长江大学董盛富-8.4 吸收过程的设计型计算 (59)

精馏设计型计算

9-12 欲设计一连续精馏塔用以分离含苯与甲苯各0.5的料液，要求馏出液中含苯0.96，残液中含苯不高于0.05(以上均为摩尔分数)。泡点进料，选用的回流比是最小回流比的1.2倍，物系的相对挥发度为2.5。试用逐板计算法求取所需的理论板数及加料板位置。

[答：16，第8块] 解：首先求取回流比

因是泡点进料，故xe?xF?0.5，而

ye??xe2.5?0.5??0.7141?(??1)xe1?1.5?0.5?Rm?xD?ye0.96?0.714??1.147

ye?xe0.714?0.5x?yeRm?DRm?1xD?xe精馏段的操作线

R?1.2Rm?1.2?1.147?1.136y?R1x?xD?0.579x?0.404 (1) R?1R?1提馏段操作线

将x?xF代入到精馏段操作线方程式(1)中，解得q线与精馏段操作线的交点为d (0.50，0.694)。因提馏段操作线经过点d (0.50，0.694)和c (0.05，0.05)，故得提馏段的操作线为

y?yc?k(x?xc)?0.05?0.694?0.05(x?0.05)?1.43x?0.0215

10 习题 板式塔

10-1 某筛板塔在常压下以苯-甲苯为试验物系，在全回流下操作以测定板效率。今测得由第9、第10两块板(自上向下数)下降的液相组成分别为0.652与0.489(均为苯的摩尔分数)。试求第10块板的默弗里湿板效率。

[答：0.758]

10-2 甲醇-水精馏塔在设计时规定原料组成xF＝0.40，塔顶产品组成为0.90，塔釜残液组成为 0.05(均为甲醇的摩尔分数)，常压操作。试用O′connell关联图估计精馏塔的总塔效率。

[答：0.41]

10-3 一板式吸收塔用NaOH水溶液吸收氯气。氯气的摩尔分数为2％，要求出塔摩尔分数低于0.002%。各块塔板的默弗里板效率均为50％，不计液沫夹带，求此塔应有多少块实际板。NaOH溶液与氯气发生不可逆化学反应，可设相平衡常数m＝0。

[答：10]

10-4 某厂常压操作下的甲苯-邻二甲苯精馏塔拟采用筛板塔。经工艺计算知某塔板的气相流量为 2900m3/h，液相流量为9.2m m3/h。试用弗尔的泛点关联图以估计塔径。

有关物性数据：气相密度为3.85kg/m3，液相密度为770 kg/m3，液体的表面张力为17.5Mn/m。

8.1 气液相平衡

8-1 在盛水的鼓泡吸收器中通人纯CO2气，经长期接触后测得水中CO2的平衡浓度为2.857×10 -2mol/L 溶液。鼓泡器中的总压为101.3kPa，水温30℃，溶液的密度ρ = 996kg/m3。求亨利系数，并将此实验值与文献值E = 188.5MPa作比较。

解：吸收达到平衡时溶液中CO2的摩尔分数（以1L溶液为基准）

xCO22.857?10?2?4 ??5.167?10(996?2.857?10?2?44)/18?2.857?10?2因长时间鼓泡，鼓泡器中的空气已全部被CO2气所置换，故CO2被水吸收的亨利系数：

101.3?10?3MPaE?p/xA??196.0MPa

5.167?10-4与文献值E = 188.5MPa比较，其偏差为(196.0－188.5)/188.5＝4.0%

8-2 惰性气与CO2的混合气中CO2体积分数为30％，在表压1MPa下用水吸收。设吸收塔底水中

溶解的CO2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至表压20kPa，放出大部分CO2，然后再在解吸塔中吹气解吸。

设全部操作范围内水与CO2的平衡关系服从亨利定律，操作温度为25℃。求1kg水在膨胀槽中最多能放

9 习题

相平衡

9-1 总压为101.3kPa下，用苯、甲苯的安托因方程(见例9-1)，求(1)温度为108℃及81℃时，苯对甲苯的相对挥发度；(2)用上述计算的相对挥发度的平均值αm，计算苯-甲苯的汽-液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较(列表)。

