化工原理第9章習(xí)資料

1、第 9 章習(xí)題解答9-1苯甲苯混合液采用板式精餾塔進(jìn)行連續(xù)精餾分離，已知在全回流操作條件下測(cè)得自第 11 板至第 13板上流下的液相組成依次為0.618， 0.433 和 0.305，各塔板上物系的平均相對(duì)揮發(fā)度依次為2.51，2.47 和 2.39。試求第12 板與第 13板以氣相組成表示的默弗里板單板效率。解：根據(jù)全回流過(guò)程的特點(diǎn)，可知全回流時(shí)的操作線(xiàn)為：yn 1xn由精餾過(guò)程的相平衡方程，可得：ynn xn1)xn1 (n由題意，得：y1 2x1 1 0. 6 1 8 , y 1 3x1 2 0. 4 3 3y,1 4 x 1 3 ；0. 3 0 5112.51,122.47,132.3

2、9 。則可求得與離開(kāi)第12 板與第 13 板的液體組成相平衡的氣相組成分別為：y*1 2x 1 22.470.4330.653121(1)x121(2.471)0.43312y13*1(1 3x 1 312.390.3050.512131)x13(2.391)0.305因此所求第12 板與第 13 板以氣相組成表示的默弗里板單板效率分別為：Emv12ynyn1y12y130.6180.43384.1%yn*yny12*y130.6530.4331Emv13ynyn1y13y140.4330.30561.8%yn*yny13*y140.5120.30519-2. 在一年產(chǎn)10000 t 93%

3、（質(zhì)量分率，下同）乙醇的常壓精餾塔，進(jìn)料為35%的酒精溶液，泡點(diǎn)進(jìn)料與回流，此塔選用篩板塔，塔釜xw6，故不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象。（ 5）負(fù)荷性能圖校核（略）9-4 如圖所示為某塔板在指定操作條件下的負(fù)荷性能圖，試判斷下列條件下該塔板的操作上、下限各由哪條線(xiàn)控制，并計(jì)算其操作彈性。（1）操作時(shí)的氣相負(fù)荷為4120m3/h，液相負(fù)荷為12m3/h；2）操作時(shí)的氣相負(fù)荷為 3300m3/h，液相負(fù)荷為 28m3/h；3）操作時(shí)的氣相負(fù)荷為 1200m3/h，液相負(fù)荷為 32m3/h。習(xí)題 9-4 附圖解：（ 1）如習(xí)題附圖所示，由題意，氣液相負(fù)荷操作點(diǎn)在1 點(diǎn)位置，由圖可知，該塔的操作上限由過(guò)量霧沫

4、夾帶線(xiàn)控制，操作下限由液相下限線(xiàn)控制。其操作彈性為：k1Vh1,max5280Vh2,max2.7519202）由題意，氣液相負(fù)荷操作點(diǎn)在 2 點(diǎn)位置，由圖可知，該塔的操作上限由溢流液泛線(xiàn)控制，操作下限由液相下限線(xiàn)或漏液線(xiàn)控制。其操作彈性為：k2Vh1,max3890Vh2,max6.176303）由題意，氣液相負(fù)荷操作點(diǎn)在 3 點(diǎn)位置，由圖可知，該塔的操作上限由液相上限線(xiàn)控制，操作下限由漏液線(xiàn)控制。其操作彈性為：Vh1,max1400k31.73Vh 2,max8109-5. 某工廠(chǎng)的氣體凈化工段，采用常壓填料吸收塔用清水逆流吸收空氣中的少量丙酮，吸收溫度為 25，填料采用亂堆的 25mm

5、25mm 2.5mm 的瓷質(zhì)拉西環(huán)。 已知空氣 -丙酮混合氣體的流量為 920m3/h，丙酮含量為 4.5（體積分率） 。氣、液兩相的質(zhì)量流量之比為 0.415，試求：（ 1）完成該氣體凈化任務(wù)所需要的填料塔塔徑為多少？（ 2）在實(shí)際氣速下每米填料層的壓降又是多少？解：（1）由題意，知丙酮（下標(biāo) 1）與空氣（下標(biāo) 2）的摩爾質(zhì)量為： M 10.058kg / mol ，M 2 0.029kg / mol 。則混合氣的平均摩爾質(zhì)量為：M M 1 y1M 2 y2 0.0584.5%0.029 (14.5%) 0.0303kg / mol根據(jù)氣體平均密度計(jì)算式，可得混合氣體的平均密度為：VpM10

6、13250.03031.24kg / m3RT8.314 (27325)查表可知 25水的密度為：L996.9kg / m3WL12.41由已知，得：0.415WVWL0.50.5則 Eckert 關(guān)聯(lián)圖對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為：V2.411.24WV0.0853L996.9查圖 9-37Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖，可得亂堆填料液泛線(xiàn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為：umax2V0.20.155gLL亂堆的 25mm 25mm 2.5mm 的拉西瓷環(huán)的填料因子為：450m 1 。查表可知 25水的粘度為：L0.8937mPa s ，而清水吸收上式中的1。故泛點(diǎn)氣速為：umax0.155 gL0.1559.81996.91.67m / s0.20.245011.24LV0.8937取泛點(diǎn)百分率為65%，則空塔氣速為： u0.65umax0.651.67 1.08m / s故所求塔徑為：DVs920/ 36000.548m（圓整為 D=0.6m ）0.785u0.7851.08（ 2）塔徑圓整后的實(shí)際氣速為：urVs920 / 36000.904m / s0.785 0.620.785D 2則此時(shí)對(duì)應(yīng)的Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖的縱坐標(biāo)為：ur2