第四部分 计算题

1. 已知某物料组成为：Z1=1/3，Z2=1/3，Z3=1/3,相对挥发度α11＝1，α21＝2，α31＝3，并且知道组分1的相平衡常数K1与温度的关系为：lnK1=8.294-3.3×103/T，求此物料的泡点和露点 。

2. 以烃类蒸汽混合物含有甲烷a.5%，乙烷b.10%，丙烷c.30%及异丁烷d.55%。试求混合物在25℃时的露点压力与泡点压力，并确定在t=25℃，p=1MPa大气压时的气相分率。

3. 某混合物含丙烷0.451（摩尔分数），异丁烷0.183，正丁烷0.366，在t=94℃和p=2.41MPa下进行闪蒸，试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知K1=1.42，K2=0.86，K3=0.72。

4. 苯－甲苯的混合料液，组成为苯xF1＝0.4，甲苯xF2＝0.6（摩尔分率），在闪蒸塔中进行平衡蒸馏，闪蒸塔压力为常压，温度为100 0C，试求闪蒸后的汽化率及汽液相组成。苯和甲苯的蒸汽压为Ps1，Ps2，可按下式计算：

slgp1s?6.89740?1206.350/(t?220.237)lgp2?6.95334?1343.943/(t?219.377)5. 已知某乙烷塔，操作压力为28.8大气压，塔顶采用全凝器，已知塔顶产品组成如下：

组分 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 总和

组成 1.48 88 10.16 0.36 100%（摩尔分数） 求塔顶温度。

6. 某精馏塔的操作压力为0.1Mpa，其进料组成为

组 分 正丁烷 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷 总合 组成（摩尔分数）0.05 0.17 0.65 0.10 0.03 1.00 试求：①露点进料的进料温度。 ②泡点进料的进料温度。

7. 某－气体混合物，组成为甲烷0.0977％，乙烯85.76％，乙烷13.92％，丙烯0.2003％（摩尔分率），该混合物在压力2.33 MPa和温度－18 0C下，用盐水进行部分冷凝，求冷凝的汽化率及汽液相组成。

8. 已知第一脱甲烷塔的进料组成及操作条件下各组分的相平衡常数如下表所示，要求甲烷的蒸出率为98%，乙烯的回收率为96%，试分别按清晰分割和不

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清晰分割方法计算馏出液和釜液的组成，并比较两种计算结果。

序 号 组 分 xiF/摩尔% 1 H2 33.8 2 CH4 5.8 3 C2H4 33.2 4 C2H6 25.7 5 C3H6 0.50 6 C3H8 0.20 7 C4 0.70 9. 将芳烃混合物加入精馏塔分离，其组成为:苯xF1=0.35，甲苯xF2=0.30，二甲苯xF1=0.2，异丙基苯xF4=0.15,工艺要求苯在塔顶产品中的收率为0.98,甲苯在塔釜产品中收率为0.96。操作条件下各组分相对挥发度为α1＝2.25,α2＝1.00,α3＝0.33，α4＝0.2，试用清晰分割法估算两端产品组成。

10. 苯、甲苯及二甲苯三元物系的常压精馏，已知泡点进料，q＝1，回流比R＝2，苯和甲苯分别为轻、重关键组分，进料、塔顶和塔釜组成及平均α见下表。 组分 苯 甲苯 二甲苯 Zi 0.6 0.3 0.1 xD,i 0.995 0.005 － xW,i 0.005 0.744 0.251 α 5.75 2.33 1.00 试用简捷法计算理论塔板数N及进料位置。

11. 用苯酚作萃取剂分离甲苯－甲基环己烷混合物，泡点进料，进料中xF1= xF2 =0.5（mol分率），要求塔釜回收95％的甲苯，塔釜甲苯脱溶剂浓度为99％（mol分率）。已知塔顶为全凝器，萃取剂：进料量＝3.3：1（mol比），萃取剂为循环溶剂，含甲苯0.9％，塔顶馏出物中苯酚含量低于0.2％，提馏段液气比为1.8，溶剂中甲苯全部进入塔釜，求塔顶、塔釜组成以及精馏段和提馏段的萃取剂浓度。 12. 某二元溶液组分，A、B活度系数的表达式为lnγA=0.5xB2, lnγB=0.5xA2，已知80oC时，PAs＝0.124MPa，PBs＝0.083MPa，试问80oC时该系统有无恒沸物产生？若有，恒沸物组成如何？

13. 现有95％（wt％）的乙醇和水组成的溶液，拟用三氯乙烯作恒沸剂脱除乙醇中的水，三氯乙烯与乙醇和水能形成三元最低恒沸物，三元最低恒沸物的组成为乙醇16.1％，水5.5％，三氯乙烯78.4％，试求恒沸剂的用量。

