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、釜液的流量和组成。

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），要求馏出液和釜液的组成分别为0.8和0.05。泡点进料（饱和液体），物系的平均相对挥发度α=2.5，回流比R=2.7。试求：1）精馏段和提馏段操作线方程；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饱和蒸汽进料，要求馏出液和釜液的组成分别为0.97和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%，要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%，回流比R=2.0，若进料流量为100kmol/h，分别计算精馏段和提馏段的气相和液相流量，并写出相应的两段操作线方程和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，进料是流量为150kmol/h，组成为0.4的饱和蒸汽，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，组成和釜液流率；（2） 精馏段、提馏段操作线方程；(3）实际回流比和最小回流比的比值。

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），饱和液体进料。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）和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，饱和蒸汽进料，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Rmin；（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℃ ，

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焦炉气流量为1000m/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

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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 ）

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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2500m/h （标准状态下），

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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3.6m/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

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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/m）

12.空气和氨的混合气体，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KYa

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=314kmol/(m.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

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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/m·h，出塔吸收液的饱和度为70%。试求：

（1）用水量为多少，kg/h；

（2）用水量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

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流量为1200 m/h，进塔气体组成为0.05（摩尔分数）。塔截面积为0.8m ，填料层高度为

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4m ，气相体积总系数Kya=100 kmol /（m.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 和回收率

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。

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吸收塔操作压强为101.33kPa、温度为20℃，混合气体流量为1000m/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KYa。

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kA为1.8，试求：（1）纯溶剂S的用量；（2）组分A的萃取率 φA 。

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17. 常压下某湿空气的温度为30C、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

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焓。若将上述空气加热到50C，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

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燥器时的湿度；（3）新鲜空气的消耗量，m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和湿度；（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XC=0.2kg水/kg干物料。试求： （1）总共除去的水分量；（2）恒速和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XC=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和焓；（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。

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