[答：(1) 2.370，2.596；(2) 2.483]

9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为：

142.2425

21.3206?t1445.58?苯乙烯 lgpB ?6.08232?209.43?t式中 p?的单位是kPa，t为℃。试求：(1)塔顶总压为8kPa时，组成为0.595(乙苯的摩尔分数)的蒸气温

?乙苯 lgpA?6.0824?0度；(2)与上述气相成平衡的液相组成。 [答：(1) 65.33℃；(2) 0.512]

9-3 乙苯、苯乙烯精馏塔中部某一块塔板上总压为13.6kPa，液体组成为0.144(乙苯的摩尔分数)，安托因方程见上题。试求：(1)板上液体的温度；(2)与此液体成平衡的气相组成。

[答：(1) 81.36℃；(2) 0.187]

9-4 总压(绝压)为303.9kPa下，

第一章 流体流动习题解答

1. 试计算空气在－40℃和310mmHg真空度下的密度和重度（用SI制和工程单位制表示。） [解] ：（1）绝压：绝压＝大气压力－真空度＝760－320＝450mmHg ＝(450÷760)×101300＝59.98kPa

（2）密度：单位体积物体的质量（kg/m3）

ρ＝MP/RT＝(29×59.98×103)/[8314×(273-40)] ＝0.8979 kg/m3（SI制）

（3）重度：单位体积物体的重量（kgf/m3） γ′＝0.8979（kgf/m3）（工程单位制）

2. 在大气压为760mmHg的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表的读数为738 mmHg 。若在大气压为655

mmHg的地区，使塔内压力维持相同的数值，则真空表的读数应为多少？ [解]：（1）在大气压为760mmHg的地区，塔顶绝压为： 塔顶绝压＝当地大气压－真空度 ＝760-738＝22mmHg

（2）在大气压为655 mmHg的地区，塔顶真空度

2012化工习题之吸收过程1

一、填空(96小题,共189.0分) [1]在0.1 MPa和20 ℃下，1000 g水中可溶解1.69 gCO2,则该溶液摩尔分数为 6.91×10-4 ，摩尔比（比摩尔分数）为6.91×10-4 。

[2]牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律三者之间具有明显的类似性。这三种过程之间存在类似性，正

是由于动量、热量和质量三者都是凭借 分子 运动来进行传递的。分子扩散过程应遵循 费克 定律，即分子扩散速度与 浓度梯度 成正比。

[3]在一定的操作压强和温度下,循环使用吸收剂中的吸收质浓度的 降低 和吸收剂用量的 增加 都有利于提高吸收过程的推动力;但是,带来的问题往往是使吸收剂的 再生费用 增加了。

[4]在填料塔中,乱堆的填料具有 使液体均匀分布 的优点,但缺点是 有向塔壁偏流的现象。 [5]在同一物系中，气体的亨利常数E 和溶解度常数H的数值大小只取决于 温度 ,而相平衡常数m还与 总压强 有关。当温度升高时E值 增大 ,H值 减小 ,m值 增大 。

[6]填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 降低 ,吸收的推动力 增大 。 [7]如下图的气液平衡曲线示意图中，A(xA ,yA),B

2012化工习题之吸收过程1

一、填空(96小题,共189.0分) [1]在0.1 MPa和20 ℃下，1000 g水中可溶解1.69 gCO2,则该溶液摩尔分数为 6.91×10-4 ，摩尔比（比摩尔分数）为6.91×10-4 。

[2]牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律三者之间具有明显的类似性。这三种过程之间存在类似性，正

是由于动量、热量和质量三者都是凭借 分子 运动来进行传递的。分子扩散过程应遵循 费克 定律，即分子扩散速度与 浓度梯度 成正比。

[3]在一定的操作压强和温度下,循环使用吸收剂中的吸收质浓度的 降低 和吸收剂用量的 增加 都有利于提高吸收过程的推动力;但是,带来的问题往往是使吸收剂的 再生费用 增加了。

[4]在填料塔中,乱堆的填料具有 使液体均匀分布 的优点,但缺点是 有向塔壁偏流的现象。 [5]在同一物系中，气体的亨利常数E 和溶解度常数H的数值大小只取决于 温度 ,而相平衡常数m还与 总压强 有关。当温度升高时E值 增大 ,H值 减小 ,m值 增大 。

