化工原理下册复习思考题。
计算题。1、某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为 0.
026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.
2m，吸收过程中亨利系数为0.5 atm，操作压力0.95 atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。
水用量为混合气中空气量为标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。
2、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂s 吸收混合气体中的可溶组分a 。入塔气体中a 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。
已知操作条件下的解吸因数为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。
试计算：
(1) 操作液气比为最小液气比的倍数； (2) 出塔液体的浓度；
(3) 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数nog。
3、常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99％。混合气量为入塔气中含苯2％（体积），入塔煤油中含苯0.02％（摩尔分率）。
溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50℃下，相平衡关系为y = 0.
36x，总传质系数kya ＝ 塔径为1.1米。试求所需填料层高度。
4、有一逆流填料吸收塔， 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为溶质浓度为0.
01（摩尔分率），**率要求达到90%，液气比为1.5 ，平衡关系y = x。试求：
1) 液体出塔浓度；(2) 测得气相总体积传质系数kya = 0.10 问该塔填料层高度为多少？提示：
nog = 1/(1-s)ln[(1-s)(y1-mx2)/(y2-mx2)+s]
5、用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y1 ＝ 0.01（摩尔分率），吸收率90％，气－液平衡关系y = 0.
9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比；（3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？
（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？
6、在逆流操作的吸收塔内，用清水吸收氨－空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度y1 = 0.01(摩尔分率) ，吸收率90%，操作压力为760 mmhg，溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684 mmhg试求：
1）溶液最大出口浓度；（2）最小单位吸收剂用量；（3）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为多少米？
7、在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg·.h-1的清水吸收空气和so2混合气中的so2，混合气量为1000m3（标准）·h-1，混合气含so21.
3％（体积），要求**率99.5％。操作条件为atm，平衡关系为y = 0.
75x，总体积传质系数kya = 0.05kmol·m-3·s-1，求液体出口浓度和填料层高度。
8、某厂准备采用一个填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%（体积%）的so2的混合气体。已知塔内的操作压力 102.63kn·m2 和温度 25℃。
要求处理的混合气体量为1000(标准)m3·h-1，实际吸收剂单位耗用量比最小吸收剂单位耗用量大50%，吸收率要达到98%，塔内气体的实际空塔速度为0.5m·s-1。试求：
(1) 吸收用水量为多少m3·h-1？ (2) 吸收塔直径为多少m？ (3) 若想再提高吸收率，你认为可采用什么措施？（附：气液平衡方程：y = 40x，m = 64）
9．已知某精馏塔塔顶蒸汽的温度为80，经全凝器冷凝后馏出液中苯的组成为0.90，甲苯的组成为0.10（以上均为轻组分a的摩尔分数），试求该塔的操作压强。
溶液中纯组分的饱和蒸汽压可用安托尼公式计算，即。
式中苯和甲苯的常数为。
组分abc苯6.898 1206.35 220.24
甲苯6.953 1343.94 219.58
10．用连续精馏塔每小时处理100 kmol含苯40%和甲苯60%的混合物，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯1%（组成均以mol%计），求：
（1）馏出液和残液的流率（以kmol/h计）；
（2）饱和液体进料时，若塔釜的气化量为132 kmol/h，写出精馏段操作线方程。
11．苯和甲苯在92℃时的饱和蒸气压分别为143.73 kn/m2和57.6 kn/m2。
求：苯的摩尔分率为0.4, 甲苯的摩尔分率为0.
6的混合液在92℃时各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸气组成。此溶液可视为理想溶液。
12．氯仿（chcl3）和四氯化碳（ccl4）的混合物在一连续精馏塔中分离。馏出液中氯仿的浓度为0.95（摩尔分率），馏出液流量为50 kmol/h，平均相对挥发度 = 1.
