文档介绍：1.. 一常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物。(摩尔分率,下同)。且为饱和蒸汽状态进料。塔顶产品,,塔顶装有全凝器,泡点回流。原料处理量10 kmol/h,。。试求:
塔顶、底的产品量;
塔釜中的气化量;
塔顶第二块理论板上升的蒸汽组成。
解:(1)
(2)
又
则
塔釜中的气化量:
(3)塔顶上升蒸汽量
,
塔顶第一块板下降液体组成(理论板)为:
塔顶第二块理论板上升的蒸汽组成为
2. 如图2所示的精馏塔具有一块实际板,原料预热至泡点,由塔顶连续加入,原料组成(摩尔分率,下同),塔顶易挥发组成回收率为80%,且,系统的平均相对挥发度。求该块板的气相板效率。塔釜可视为一块理论板。
解:气相板效率为可根据默弗里板效率定义计算。
即:
式中,为已知,塔釜为理论板,则与满足相平衡关系,而可由物料衡算与回收率求得,是与成平衡的气相组成,可由图中虚线范围物料衡算求得。求解过程如下:
由回收率与物料衡算得:
因塔釜相当于一块理论板,则
对图2虚线范围作物料衡算:
本题关键在求时,不能直接用精馏段操作线,而需从物料衡算,借助恒摩尔流假设求取。
3. 有两股苯和甲苯混合液,摩尔流量之比为1:3,(均为苯的摩尔分率),拟用同一精馏塔进行分离,,。两股料液皆预热至泡点加入塔内。在操作条件下物系的平衡关系如图所示,,,试求按以下两种方式操作所需要的理论板数。
两股物料各在适当的位置分别加入塔内;
两股物料混合进料。
解:根据已知条件,由物料衡算关系
求得馏出液与第一股物料的比值为:
对本问,塔被两股进料分成三段,操作线也有三段,第一段即精馏段操作线为:
(1)
第二段(两股进料间)操作线由物料衡算得:
(2)
第三段提馏段操作线为:
(3)
根据式(1)、(2)、(3)在图上做出三段操作线。连接点a(,)和点b(0,)得第一段操作线ab,作的进料线,即垂线交ab线于点c与点d(0,)即得第二段操作线cd,作进料线交第二段操作线cd于点e,连点e与点f(,)得第三段操作线ef。从点a出发利用平衡线与操作线自上而下作梯级,并在跨过两操作线交点时换用操作线,求得所需理论板为10块(不包括釜)。第一股物料的加料板为第4块,第二股为第7块。
当两股物料混合入塔时,料液组成为:
则精馏段操作线因和不变而不变,即为:
提馏段操作线方程为:
与前述第三段操作线相同。
用作图法同样可求得所需理论板数为12块(不包括釜),在第7块进料(见图)。
从本例计算结果可知,在分离要求、能耗(回流比相同)的条件下,混合进料需要更多的理论板数。
4. 今有连续逆流操作得填料吸收塔,用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000 m3/h(操作状态),原料气中含甲醇7%(体积百分数),吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的67%。设在常压25℃下操作,吸收的平衡关系取为,甲醇回收率要求为98%,,塔内填料的有效表面积为200 m2/m3, m/s。试求:(1)水的用量,kg/h;(2)塔径;(3)传质单元高度;(4)传质单元数;(5)填料层高度。
解:此题为一典型的吸收塔计算中设计类型题。解题时就按上面所述之五个方面进行。
(1)
(2),
(3)
(4)用平均推动力法:
,,,
,
可见平衡线为时,可用平均推动力法或解析法的任一种计算方法求取。
(5)
5. 直径为880 mm的填料吸收塔内装有mm拉西环填料,其高为6m。每小时处理2000 m3含5%***的混合空气(1个大气压,25℃)。用清水作吸收剂。塔顶出口废气含***%(以上均为摩尔分率),出塔溶液中每千克含***。操作条件下平衡关系为。试根据以上所测得的数据计算:(1)气相总体积吸收系数;(2)每小时可回收***多少千克?(3)若将填料层加高3米,又可以多回收多少千克***?
解:吸收系数对吸收计算是很重要的。但影响吸收系数的因素很多,例如物系的性质、设备的结构及尺寸、操作条件及流动状况等,故一般通过实验测取较为可靠的数据,该题第1)问则为实验数据整理过程的实例。第3)问则为一操作型问题,改变设备尺寸则对操作的影响如何。
(1)
(2)
(3)
、、、及、D均不改变。
又、不变,故不变,可按原来的浓度计算:
a)采用解析法:
即
解之
b)采用对数平均推动力法:
即
试差得
说明:若已知求组