/s,物料含水率由5%降至1%(均为湿基),空气初始温度为20℃,湿度为0、005kg水/kg绝干气,空气进干燥器时温度为150℃,出干燥器时温度为70℃。试求:(1)除去的水分量;(2)空气出干燥器时的湿度;(3)新鲜空气的消耗量,m3湿气/h;(4)预热器的传热量。

20、常压下以空气为干燥介质干燥某种湿物料,干空气用量为2000kg/h,温度为25℃,湿度为0、01kg水/kg干空气,空气经预热器加热至95℃后进入干燥器,要求将湿物料的含水量从10%干燥至1%(均为湿基),干燥器的生产能力为350kg/h(干燥产品),若干燥过程可视为理想干燥过程。试求:(1)水分蒸发量;(2)离开干燥器的空气温度与湿度;(3)预热器对空气提供的热量。

21、用气流干燥器干燥某一湿物料,已知湿物料重150kg,含水率25%,要求产品的含水率为6%(均为湿基)。已知其临界含水率为X C=0、2kg水/kg干物料。试求: (1)总共除去的水分量;(2)恒速与降速阶段各除去多少水分?

22、在恒定干燥条件下,将物料由X1=0、33kg水/kg干物料干燥至X2=0、09kg水/kg干物料,共需7小时,若继续干燥至X2=0、07kg水/kg干物料,则再需多少时间?已知物料的临界含水率为X C=0、16kg水/kg干物料。平衡含水率 X*=0、05kg水/kg干物料。

23、在常压连续干燥器中将固体湿物料由最初的含水量13%干燥到0、99%(均为湿基),干燥产品的产量为237kg /h 。已知新鲜空气温度为15℃、湿度为0、0073kg水 /kg干空气,

该空气在预热器中预热至90℃后进入干燥器,离开干燥器的废气湿度为0、023kg水/kg干空气。试求:(1)经预热后湿空气的湿度与焓;(2)绝干空气消耗量;(3)预热器传热量。

24、利用气流干燥器将含水量20%的物料干燥到5%(均为湿基)。已知湿物料处理量为

1000kg/h。空气初始温度为20℃,湿度为0、011kg/kg绝干气, 空气经预热后进入干燥器, 空气离开干燥器时温度为60℃、湿度为0、04kg/kg绝干气, 干燥过程可视为等焓过程。试求(1)水分蒸发量;(2)新鲜空气消耗量,kg湿气/h;(3)进干燥器时空气温度;(4) 预热器传热量。