6，回流比r = 2。求：（1）塔顶第二块塔板上升的气相组成；
（2）精馏段各板上升蒸气量v及下降液体量l（以kmol/h表示）。
氯仿与四氯化碳混合液可认为是理想溶液。
13．一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下：
精馏段 y = 0.8 x + 0.172
提馏段 y = 1.3 x – 0.018
求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。
14．用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为０．９釜液组成为０．０料液的处理量为１００料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占一半，试求：
（1）提馏段上升蒸气量；
（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。
分析：欲解提馏段的蒸气量，须先知与之有关的精馏段的蒸气量。而又须通过才可确定。可见，先确定最小回流比，进而确定是解题的思路。
理想体系以最小回流比操作时，两操作线与进料方程的交点恰好落在平衡线上，所以只须用任一操作线方程或进料方程与相平衡方程联立求解即可。
15．某二元混合液的精馏操作过程如附图。已知组成为的原料液在泡点温度下直接加入塔釜内，工艺要求塔顶产品的组成为0.75，（以上均为轻组分a的摩尔分数），塔顶产品采出率d/f为1:
2，塔顶设全凝器，泡点回流。若操作条件下，该物系的α为3.0，回流比r为2.
5，求完成上述分离要求所需的理论板数（操作满足恒摩尔流假设）。
16．在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体，其组成为0.5，要求塔顶馏出液组成不小于0.
95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分a的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流，而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。
全塔平均相对挥发度为2.5,操作回流比。当馏出液流量为时，试求：
1） 塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成；
2） 提馏段上升的气体量。
分析：因为出分凝器的冷凝液与未液化的蒸气成相平衡关系，故分凝器相当一层理论塔板。应注意，自分凝器回流塔内的液相组成与自全凝器出来的产品组成不同。
17．在常压精馏塔分离双组分理想溶液。组成为0.5（轻组分a的摩尔分数，下同）的料液在泡点温度下加入塔内。
塔顶蒸气先在分凝器中部分冷凝至泡点回流，其组成为 0.88，余下末冷凝部分经全凝器后作为产品， 组成为0.95． 已测得离开塔顶第1层理论板的液相组成为 0.
796，塔顶轻组分**率为96%,塔釜间热蒸气加热。试求算：
(1) 该操作条件下的回流比和釜液组成；
2) 若用**法求得理论板数为9，又知全塔效率为70%,塔内实际塔板数为多少？
分析：前已述及，分凝器相当于１块理论板，利用分凝器内气液相平衡关系即可确定上升的蒸气组成，而与回流液组成恰好又是操作线关系，利用此操作线方程即可顺利解出回流比。
另外确定塔内实际板数时，应注意用**法求出的理论板数中是包括了起理论板作用的分凝器和塔釜两块“虚拟板”的。
18．用一连续精馏塔分离由组分a、b所组成的理想混合液。原料液中含a 0.44，馏出液中含a 0.
957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为1.
63，说明原料液的热状况，并求出q值。
19．一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某塔板的气、液相组成分别为0.83和0.70，相邻上层塔板的液相组成为0.
77，而相邻下层塔板的气相组成为0.78（以上均为轻组分a的摩尔分数，下同）。塔顶为泡点回流。
进料为饱和液体，其组成为0.46。若已知塔顶与塔底产量比为2/3，试求：
1） 精馏段操作线方程；
2） 提馏段操作线方程。
20．如附图用由一个蒸馏釜和一层实际板组成的精馏塔分离二元理想溶液。组成为0.2的料液在泡点温度下由塔顶加入，系统的相对挥发度为2.
5。若使塔顶轻组分的**率达到80％，并要求塔顶产品组成为0.30，试求该层塔板的液相默弗里板效率。
分析：此塔为提馏塔，且无塔顶回流，明确塔内气液两相物流的关系并知道板效率的定义式即可顺利求解。
21．连续精馏塔中分离苯－甲苯溶液．塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热．含轻组分苯为0.35的料液以饱和蒸气状态加入塔中部，流量为．塔顶产品流率为，组成为．系统的相对挥发度．当回流比４时，试求：
1）塔底第1块板的液相组成；
2）若塔顶第1块板下降的液相组成为0.7，该板的气相默弗里效率；
3）若塔釜加热蒸汽中断，保持回流比不变，且将塔板数视为无限，塔底残液的极限值。
分析：此题是综合型问题。求各板组成仍是借助于操作线方程和相平衡方程。塔底第1块板的组成可由与塔釜上升的蒸气间的关系确定。
22．有一分离理想二元组分溶液的精馏塔，进料组成为0.28,要求塔顶产品组成为0.97, 塔底产品组成为0.
05（以上均为轻组成为a的摩尔分数）。若进料的气化率为0.2,相对挥发度为4，试求提馏段的最大液气比。
大学专业介绍
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