14. 要求在常压下分离环己烷a.（沸点80.8℃）和苯b.（沸点80.2℃），它们的恒沸组成为苯0.502（摩尔分数），共沸点77.4℃，现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精馏，丙酮与环己烷形成恒沸物，共沸组成为0.60（环己烷摩尔分数），若希望得到几

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乎纯净的苯，试计算： ①所需恒沸剂量。

②塔顶、塔釜馏出物量各为多少。（以100kmol/h进料计）

15. 四氢呋喃a.-水b.混合液当x1?0.854（摩尔分数）时形成恒沸物，恒沸温度为63.4℃，当以呋喃（S）为恒沸剂时，则与其水成为非均相恒沸物，恒沸温度为30.5℃，恒沸组成为x2?0.0438。要求该溶液分离得x1?0.999（顶）及x1?0.001（釜），试以简捷法计算所需理论板数N。

已知：A12?0.42；A21?1.068；A1S?0；AS1?0；A2S?1.95；AS2?2.59。30.5℃时

00?4.833kPa；pS?100.418kPa 各饱和蒸汽压：p10?27.359kPa；p216. 气体中含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯在填料塔中进行吸收分离，塔内平均温度为－180C，操作压力为P＝2.33MPa（绝），进料组成及操作条件下的相平衡关系常数如下： 组分 mol% K CH4 5 4.9 C2H4 40 1.046 C2H4 35 0.71 C3H6 20 0.19 若要求吸收回收率为99.9％，试求：

（1）完成分离要求操作液气比L/V，取(L/V)=1.4(L/V)m； （2）理论板数N；

（3）各组分吸收分率及出塔尾气组成； （4）吸收剂加入量。

17. 某厂裂解气分离车间采用中压油吸收分离工艺，脱甲烷塔进料100koml/h，进料组成如下： 组分 mol% H2 CH4 15 30 C2H4 28 C20 C3H6 5 19 C30 C4 1 2 操作压力P＝3.6 MPa绝），纯吸收剂入塔温度：-36oC，原料气入塔-10oC，乙烯回收率98％，试求：

（1）L/V，取(L/V)=1.5(L/V)m； （2）理论板数N；

（3）各组分吸收分率及出塔尾气组成；

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（4）吸收剂加入量。

18. 由上例可知，吸收液量为96.9kmol/h，各组分组成如下： 组分 CH 4xN,i 0.0923 LN,i 8.94 C2H4 0.283 27.45 C20 0.0517 501 C3H6 0.4905 47.5 C30 0.0516 5.0 C40 0.0309 3.0 ∑ 1.0 96.9 （1）理论板数N；（2）各组分解吸率；（3）解吸液组成。 19. 拟进行吸收的某厂裂解气的组成如下。 组分 CH4 y0,i C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i -C5H10 n-C5H10 n-C6H14 ∑ 0.045 0.015 0.025 0.015 1.000 0.765 0.045 0.065 0.025 当在1.013Mpa压力下，以相对分子质量为220的物质为吸收剂，吸收剂温度为30℃，而塔中液相平均温度为35℃。试计算异丁烷（i-C4H10）回收率为0.90时所需理论塔板数以及各组分的回收率。操作液气比为最小液气比的1.07倍，求塔顶尾气的数量和组成。

20. 在一精馏塔中分离苯（B），甲苯（T），二甲苯（X）和异丙苯（C）四元混合物。进料量200mol/h，进料组成zB=0.2,zT=0.1,zX=0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：?BT=2.25，?TT=1.0，?XT=0.33，?CT=0.21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。

21．某厂裂解气组成（摩尔%）如下：13.2%氢、37.18%甲烷、30.2乙烯、9.7%乙烷、8.4% 丙烯、1.32异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。要求乙烯的回收率达到99%。该吸收塔处理的气体量为100kmo1/h，操作条件下各组分的相平衡常数如下：

氢 甲烷 乙烯 乙烷 丙烷 异丁烷 ∞ 3.1 0.72 0.52 0.15 0.058 操作液气化为最小液气比的1.5倍 试求: (1) 最小液气化; (2) 所需理论板数;

(3) 各组份的吸收因子、吸收率 (4) 塔顶尾气的组成及数量； (5) 塔顶应加入的吸收剂量

22. 苯与水可看做互不相溶的二元物系，其蒸气压数据如下表。试画出101.33kPa

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下，苯-水物系的沸点组成图。 温度/ 50 60 70 75 80 90 100 110 苯的蒸气压 269 389 547 640 754 1016 1344 1748 水的蒸气压 93 149 233 285 355 526 760 107

23. 现有100kg乙醇－水溶液，其中乙醇含量为95％（wt％），拟用90kg三氯乙烯作恒沸剂脱除乙醇中的水，三氯乙烯与乙醇和水能形成三元最低恒沸物，三元最低恒沸物的组成为乙醇16.1％，水5.5％，三氯乙烯78.4％，试求塔釜产品的量及其组成。

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