[6]填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 降低 ,吸收的推动力 增大 。 [7]如下图的气液平衡曲线示意图中，A(xA ,yA),B

2012化工习题之吸收过程1

一、填空(96小题,共189.0分) [1]在0.1 MPa和20 ℃下，1000 g水中可溶解1.69 gCO2,则该溶液摩尔分数为 6.91×10-4 ，摩尔比（比摩尔分数）为6.91×10-4 。

[2]牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律三者之间具有明显的类似性。这三种过程之间存在类似性，正

是由于动量、热量和质量三者都是凭借 分子 运动来进行传递的。分子扩散过程应遵循 费克 定律，即分子扩散速度与 浓度梯度 成正比。

[3]在一定的操作压强和温度下,循环使用吸收剂中的吸收质浓度的 降低 和吸收剂用量的 增加 都有利于提高吸收过程的推动力;但是,带来的问题往往是使吸收剂的 再生费用 增加了。

[4]在填料塔中,乱堆的填料具有 使液体均匀分布 的优点,但缺点是 有向塔壁偏流的现象。 [5]在同一物系中，气体的亨利常数E 和溶解度常数H的数值大小只取决于 温度 ,而相平衡常数m还与 总压强 有关。当温度升高时E值 增大 ,H值 减小 ,m值 增大 。

[6]填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 降低 ,吸收的推动力 增大 。 [7]如下图的气液平衡曲线示意图中，A(xA ,yA),B

2012化工习题之吸收过程1

一、填空(96小题,共189.0分) [1]在0.1 MPa和20 ℃下，1000 g水中可溶解1.69 gCO2,则该溶液摩尔分数为 6.91×10-4 ，摩尔比（比摩尔分数）为6.91×10-4 。

[2]牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律三者之间具有明显的类似性。这三种过程之间存在类似性，正

是由于动量、热量和质量三者都是凭借 分子 运动来进行传递的。分子扩散过程应遵循 费克 定律，即分子扩散速度与 浓度梯度 成正比。

[3]在一定的操作压强和温度下,循环使用吸收剂中的吸收质浓度的 降低 和吸收剂用量的 增加 都有利于提高吸收过程的推动力;但是,带来的问题往往是使吸收剂的 再生费用 增加了。

[4]在填料塔中,乱堆的填料具有 使液体均匀分布 的优点,但缺点是 有向塔壁偏流的现象。 [5]在同一物系中，气体的亨利常数E 和溶解度常数H的数值大小只取决于 温度 ,而相平衡常数m还与 总压强 有关。当温度升高时E值 增大 ,H值 减小 ,m值 增大 。

[6]填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 降低 ,吸收的推动力 增大 。 [7]如下图的气液平衡曲线示意图中，A(xA ,yA),B

填空与选择

1．比较：(a)1.5kgf/cm2(表压)；(b)450mmHg(真空度)；(c)5×105Pa(绝压)；(d)1.6mH2O，它们的大小顺序为 > > > 。

2．有两个底面积分别为A1和A2（且A1>A2）的容器，盛有高度相同的同样液体，则容器底部所受的压力PA1PA2，而底部所受的压强pA1A2

3．流体在园形直管中作层流流动时，hf与u的 一次方 成正比，若流动为完全湍流时，hf与u的 平方 成正比。

4．流体在管内流动时，其流速、压强等均不随而仅随则称为定流动 ，否则，则为 不稳定流动 。

5．流体在管内流动时，层流和湍流的主要区别是，理想流体与实际流体的主要区别是 μ = 0 ，可压缩流体与不可压缩流体的主要区别是 ρ = f (P，T ) 。

6．流体在园形直管内流动时，产生阻力损失的根本原因是有关，在阻力平方区，摩擦系数与有关，层流时，λ。

7．不可压缩流体在u0的水平管中作稳定流动，平均流速为u0，现流量不变，而管径改用d = d0/2，则通过管内的平均流速为原来的倍，若流动处于层流状态，通过相同管长度阻力损失的为原来的 C 倍，若流动处